DE550106C - Einrichtung zur Fernmessung von in Abhaengigkeit von Messgroessen sich einstellenden Widerstaenden - Google Patents

Description

• Einrichtung zur Fernmessung von in Abhängigkeit von Meßgrößen sich einstellenden Widerständen Es sind Anordnungen bekannt, bei denen die Stellung des Zeigers eines Meßgerätes, beispielsweise eines Wattmeters, -dadurch fernübertragen wird, daß man den Ausschlag des Gerätes kompensiert. Es wird beispielsweise ein in einer zusätzlichen drehbaren Spule fließender Strom so geregelt, daß das drehbare System des Meßgerätes und die zusätzliche Drehspule eine ganz bestimmte Stellung einnehmen und daß bei Abweichung aus dieser Stellung durch Kontaktschließung ein Regelimpuls ausgeübt wird, der den kompensierenden Strom so lange verändert, bis das gemeinsame System die ausgezeichnete Stellung einnimmt. Es wirkt also der Kompensationsstrom, der ohne Schwierigkeiten auf beliebige Entfernungen übertragen werden kann, als Maß für die eigentliche Primärmeßgröße. Diese bekannte Methode hat den Nachteil, daß bei Messung von Widerständen, beispielsweise elektrischer Thermometer, Rauchgasprüfer, Hygrometer und Kalorimeter oder auch von Widerständen, die durch mechanische Kräfte verstellt werden, die Kompensation voraussetzt, daß das primäre, zu kompensierende Drehmoment nur von dem zu messenden `'Widerstand beeinflußt wird. Bei der häufigen Verwendung von elektrischen Widerständen zur Darstellung der Meßgröße macht es sich aber als Mangel bemerkbar, daß die daraus abzuleitenden Drehmomente außer von der Größe des Widerstandes von der Höhe der für die Messung erforderlichen Hilfsspannung abhängig sind.
• Es ist außerdem bereits eine Wheatstonesche Brückenschaltung zur Messung von Flüssigkeitswiderständen bekannt geworden, wel2he außer dem zu messenden Flüssigkeitswiderstand noch einen Vergleichsflüssigkeitswiderstand, ferner einen festen Widerstand und schließlich einen regelbaren Widerstand enthält. Ein in dem Diagonalzweig der Brückenschaltung liegendes Nullinstrument steuert über ein Zwischenrelais einen Elektromotor derart, daß dieser durch Verändern des regelbaren Widerstandes das bei einer Veränderung des zu messenden Flüssigkeitswiderstandes gestörte Brückengleichgewicht wiederherstellt. Bei dieser bekannten Einrichtung sind also in der Brückenschaltung der zu messende Flüssigkeitswiderstand und der Regelwiderstand in verschiedener Gesetzmäßigkeit von der Stromstärke abhängig. jedoch wird von dieser Verschiedenartigkeit der Abhängigkeit bei der Messung in keiner Weise Gebrauch gemacht, sondern die verschiedenartige Abhängigkeit wird sogar absichtlich unterdrückt, um eine Proportionalität zwischen den beiden Widerständen herzustellen und für die :Messung auszunutzen. Deshalb ist der regelbare Widerstand der bekannten Einrichtung mit einer Widerstandsskala versehen, auf welcher in jedem Augenblick die Größe des zu messenden Flüssigkeitswiderstandes angezeigt wird. Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, eine verschiedenartige Abhängigkeit zweier veränderlicher Widerstände von der Stromstärke oder von der-Frequenz-des Betriebsstromes für eine Fernmessung des einen der beiden Widerstände unter Anwendung einer Kompensationsmethode auszunutzen. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß der zu messende Widerstand und ein zweiter Widerstand, welche beide in verschiedener Gesetzmäßigkeit von Stromstärke oder Frequenz abhängig sind, in den gleichen oder in verschiedenen Zweigen einer Kompensationsschaltung liegen und das in dem Ausgleichsleiter der Kompensationsschaltung liegende Kontaktmeßinstrument über ein Steuergerät derart den die Kompensationsschaltung speisenden und das Fernmeßgerät beeinflussenden Strom, insbesondere seine Spannung oder Frequenz, regelt, daß der Strom in dem Ausgleichsleiter der Kompensationsschaltung und somit der Ausschlag des Nullinstrumentes verschwindet.
• Vergleicht man in beliebiger Weise die Größe der beiden Widerstände nach einer Nullmethode, so wird man für jeden Wert des zu messenden Widerstandes einen Wert des Kompensationsstromes finden, für den der zweite Widerstand mit anderer Abhängigkeit gleich groß wird. In diesem Fall wird das Nullgalvanometer, das mit Kontakten versehen ist, keinen Ausschlag zeigen oder ein Relais nicht ansprechen. Weicht jedoch der Kompensationsstrom von der durch obige Bedingungen festgelegten Größe ab, so wird infolgedessen mittels Kontakte ein Regelimpuls ausgelöst, der den Kompensationsstrom so lange verändert, bis Gleichheit der beiden zu vergleichenden Widerstände eintritt.
• Das Verfahren ist auch anwendbar, wenn die Variation des ferngeleiteten Stromes nicht in bezug auf seine Größe, sondern in bezug auf seine Frequenz erfolgt. Man muß denselben zu messenden Widerstand mit einem Widerstand vergleichen, der frequenzabhängig ist, d. h. einem scheinbaren Widerstand, der sich aus Ohmschem und induktivem Widerstand zusammensetzt.
• Als zweckmäßige Form der Anordnung wird gemäß Abb. i eine Wheatstone-Brücke i verwendet, deren einer Zweig aus dem fernzumessenden Widerstand 2 besteht und dessen Größe möglichst unabhängig von dem ihn durchfließenden Strom ist. Weiter befinden sich in derselben Wheatstone-Brücke 2 feste Widerstände 3 und 4 sowie ein Widerstand 5, der mit dem Prüfwiderstand in Reihe geschaltet ist. Dieser Widerstand ist in seiner Größe abhängig von dem durch ihn fließenden Strom, was zweckmäßig dadurch erreicht wird, daß er aus einem Material mit hohem Temperaturkoeffizienten besteht und einen so geringen Querschnitt aufweist, daß er eine merkbare Eigenerwärmung erhält. Es eignet sich für diesen Widerstand 5 jede beliebige Metalldrahtlampe. In dem Diagonalzweig der Brücke i ist als Steuergerät ein Kontaktgalvanometer 6 eingeschaltet, an welchem ein periodisch auf und ab gehender Fallbügel ? angeordnet ist. Der Zeiger des Galvanometers 6 betätigt bei Abweichung aus der Nullage zwei Kontakte 8 und 9, die einen Motor ii je nach der Richtung des Zeigerausschlages rechts oder links umlaufen lassen. Der Motor ii treibt eine Schraubenspindel 12 an, auf welcher der Regelkontakt 13 für einen Widerstand 14 verschiebbar angeordnet ist. In Reihe zu dem Widerstand 14 ist die Wheatstone-Brücke i, das Fernmeßgerät 15 und die Stromquelle 16 angeschlossen. Geber- und Empfängerstelle sind durch die Fernleitungen 17 und 18 verbunden. Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende: Ändert sich die Größe des zu messenden Widerstandes 2, so tritt eine Gleichgewichtsstörung der Brücke ein. Sie verursacht einen Ausschlag des Zeigers vom Galvanometer 6, so daß mittels des Fallbügels der Kontakt 8 oder 9 geschlossen wird. Der Motor ii verstellt dabei den Kontakt des Widerstandes 14 und ändert damit den Betriebsstrom der Brücke i so lange, bis infolge der mehr oder minder großen Erwärmung des Widerstandes 5 die Brücke ins Gleichgewicht gebracht ist, und zwar muß sich der Betriebsstrom vergrößern, wenn der zu messende Widerstand 2 größer geworden ist, damit der von dem Heizstrom stärker erwärmte stromabhängige Widerstand 5 ebenfalls vergrößert wird. Die zur Herstellung des Brückengleichgewichtes erforderliche Stromstärke wird dann von dem Galvanometer 15 angezeigt und als Maß für die Größe des zu messenden Widerstandes 2 benutzt.
• Die neue Anordnung ist einerseits unabhängig von Schwankungen der Betriebsstromquelle und bietet außerdem den Vorteil, daß Fernmessungen mittels nur zweier Fernleitungen auf beliebige Entfernung bis zur Größenordnung mehrerer ioo km ohne Schwierigkeiten durchführbar sind. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß Änderungen desWiderstandes der Fernleitungen, z. B. infolge Temperaturschwankungen der Umgebung, keinen Einfluß auf die Meßergebnisse haben, auch sind die Zuleitungswiderstände bei der Eichung des Systems nicht zu berücksichtigen.
• Weiter gelingt es, das Prinzip des Vergleiches zweier Widerstände nach Abb. 2 so zu verwenden, daß als Regelgröße nicht die Stromstärke, sondern die Frequenz eines Stromes so lange verändert wird, bis zwei Widerstände in der Wheatstone-Brücke 28 gleiche Größe aufweisen. Der Widerstand 29 sei ein .reiner Ohmscher Widerstand, desgleichen die Vergleichswiderstände 30 und 31, während der induktive Widerstand 32 frequenzabhängig ist. Das Galvanometer 33 macht wiederum in nicht dargestellter Weise Kontakt, wodurch die Frequenz des Betriebsstromes der Brücke so lange verändert wird, bis die Brücke im Gleichgewicht ist. Zu diesem Zweck wird in nicht dargestellter Weis die Frequenz des Tourendynamos 34. verändert. Die Fernleitungen 35 und 36 leiten den Strom zu der Empfangsstelle 37, die einen Frequenzmesser darstellt. Die dort angezeigte oder aufgezeichnete Frequenz ist ein Maß für die Größe des Widerstandes 29. Die Übertragung der Frequenzen kann in an sich bekannter Weise auch drahtlos geschehen.
• Bei den dargestellten Ausführungsformen könnte gewünschtenfalls durch das Steuergerät die Spannung des Speisestromes z. B. mittels einer Potentiometerschaltung oder dadurch geregelt werden, daß die Umlaufgeschwindigkeit einer den Speisestrom liefernden Gleichstromtourendynamo zwecks Kompensation geändert wird. In diesen Fällen müßte der dem Meßwiderstand zugeordnete zweite Widerstand in anderer Gesetzmäßigkeit als der Meßwiderstand spannungsabhängig sein.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCIili: i. Einrichtung zur Fernmessung von in Abhängigkeit von Meßgrößen sich einstellenden Widerständen nach einer Kompensationsmethode, dadurch gekennzeichnet, daß der zu messende Widerstand (2) und ein zweiter Widerstand (5), welche beide in verschiedener Gesetzmäßigkeit von Stromstärke oderFrequenz abhängig sind, in den gleichen oder in verschiedenen-Zweigen einer Kompensationsschaltung (i bis 9) liegen und das in dem Ausgleichsleiter der Kompensationsschaltung liegende Kontaktmeßinstrument über ein Steuergerät (io) derart den die Kompensationsschaltung speisenden und das Fernmeßgerät (i5) beeinflussenden Strom, insbesondere seine Spannung oder Frequenz, regelt, daß der Strom in dem Ausgleichsleiter der Kompensationsschaltung und somit der Ausschlag des Nullinstrumentes (6) verschwindet.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das anzeigende oder registrierende Meßgerät (i5) in Reihe zur Kompensationsschaltung (i bis 9) an die Betriebsstromquelle (i6) angeschlossen ist.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Fernübertragungsstromkreis in Reihe zu dem Meßgerät (i5) ein von der Kompensationsschaltung (i bis 9) aus geregelter Widerstand (1q) eingeschaltet ist. q..
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein zu messender Ohmscher Widerstand und als zweiter Widerstand eine Metalldrahtlampe vorgesehen sind.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein zu messender Ohmscher Widerstand und ein frequenzabhängiger zweiter Widerstand vorgesehen sind und daß durch das die Kompensation steuernde Gerät die Frequenz des Betriebsstromes geändert und zur Einstellung eines als Meßgerät dienenden Frequenzmessers benutzt wird.