DE1272779B

DE1272779B - Einrichtung zur Fernmessung

Info

Publication number: DE1272779B
Application number: DEB67946A
Authority: DE
Inventors: David S Stacey
Original assignee: Ball Brothers Research Corp
Current assignee: BAE Systems Space & Mission Systems Inc
Priority date: 1961-07-10
Filing date: 1962-07-06
Publication date: 1968-07-11

Description

Einrichtung zur Fernmessung Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Fernmessung, die ein den gemessenen Zustand anzeigendes Signal erzeugt.
Einrichtungen zur Fernübertragung der Stellung eines Zeigers auf einer Anzeigevorrichtung, bei denen ständig abtastbare Codierscheiben oder Codierwalzen Verwendung finden, sind grundsätzlich bekannt. Die Codierscheiben sind dabei vorzugsweise in leitende und nichtleitende Sektoren unterteilt, wobei eine Relativbewegung zwischen einem oder mehreren Abtastorganen und der Codewählvorrichtung stattfindet. Bei den bekannten derartigen Einrichtungen wird entweder nur die Codescheibe bzw. Codewalze oder das zugehörige Abtastorgan bewegt. Bei einer bekannten Vorrichtung zur Übertragung von Informationen ist eine Wählscheibe entlang ihrer Peripherie mit einer Vielzahl von Impedanzen beaufschlagt, wobei der jeweils angezeigte Widerstandswert die Stellung eines Anzeigeorgans auf der Scheibe charakterisiert.
Eine weitere bekannte Fernübertragungsvorrichtung für numerische Angaben in zwei verschiedene Maßeinheiten, von denen die eine Maßeinheit ein Vielfaches der andereren beträgt oder beide Maßeinheiten in verschiedener numerischer Größenordnung liegen, wobei die den zwei Maßeinheiten entsprechenden Zahlenwerte an einer Sendestation in eine einzige, nach dem Reflexionscode verschlüsselte Binärzahl umgesetzt werden, in der eine Digi. talwertgruppe den in größeren Maßeinheiten und eine andere Digitalwertgruppe den in kleineren Maßeinheiten ausgedrückten Zahlenwert wiedergibt, und die Codezahl mit beispielsweise elektrischen Signalen zu einer entfernt gelegenen Empfangsstation übertragen wird, um dort bezüglich ihrer zwei Gruppen getrennt aufgeschlüsselt und getrennt als numerische Angabe zur Anzeige gebracht zu werden, kennzeichnet sich dadurch, daß der der niedrigen Maßeinheit entsprechende Zahlwert in Abhängigkeit von der Größe des für die höhere Maßeinheit zu übertragenden Zahlenwertes nach dem einen oder dem anderen von zwei verschiedenen Refiexionscodes umgesetzt wird und auf die Empfangsstation eine vom Zahlenwert für die höhere Maßeinheit gesteuerte Relaiskontaktanordnung vorgesehen ist, welche Decodiermatrizenkreise für die niedrigere Maßeinheit so einstellt, daß sie die empfangene Codezahl entsprechend dem richtigen der zwei verschiedenen Codes entschlüsselt (deutsche Patentschrift 1 035 018). Die Codewählscheibe ist bei dieser Einrichtung in mehrere konzentrische Ringe unterteilt, von denen jeder in leitende und nichtleitende Abschnitte eingeteilt ist und separat jeweils von einer Bürste abgegriffen wird, die mit einem Sender in Verbindung stehen. An der Peripherie der Codewählscheibe ist ein diese umschließender Seilzug befestigt, welcher andererseits mit einem Schwimmer verbunden ist.
Die Codewählscheibe steht derart unter einer Federvorspannung, daß das Heben bzw. Absenken des Schwimmers eine Winkeldrehung der Scheibe bewirkt. Diese bekannte Fernübertragungsanordnung ist jedoch nicht geeignet, in größere Tiefen abgesenkt zu werden, da der bei derselben verwendete Seilantrieb der Codescheibe das Absenken des Schwimmers über nur kurze Entfernung ermöglicht, weil andernfalls das Seilgewicht zu groß würde und die Meßergebnisse dadurch zu stark verfälscht werden können. Es ist auch zu bemerken, daß diese bekannte Vorrichtung keine festen Bezugswiderstände besitzt und deshalb ein Übertragen der Meßwerte von Widerstandsänderungen beeinflußt werden kann.
Von derartigen Einrichtungen zur Fernmessung geht die vorliegende Erfindung aus, der die Aufgabe zugrunde liegt, die den bekannten derartigen Einrichtungen zur Fernmessung anhaftenden Nachteile zu vermeiden. Bei Einrichtungen zur Fernmessung, die mit elektrischen Stromkreisen zur Übertragung der Signale arbeiten, gehen Widerstandsänderungen des Übertragungsstromkreises als Fehler in die Messung ein.
Solche Widerstands änderungen entstehen beispielsweise durch Änderung der Länge des tSbertragungsstromkreises oder der am Meßort herrschenden Temperaturschwankungen. Anzeigegeräte, die auf kleine Widerstands änderungen reagieren, arbeiten daher nicht mit ausreichender Genauigkeit. Dieser Nachteil macht sich insbesondere dann bemerkbar, wenn an Stellen unterschiedlicher Flüssigkeits- oder Erdtiefen Messungen der dort herrschenden Zustände, wie des Druckes, vorgenommen werden. Das Fühlorgan, das aus einer auf Druck ansprechenden Sonde bestehen kann, muß bei Meßeinrichtungen, die beispielsweise in Ölquellen Verwendung finden, am Boden oder in einer jeweils gewünschten Tiefe der Ölquelle angeordnet sein. Durch das Absenken der Sonde in unterschiedliche Tiefen ändert sich zwangläufig die Länge und damit auch der elektrische Widerstand des Obertragungsleiters zwischen Sonde und Anzeigevorrichtung. Darüber hinaus kann durch Änderung der Umgebungstemperatur, durch Änderung der Stromableitungsverluste und ähnliche Faktoren der Widerstand des tÇbertragungsstromkreises geändert und die Genauigkeit der Anzeige gestört werden. Daher arbeiten Sonden, deren Meßgrößen durch geringe Widerstandsänderungen erfaßt werden, nicht ausreichend genau, und sie müssen außerdem für jede Meßstelle genau und für jede Messung erneut eingeeicht werden.
Die vorliegende Erfindung vermeidet diese Nachteile und schafft eine Meßeinrichtung, die in der Lage ist, beliebige Umgebungszustände an einem beliebig entfernten Punkt anzugeben, wobei die Anzeige unabhängig von Widerstandsänderungen in der elektrischen Übertragungsleitung ist. Für den obere tragungsstromkreis wird ein einziger isolierter Leiter zwischen der Meßstelle und der Anzeigestelle verwendet, wobei die Meß- und Anzeigestelle jeweils geerdet ist.
Die Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Abtastvorrichtung quer zur Bewegungsrichtung der Abschnitte des Codierschemas bewegbar ist und derart in eine Widerstandskombination geschaltet ist, daß mit jeder der drei Grundstellungen der Abtastvorrichtung, nämlich der Ausgangsstellung außerhalb des Codierschemas, der Stellung auf einem nichtleitenden Abschnitt des Codierschemas und der Stellung auf einem leitenden Abschnitt des Codierschemas, ein anderer, genau definierter Wirkwiderstand innerhalb der zum Anzeigegerät führenden Einzelleitung verknüpft ist, demgegenüber der Ohmsche Widerstand dieser Einzelleitung vernachlässigbar ist.
Hierbei ist wesentlich, daß der Antriebsmotor der Abtastvorrichtung gleichzeitig als Wirkwiderstand verwendet wird.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Abtastvorrichtung in der Ausgangs- und Endstellung auf einem leitenden Element ruht, wodurch eine Widerstandskombination hergestellt wird, deren zugehörige Stromstärke von derjenigen des Codierschemas abweicht.
Weiter ist das Meßgerät als Sonde mit einem schraubenförmigen Bourdon-Rohr ausgebildet, des- sen eines Ende örtlich fixiert ist, während das andere Ende an das beweglich gelagerte Codierschema angreift. Hierbei ist wesentlich, daß der das Bourdon-Rohr enthaltende Raum der Sonde gegenüber dem Medium, dessen Druck zu messen ist, durch eine Membran verschlossen ist.
Die Sonde kann ein Thermometer enthalten, dessen Temperaturanzeige zur Verstellung des Codierschemas dient.
Die Sonde kann auch einen Schwimmer enthalten, dessen Lageänderungen bei geändertem Pegelstand auf die Codiereinrichtung übertragen werden.
Schließlich ist noch wesentlich, daß die Sonde, das Codierschema und die Abtastvorrichtung gemeinsam mit allen Widerständen so gekapselt sind, daß sie auf den Grund einer Ölquelle abgesenkt werden können, wobei nur eine - einzige elektrische Leitung nach oben führt.
Durch die bewegliche Anordnung der Abtastvorrichtung quer zu dem Codierschema wird erreicht, daß bei einem relativ einfachen Aufbau der Codierscheibe eine vielstellige Codezahl erzeugt wird.
Weiter ist von Vorteil, daß mit einem einzigen Abfragevorgang eine genaue Anzeige des jeweils aufgenommenen Meßwertes bewirkt wird.
Für den Abfragevorgang ist lediglich ein kurzer Stromstoß erforderlich, der ausreicht, einen Motor so anzutreiben, daß der Schleifkontakt aus seiner Ausgangsstellung, beispielsweise einmal radial über die Codierscheibe und anschließend zurück in seine Ausgangsstellung läuft.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Einrichtung besteht darin, daß in bekannter Weise zwischen der Meßsonde und der Meßstelle nur ein einziger elektrischer Leiter notwendig ist. Die Länge des elektrischen Leiters, sein Ohmscher Widerstand sowie Widerstandsschwankungen bei konstanter Leiterlänge haben keinerlei Einfluß auf die Genauigkeit der Meßwertübertragung, da die Codierung mittels Zwischenschaltung von Widerständen bzw.
Widerstandskombinationen erfolgt und somit nur Relativwerte der erzeugten charakteristischen Stromstärken zu dem entfernt liegenden Meßgerät übertragen werden. Zufällige Widerstandsschwankungen im Obertragungsleiter sind darüber hinaus klein gegenüber den übertragenen Meßgrößen. Auch ist der Widerstand der einzigen vorhandenen Verbindungsleitung zwischen Sonde und Meßgerät vernachlässigbar klein.
Die Zeichnungen zeigen beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung, und es zeigt F i g. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Einrichtung mit einer Digital-Drucksonde, Fig.2 einen Längsschnitt durch die Digital-Drucksonde nach F i g. 1, F i g. 3 einen Querschnitt längs der Linie 3-3 aus F i g. 2 zur Darstellung der Kurvenscheibe, Fig.4 eine Teilansicht des oberen Teiles der Sonde, gesehen von der rechten Seite in F i g. 2, Fig. 5 eine Draufsicht auf die Codescheibe der Sonde gemäß F i g. 2, F i g. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Digital-Drucksonde gemäß der Erfindung, teilweise im vertikalen Schnitt, F i g. 7 einen Längsschnitt der Drucksonde gemäß Fig. 6, Fig. 8 einen Schnitt entlang der Linie 8-8 aus Fig. 7, Fig. 9 eine Draufsicht auf eine weitere Codescheibe, F i g. 10 eine Darstellung der für drei verschiedene Stellungen der Codescheibe gemäß F i g. 5 oder 9 erzeugten Aufzeichnungen, Fig.11 einen Vertikalschnitt durch ein anderes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung, die für die Messung von Änderungen des Flüssigkeitsspiegels in einem Behälter oder Tank benutzt wird, und Fig. 12 einen Schnitt längs der Linie 12-12 aus Fig. 11.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Messen der Umgebungszustände an einem entfernten Punkt umfaßt ein beweglich angebrachtes, den Umgebungszustand abfühlendes Element und eine mit diesem Element verbundene, die Elementbewegung in ein digitales Signal umwandelnde Schaltung, wobei das Signal die Anderung der Umgebungszustände, wie z. B. Druck, Temperatur, Flüssigkeitsbewegung bzw.
-verlagerung, Feuchtigkeit, Geschwindigkeit u. a., angibt. Die Vorrichtung kann ein weiteres bewegliches Element enthalten bzw. damit verbunden sein, welches einen Teil einer Fühlvorrichtung darstellt, die das bewegliche Element in Abhängigkeit von der Änderung der Umgebungszustände bewegt. Ein Code-Element ist mit diesem beweglichen Element seinerseits beweglich verbunden. Das Code-Element ist mit elektrisch leitenden und nichtleitenden Abschnitten versehen. Dem Code-Element sind Schleifkontakte zum Abtasten der leitenden und nichtleitenden Abschnitte zugeordnet. Die mittels der Schleifkontakte von den Code-Elementen abgenommenen Ströme werden auf geeignete Meß-bzw. Anzeigevorrichtungen übertragen.
Es ist für das bewegliche Element von Bedeutung, daß dessen Bewegung nicht auf eine bestimmte Richtung beschränkt ist, so daß beispielsweise eine Drehbewegung oder auch seitliche winkelige und axiale Verschiebungen zur Messung geeignet sind.
Das bewegliche Element kann dabei eine Welle, ein Stab, ein armartiges Organ oder anderes mehr sein, welches mit der Fühleinrichtung, wie einer Membran, einer Feder, einem Bimetallstreifen oder auch einem Bourdon-Rohr, verbunden ist. So verursacht beispielsweise eine auf Druckänderung ansprechende Membran eine analoge Bewegung einer daran befestigten Stange. Bei einem schraubenförmig angeordneten Bourdon-Rohr wird eine Druckänderung eine Torsion hervorrufen, die gleichfalls mittels eines geeigneten Elementes übertragen werden kann. Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird im folgenden an Hand einer solchen Drucksonde, die auf den Grund einer Ölquelle angesenkt werden kann, beispielsweise beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung mit einer Digital-Drucksonde. Die Drucksonde, die unter einem Pumpengehäuse befestigt sein kann, ist auf die Grundsohle einer Ölquelle absenkbar. Ein von der Sonde an einem beliebigen Ort entfernt angebrachtes Meßinstrument bzw. eine aufzeichnende Vorrichtung ist über den Leiter 4 mit dieser Sonde G verbunden.
Das Meßinstrument 5, beispielsweise ein Milliamperemeter, ist seinerseits über die Leitung 6 an die Stromquelle7 angeschlossen. Die Stromquelle 7 ist andererseits über die Erdleitung 8 an Erde 9 angeschlossen. Die Stromquelle 7 kann aus einer Batterie bestehen, welche mittels einer Wechselstromquelle 10 über den Zweiwegegleichrichter 11 gespeist wird. Der Ausgang 12 des Zweiwegegleichrichters 11 ist dabei mit einem Schalter 14 versehen, und der Ausgang 13 liegt über den Regelwiderstand 15 an der Erdleitung 8. In der dargestellten Stellung schließt der Schalter 14 den Stromkreis der Batterie 7 über das Milliamperemeter 5 und den Motor 19 der Drucksonde G, wobei die Rückleitung über Erde erfolgt. Bei Nichtinbetriebnahme der Drucksonde G liegt der Schalter 14 an der Ausgangsklemme 12, wodurch die Batterie in Ladestellung ist.
Die Erdung des Motors 19 erfolgt über das Pumpengehäuse. Die Länge des Leiters 4 zwischen der Sonde G und dem Meßinstrument 5 kann sehr unterschiedlich sein und wird durch die verschiedenen Tiefen der zu messenden Ölquellen bestimmt. Der Widerstand des Leiters 4 ändert sich entsprechend seiner Länge und ist darüber hinaus noch von verschiedenen anderen Umweltfaktoren, wie beispielsweise Temperaturänderungen u. dg., abhängig. In ähnlicher Weise kann sich der Erdkontakt ändern. Für die bei derartigen Meßanordnungen in Betracht kommenden Meßinstrumente 5 ist es wichtig, daß der Widerstand des Leiters 4 die Spannung der Stromquelle 7 und der Einfluß der Erdleitung keine negative Wirkung auf die zu messende Größe ausüben.
Die Digital-Drucksonde G ist mit einer Codescheibe C versehen, die auf einer Welle 18 befestigt ist, wobei sich die Welle 18 auf einem Bourdon-Rohr in Abhängigkeit von der zu messenden Druckänderung dreht. Ein Motor 19 ist mit einem Schleifkontakt 20 verbunden, welcher von einer Ruheplatte 21 aus über die Codescheibe C bewegt wird. Der Motor 19 durchläuft vorzugsweise für jede Messung nur eine Umdrehung. Die Codescheibe C besteht an ihrer Oberfläche aus leitenden Segmenten 22 und dazwischen nichtleitenden Abschnitten. Eine vorzugsweise Ausführungsform der Codescheibe C besteht aus mit Epoxy-Harz imprägnierter und gehärteter Glasfaser und einer an den leitenden Segmenten 22 aufgetragenen Kupferschicht. Beim Abtasten der Codescheibe C bewegt sich der Schleifkontakt 20 radial über diese hinweg und überstreift so abwechselnd leitende und nichtleitende Segmente.
Dabei hängt die Zahl der überstrichenen leitenden und nichtleitenden Segmente der Codescheibe C von der Winkelstellung derselben ab, die ihrerseits von der jeweiligen Torsion des Bourdon-Rohres abhängig ist.
Aus F i g. 1 ist weiter erkennbar, daß die Welle 18 über die Leitung 24 geerdet ist. Des weiteren liegt die Ruheplatte 2t über den Widerstand 25 an Erde 16. Der Schleifkontakt 20 liegt über den Widerstand 27 an dem Leiter 4. Gemäß der Stellung des Schleifkontaktes 20 ergeben sich damit drei unterschiedliche, von dem Meßinstrument 5 angezeigte Meßzustände. In der Ausgangsstellung liegt der Schleifkontakt 20 auf der Ruheplatte 21 auf, wobei der Stromfluß durch die hintereinandergeschalteten Widerstände 25 und 27 sowie durch den Widerstand des parallelliegenden Motors 19 bestimmt wird. Der zweite Meßzustand kennzeichnet sich dadurch, daß der Schleifkontakt20 auf einem leitenden Segment 22 der Codescheibe C aufliegt. Das Milliamperemeter 5 registriert in diesem Fall einen Strom, der sich aus dem Widerstand des Motorsl9 und dem parallelgeschalteten Widerstand 27 ergibt. Der dritte Meßzustand ist dann realisiert, wenn der Schleifkontakt 20 auf einem nichtleitenden Segment 22 aufliegt, wobei der Stromfluß nur durch den inneren Widerstand des Motors 19 bestimmt wird. Somit werden mittels des Milliamperemeters 5 nur relative Stromwerte gemessen, wobei die Widerstände 25 und 27 so bemessen sind, daß die drei möglichen Stromwerte leicht unterscheidbar sind. Widerstandsänderungen innerhalb des Leiters 4 beeinflussen somit die Relativwertaufzeichnungen des Meßinstrumentes in keiner Weise. Vorzugsweise werden die Widerstände 25 und 27 gleich groß gewählt.
In Fig 2 ist ein Bourdon-Rohr 31 im Schnitt genauer dargestellt. Das Bourdon-Rohr 31 bildet dabei einen Teil der Sonde G und ist in ein Gehäuse 30 eingebaut, wobei dieses Gehäuse 30 in seinem oberen Teil einen Flansch 32 aufweist. Der Motor 19 ist auf einem Taststück 33 befestigt, welches mit dem Flansch 32 verbunden ist. Durch eine obere Öffnung des zwei Schenkel 34 und 35 aufweisenden Taststückes 33 verläuft die Motorwelle 37, auf deren.
Stutzen mittels der Nabe 38 eine Kurvenscheibe 39 befestigt ist. Über eine Flanschbuchse 41 und einen Ring 42 ist die Codescheibe C am oberen Ende der Welle 40 angebracht. In einem Lagerpaar 43 und einer Flanschbuchse 44 ist die Welle 40 drehbar gelagert. Das Lager 43 stellt gleichzeitig die Erdverbindung für die Codescheibe C dar. Das untere Ende der Welle 40 ist mit einem schraubenförmigen Bourdon-Rohr 31 fest verbunden. Der Schleifkontakt 20 ist an der Unterseite einer Schleifkontakthalterung 46 befestigt und besteht vorzugsweise aus elastischem Material. Das vordere Ende des Schleifkontaktes 20 weist eine gerundete Biegung auf, und das andere Ende des Schleifkontaktes 20 ist mit dem Widerstand 27 verbunden. Andererseits ist der Widerstand 27 an die Klemme 47 angeschlossen, welche auf dem Paßstück 33 angebracht ist. Die Schleifkontakthalterung 46 ist in Querrichtung zu dem Paßstück 33 mittels zweier parallel im Abstand angebrachter Führungsstangen 50 beweglich gehalten (Fig.2,3).
Die Stangen 50 sind dabei an den gegenüberliegenden Schenkeln 34 und 35 des Paßstückes 33 befestigt (s. auch Fig.3). Fig.4 zeigt darüber hinaus, daß sich die Stangen 50 zur Erleichterung des Zusammenbaues durch Rundlöcher und Schlitze im Schleifkontakthalter 46 hindurch oder durch jeweils ein Loch an einer Seite und einen Schlitz an der anderen Seite erstrecken. Die Stangen 50 können beispielsweise durch ein Paßstück in den Löchern der Schenkel gehalten werden. Es können andererseits auch geeignete Verschraubungen angebracht sein. Die Schleifkontakthalterung 46 kann sich entlang der Stangen 50 hin und her bewegen und wird dabei vorzugsweise durch eine Zugfeder52 in der in den Fig. 2 und 3 aufgezeigten Darstellung nach links gezogen. Die Zugfeder 52 ist einerseits mit einem Stift 53 und andererseits mit einer Einstellschraube 54 verbunden. Wenn, wie in Fig.3 dargestellt, die Motorwelle 37 sich mit der Scheibe 39 im Uhrzeigersinn dreht, wird der Stift 53 vom Umfang der Kurvenscheibe her, mit dieser im Eingriff stehend, nach rechts bewegt, so daß sich die Schleifkontakthalterung 46 mit dem dazugehörigen Schleifkontakt 20 nach rechts bewegt, und zwar über einen Winkel von 2700. Nach Erreichen dieses Umlaufwinkels gleitet der Stift 53 entlang des geraden Teiles der Kontur der Kurvenscheibe und somit auch der Schleifer durch die Rückstellkraft der Feder 52 in die Ausgangsstellung zurück, so daß eine schnelle Bewegung des Schleifkontaktes nach links erfolgt.
Durch diese Rückbewegung kommt der Schleifkontakt 20 erneut auf der Ruheplatte 21 zur Ruhe.
Somit ist nur eine vollständige Umdrehung notwendig, um die Codescheibe bei einer bestimmten Stellung einmal abzugreifen. Die dieser Stellung der Code scheibe C entsprechende Stromstärke wird über die Leitung 4 an das Meßinstrument weitergegeben.
Immer dann, wenn eine Ablesung an dem Meßinstrument erfolgen soll, wird der Motor 19 periodisch betätigt, und zwar mittels des Schalters 14.
Das spiralförmige Bourdon-Rohr 31 ist in einem Rohrgehäuse 56 untergebracht, das eine ringförmige Bohrung und einen Längsschaft 57 besitzt, der, abgesehen von einer axialen Bohrung, an dem inneren Ende geschlossen ist. Durch diese axiale Bohrung bzw. durch dieses axiale Rohr geht ein Stift 58 hindurch, der mit dem Bourdon-Rohr verbunden ist und die Codescheibe C bei Drehung desselben gleichfalls in Drehung versetzt. Die ringförmige Grundplatte 59 des Bourdon-Rohres 31 ist gegen Drehung durch die Muffe 60 gehalten, welche ihrerseits in das untere Ende des Rohrgehäuses 56 eingeschraubt ist. Die weitere Befestigung erfolgt über eine Kappe 61 und mehrere Kopfschrauben 62 sowie einen oder mehrere Stifte 63. Die Stifte 63 besitzen zwecks leichten Lösens vorzugsweise eine enge Fassung. Über die Ausnehmung 67 wird der anzuzeigende Druck auf das untere Ende des Bourdon-Rohres 31 übertragen.
Das obere Ende des Bourdon-Rohres 31 ist mit der Welle 40 der Codescheibe C über das Kupplungsglied 68, 69, 70 in der dargestellten Weise verbunden. Der obere Rohrstift 58 des Bourdon-Rohres 31 weist, abgesehen von seinem obersten Teil, vorzugsweise einen kantigen Querschnitt auf. Die Kupplung 68, 69, 70 stellt gleichzeitig eine geeignete stabilisierende Lagerung für den Rohrstift 58 dar.
In F i g. 5 ist eine Codescheibe C wiedergegeben, die eine beispielsweise Aufteilung der Oberfläche derselben in leitende und nichtleitende Segmente 22 verdeutlicht. Dabei liegen diese Segmente in dem Ausführungsbeispiel in sieben konzentrischen Ringen um den Drehpunkt der Scheibe. Die Winkellage und das Bogenmaß jedes dieser Segmente sind in der folgenden Tabelle wiedergegeben, wobei die Reihenziffern steigend von außen nach innen angegeben sind:

Reihe Kante des ersten Segments | Bogen jedes

Segments

1 1 oo 30

2 2 11/20 60

3 41/20 120

4 4 101/20 240

5 221/20 480

6 461/20 960

7 941/20 I bis 1500

In diesem dargestellten Ausführungsbeispiel erzeugt der Schleifkontakt bei einer radialen Abtastung quer über die Scheibe eine siebenstellige Codezahl, wobei die sich abwechselnden, leitenden und nichtleitenden Segmente eine »0,1-Kombination« darstellen. Die aus dieser siebenstelligen Codezahl mögliche Änderung ermöglicht eine Darstellung von Dezimalwerten von 0 bis 100. Mittels dieser Dezimallvertdarstellung kann das Meßinstrument 5 mit seiner Anzeige eine genaue, an dem Bourdon-Rohr 31 herrschende Wiedergabe der Druckverhältnisse anzeigen.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind auf nur 1500 der Scheibe alle codierten Informationen untergebracht.
Der Zeigerausschlag am Meßinstrument 5 ergibt sich aus der Widerstandskombination des inneren Widerstandes des Motors 19 und der beiden Widerstände 25 und 27 in der zuvor dargestellten Art und Weise. Die jeweilige Widerstandskombination ist durch die Stellung des Schleifkontaktes 20 bestimmt.
Der Schleifkontakt 20 wird mittels der Kurvenscheibe 39 bewegt, wobei die Rückstellung des Kontaktes nach einer Drehung der Kurvenscheibe um 2700 erfolgt. Da der Schleifkontakt 20 normalerweise schneller zu der Ruheplatte 21 zurückgezogen wird, als die Nullstellung der Kurvenscheibe 39 möglich ist, ergibt sich eine leichte Wellenlinie des Stromverlaufes am Milliamperemeter 5. Dieser Stromverlauf unterscheidet sich jedoch stark von den demgegenüber relativ langsamen Perioden zwischen Maximum und Minimum der Stromkurve bei dem Abtastvorgang.
Man kann zur besseren Interpretation der Meßergebnisse den Umriß der Kurbenscheibe 39 vorzugsweise so wählen, daß sich eine konstante Bahn für den Schleifkontakt 20 vor dessen Rückführung durch die Feder 52 ergibt, wodurch der Beginn des Rücklaufes in die Ausgangsstellung des Schleifkontaktes leicht von anderen Bewegungen unterscheidbar ist.
In Fig. 10 sind beispielsweise Kurvenverläufe dargestellt, die durch die Bewegung des Schleifkontaktes über die Codescheibe erzeugt werden. Der für die Aufzeichnung vorgesehene Meßstreifen weist auf seiner linken Seite 71 Kennziffern auf, die eine geeignete Darstellung der Zeit od. dgl. bedeuten. Die Kurvenverläufe 72, 73 und 74 entstehen bei obere streichen des Schleifkontaktes über die Codescheibe C an den entsprechenden Linien 72', 73' und 74 in Fig. 5.
Die F i g. 6 bis 8 stellen ein abgewandeltes Ausfiihrungsbeispiel einer Digital-Drucksonde G' dar.
Bei dieser Darstellung ist ein Rohrgehäuse 75 am oberen Ende mit Gewinde 76 zur Anbringung desselben an einem Pumpengehäuse od. dgl. vorgesehen.
An das Rohrgehäuse 75 ist über eine Gewindekupplung 78 im Abstand ein abschließendes unteres Gehäute 77 angebracht, welches mit verschiedenen Durchbrechungen 79 und 80 versehen ist, durch welche Flüssigkeit in den unteren Raum eindringen kann, deren Druck gemessen werden soll und welche auf die Membran 81 wirkt. Dabei ist die Membran 81 gemäß F i g. 7 am unteren Ende eines Bourdon-Rohrgehäuses 82 befestigt, so daß sie den Druck der zu messenden Flüssigkeit auf das Bourdon-Rohr 83 überträgt, wobei das Bourdon-Rohr 83 in einer Mittelbohrung 84 des Gehäuses 82 untergebracht ist.
Das Gehäuse 82 ist nach oben und nach unten hin flanschartig erweitert zu den Enden 85 und 86, wobei letzteres mit einem Gewinde 87 versehen ist, in welches das Innengewinde des Gehäuses 75 eingreift.
Eine Hülse 88 ist mittels einer Kappe 89, welche die Hülse festklemmt, aufgesetzt und an dem oberen Ende 86 des Gehäuses 82 durch mehrere Kopfschrauben 90 befestigt. Damit ergibt sich ein oberes Gehäuse, das eine Codescheibe C' und verschiedene, zugehörige Teile in einer nachfolgend noch näher zu beschreibenden Art und Weise umschließt. Ein Motor 61 ist oberhalb der Kappe 89 mittels mehrerer Befestigungsschrauben 92 angebracht, und zwar so, daß er mittels eines O-Ringes 93 in einer Nut der Oberseite der Kappe abgefedert ist. Ein Schleifkontakt 95 tastet die Codescheibe C' ab, während ein O-Ring 96 in einer seitlichen Nut in der mittleren Öffnung der Kappe 89 angeordnet ist und die Motorwelle 94 abdichtet.
Die Befestigung der Codescheibe C' ist in F i g. 7 dargestellt. Die die CodescheibeC' tragende Welle 98 ist an ihrer unteren Seite mit dem schraubenförmigen Bourdon-Rohr 83 verbunden. Das untere Ende des Bourdon-Rohres ist mit einem Ring 103 versehen, der nach Kalibrierung in dem unteren Ende der Bohrung 84 dauerhaft fixiert wird. Die Bohrung 84 ist vorteilhafterweise mit einer Flüssigkeit, wie beispielsweise Öl, gefüllt, welche die Aufgabe hat, Schmutzpartikeln abzuhalten und vor möglicher Korrosion zu schützen. Die Ölfüllung überträgt die Druckänderung der Membran 81 auf das Bourdon-Rohr. Wenn Flüssigkeit aus der Quelle in die- Öffnungen 79 und 80 des unteren Teiles 77 (Fig. 6) eindringt, drückt dieselbe auf die Oberfläche der Membran 81, so daß der Druck über die innerhalb der Bohrung 82 befindliche Flüssigkeit auf das Bourdon-Rohr 83 übertragen wird. Die Membran ist gegen das untere Ende 85 des Gehäuses 82 mittels eines Ringes 104 festgeklemmt, wobei dieser Ring durch Kopfschrauben 105 bebefestigt ist.
Der vorzugsweise aus federndem Material bestehende Schleifkontakt 95 ist an der Schleifkontakthalterung 109 mittels der Schrauben 110 (F i g. 7) befestigt. Die Schleifkontakthalterung ist oberhalb der Codescheibe C' auf einem im Abstand angeordneten Stangenpaar 111 (F i g. 8) verschiebbar. Im Ruhezustand wird der Schleifkontakthalter mittels der Feder 112 nach rechts gezogen (Fig. 7 und 8). Somit liegt der Schleifkontakt 95 an der isoliert angebrachten Ruheplatte 113 an, die ihrerseits an der Innenseite der Hülse 8 mittels Schrauben 114 befestigt ist. Die Schleifkontakthalterung 109 wird in einer Richtung über die Codescheibe C' mittels der dargestellten Formgebung der Kurvenscheibe 39' bewegt. Die Kurvenscheibe39' ist an der Motorwelle 84 mittels Stiften 115 befestigt. Ein Kurvenscheibenstift 120 verläuft von dem linken Ende der Schleifkontakthalterung 109 nach oben, so daß er mit der Kurvenscheibe 39' im Eingriff steht, wenn diese durch den Motor 91 in Drehung versetzt wird. Bei Drehung des Motors wird die Schleifkontakthalterung 109 mit dem Schleifkontakt nach links bewegt, so daß der Schleifkontakt 95 aus der Ruhelagell3 quer über die Codescheibe C' bewegt wird. Wenn der Schleifkontakt den Mittelpunkt der Scheibe erreicht hat, gleitet der Stift 120 gemäß der Kontur der Kurvenscheibe 39' mittels der Federkraft der Feder 112 nach rechts zurück in die Ausgangsstellung.
Die Erdung des Motors 91 und der Codescheibe C' erfolgt über die Kappe 89. Der oberhalb des Motors abgedichtete Raum wird mit Gas, vorzugsweise mit Stickstoff, gefüllt, um Explosionsgefahr bei eventueller Funkenbildung auszuschalten. Für diesen Zweck wird die Muffe 122 mit einem Rohr 124 versehen. Die Ruheplatte 113 ist mit einer Klemme 125 versehen, von welcher die Leitung 26' ausgeht, die sich nach oben durch den Isolator 126 in der Kappe 89 bis zu der Klemme 127 des Widerstandes 25' erstreckt, der andererseits geerdet ist. Der Widerstand 27' ist mit dem Leiter 4' verbunden, während der Leiter 28' sich nach unten durch einen Isolator in der Kappe 89 erstreckt und an die Klemme 130 angeschlossen ist. Die weitere Verbindung erfolgt über die Feder 112, den Schenkel 131 und den Schleifkontakthalter 109. Der Schleifkontakthalter 109 ist gegen die Stangen 111 mittels Isolierhülsen 132 und 133 isoliert angebracht.
Die drei möglichen, der jeweiligen Stellung des Schleifkontaktes entsprechenden Meßwerte sind durch die Kombination des inneren Widerstandes des Motors 91 und der Widerstände 25' und 27', wie im vorangehenden Ausführungsbeispiel beschrieben, bestimmt.
Es ist in einigen Fällen wünschenswert, den Schleifkontakt um eine Achse zu drehen, so daß dessen Kontaktfläche auf einem kreisförmigen Bogen bewegt wird. In einem solchen Fall kann eine Codescheibe wie die Codescheibe C" der Fig. 9 verwendet werden, die mehrere auf einem Bogen radial oder spiralförmig angeordnete, nichtleitende Segmente 22' aufweist, welche den nichtleitenden Segmenten der Codescheibe C aus Fig. 5 entsprechen, so daß der Schleifkontakt, der sich auf einem Bogen bewegt, wie durch die gestrichelte Linie 135 dargestellt, die leitenden und nichtleitenden Segmente in analoger Weise überstreicht. Dabei ist der Schleifkontakt auf einer Welle 136 angebracht, so daß die Kontaktfläche desselben während einer Abtastung der Scheibe sich längs der Linie 135 bewegt. Eine Ruhelage 137 ist hier an einer Kante der Scheibe in Ausrichtung mit der Bewegungsbahn des Schleifkontaktes über der Scheibe angeordnet. Der jeweilige Kurvenverlauf 72, 73 und 74 in Fig. 10 wird erzeugt, indem sich der Schleifkontakt über die Codescheibe C" in Stellung der gestrichelten Linien 72", 73" - und 74" gemäß Fig. 9 bewegt.
Die Fig. 11 und 12 zeigen, wie mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Änderung eines Flüssigkeitsspiegels gemessen werden kann. Dabei ist ein Behälter 140 mit Flüssigkeitl41 versehen und trägt einen Schwimmer 142, der mit einer Stange 143 verbunden ist, die sich über einen Abdichtungsring 144 in der Oberseite des Behälters befindet Am oberen Ende trägt die Stange 143 ein Code-Element P, dessen Oberfläche, abgesehen von den nichtleitenden Segmenten 145, leitend ist. Da die Bewegung der Codeplatte P in Abhängigkeit von der Bewegung des Schwimmers 142 nach oben oder unten erfolgt (vgl.
Doppelpfeil 146), ist die Anordnung der nichtleitenden Segmente 145 in Längsrichtung vorgenommen.
Die Codescheibe wird mittels eines Schleifkontaktes 147 abgetastet, der mittels eines Motors, einer Kurvenscheibe und einer Rückstellfeder über die Codeplatte P bewegt wird. Analog zu den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen ist der Schleifkontaktl47 an der Unterseite einer Schleifkontakthalterung 148 angebracht und mit Lagerschenkeln 149 versehen, welche entlang eines Stützstangenpaares 150 leiten können. Das Stützstangenpaar 150 ist in den Stützen 151 und 152 befestigt. Die Kontakthalterung 148 ist mit einem Stift 153 versehen, der in die Kontur der Kurvenscheibe eingreift, welche mit- tels eines Antriebsmotors in Bewegung gesetzt wird.
Neben der Codeplatte P ist eine Ruheplatte 154 vorgesehen. Während die Codeplatte P gemäß der Änderung der Höhe des Wasserspiegels ihre Höhe ändert, kann sie beispielsweise durch eine oder mehrere Federn 155, die einen trapezförmigen Querschnitt aufweisen, in entsprechenden Nuten 156 geführt werden. Die Verbindung zwischen Codeplatte P und Schwimmer 142 kann auch über ein Gelenksystem hergestellt werden, so daß die Codeplatte sich nur um einen Bruchteil des Abstandes bewegt, den der Schwimmer 142 bei der Änderung der Wasserspiegelhöhe durchläuft.

Claims

Patentansprüche: 1. Einrichtung zur Fernmessung, die ein den gemessenen Zustand anzeigendes Signal erzeugt und aus einer Sonde sowie einer Codiereinrichtung besteht, die in Abhängigkeit von der Bewegung der Sonde bewegbar ist und leitende und nichtleitende Abschnitte und eine diesen zugeordnete Abtastvorrichtung aufweist, d a d u r c h g e -kennzeichnet, daß die Abtastvorrichtung (20, 95, 147) quer zur Bewegungsrichtung der Abschnitte (22) des Codierschemas (C, P) bewegbar ist und derart in eine Widerstandskombination geschaltet ist, daß mit jeder der drei Grundstellungen der Abtastvorrichtung, nämlich der Ausgangsstellung außerhalb des Codierschemas, der Stellung auf einem nichtleitenden Abschnitt (22) des Codierschemas und der Stellung auf einem leitenden Abschnitt des Codierschemas, ein anderer, genau definierter Wirkwiderstand (19; 19 und 27, 19, 27 und 25) innerhalb der zum Anzeigegerät (5) führenden Einzelleitung (4) verknüpft ist, demgegenüber der Ohmsche Widerstand dieser Einzelleitung (4) vernachlässigbar ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (19) der Abtastvorrichtung (20, 95, 147) gleichzeitig als Wirkwiderstand dient.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastvorrichtung (20, 95, 147) in der Ausgangs- und Endstellung auf einem leitenden Element (21) ruht, wodurch eine Widerstandskombination hergestellt wird, deren zugehörige Stromstärke von derjenigen des Codierschemas abweicht.
4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßgerät als Sonde mit einem schraubenförmigen Bourdon-Rohr (31) ausgebildet ist, dessen eines Ende örtlich fixiert ist, während das andere Ende an das beweglich gelagerte Codierschema (C, P) angreift.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der das Bourdon-Rohr (83) enthaltende Raum der Sonde (G') gegenüber dem Medium, dessen Druck zu messen ist, durch eine Membrane (81) verschlossen ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde ein Thermometer enthält, dessen Temperaturanzeige zur Verstellung des Codierschemas (C, P) dient.
7. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde einen Schwimmer (142) enthält, dessen Lageänderungen bei geändertem Pegelstand auf die Codiereinrichtung (C, P) übertragen werden.
8. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde, das Codierschema und die Abtastvorrichtung mit sämtlichen Widerständen so gemeinsam gekapselt sind, daß sie auf den Grund einer Ölquelle abgesenkt werden können, wobei nur eine einzige elektrische Leitung (5) nach oben führt.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 902230, 896777, 959 981; deutsche Auslegeschriften Nr. 1 092813, 1035018, 1034517, 1 052 867; »Elektronik«, Juli 1958, S. 201 bis 207.