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Einrichtung zur Fernübertragung von Meßgrößen nach dem Frequenzänderungsverfahren
Es ist bekannt, Meßwerte - wie beispielsweiseWasserstände, Zeigerausschlägeu. dgl.-nach
dem Frequenzänderun-gsverfahren da durch zu übertragen, daß die Drehzahl eines Wechselstromgenerators
in Abhängigkeit von der Meßgröße verändert wird. Der Generator ist dabei konstant
erregt, so daß dessen jeweilige Frequenz ein Maß für die Meßgröße ist. Da bei den
bekannten Einrichtungen die Drehzahlverstellung unmittelbar von dem Ausschlag des
Primärgerätes abgeleitet ist in der Weise, daß das Primärgerät eine entsprechende
Verstellung von Kontakten bzw.
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Schiebewiderständen vornimmt, so ist dazu ein beträchtlicher Arbeitsaufwand
erforderlich, der das Primärgerät erheblich belastet.
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Es sind zwar an sich Anordnungen bekannt, die eine Kompensation mittels
lichtelektrischer Zellen bewirken. Bei einer Anordnung dieser Art wird der Ausschlag
eines Meßgeräts mit geringer Richtkraft auf ein anderes Anzeigegerät übertragen,
und zwar sind hierbei zwei lichtelektrische Zellen vorhanden, deren Belichtungsverhältnis
maßgehend ist für das Vorhandensein bzw. Nichtvorhandensein des Gleichgewichts einer
Brückenschaltung. Ist das Belichtungsverhältnis infolge eines Ausschlags des Primärgerätes
ungleich, so wird das Brückengleichgewicht gestört, und ein im mittleren Brückenzweig
liegendes Relais schaltet einen Hilfsmotor ein, welcher ein Anzeigeorgan und die
beiden Zellen so lange verstellt, bis das ursprüngliche Belichtungsverhältnis wiederhergestellt
ist. Die Zellen werden dabei geradlinig verschoben, während der am Primärmeßgerät
vorhandene Spiegel eine Winkeldrehung ausführt. Bei größeren Ausschlagwinkeln wird
daher das Belichtungsverhältnis schon deshalb ungleich, weil die Intensität mit
dem Quadrant der Entfernung abnimmt. Dies hat zur Folge, daß die Zellen bei größeren
Winkelausschlägen zwecks Herstellung einer gleichmäßigen Belichtung um andere Beträge
verstellt werden müssen als der Winkeldrehung des Primärgeräts entspricht. Daraus
ergibt sich, daß gleichmäßig geteilte Skalen nicht verwendet werden können. Außerdem
ist die Anordnung, die eine Reihe von verstellbaren Kontakten, einen Hilfsmotor
usw. enthält, mit einer gewissen Trägheit behaftet.
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Bei einer anderen Anordnung wird der Ausschlag eines Primärgeräts
in einen Gleichstrom umgewandelt und dieser fernübertragen. Die bekannte Anordnung
arbeitet mit einer lichtelektrischen Zelle und ist daher abhängig sowohl von Anderungen
der
Charakteristik der Zelle als auch von Anderungen der Lichtintensität.
Um diesen Einfluß auf ein annehmbares Maß herabzusetzen, ist eine eigenartige Spaltblendenanordnung
vorgesehen.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Fernübertragung
von Meßgrößen nach dem Frequenzänderungsverfahren, bei der diese Nachteile vermieden
sind.
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Erfindungsgemäß wird die fernzuübertragende Frequenz ohne Rückwirkung
auf das Primärgerät dadurch eingeregelt, daß dessen Stellung und die eines von der
Ubertragungsfrequenz beeinflußten Meßgeräts auf optischem Wege lichtelektrisch verglichen
wird und ein in seiner Höhe entsprechend dem Vergleichsergebnis veränderlicher elektrischer
Strom zur Kompensation dient und den Wechselstromerzeuger der Ubertragungsfrequenz
in seiner Frequenz steuert. Zur Vornahme des Vergleichs trägt jedes der beiden Geräte
auf seiner Achse einen Spiegel, der von einem einzigen Lichtstrahl beleuchtet wird.
Bei einer abweichenden Stellung der beiden Meßgerätspiegel wird der Lichtstrahl
durch eine weitere feststehende Spiegelanordnung auf zwei gegeneinander wirkende
Photozellen verteilt.
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In der Abbildung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt,
und zwar bezeichnet IO die Achse des Primärgeräts, das ein beliebiges Meßgerät für
mechanische oder elektrische Größen sein kann. Die Einrichtung ermöglicht es, daß
an dieser Stelle ein sehr empfindliches Meßgerät verwendet wird, da die Einstellung
der Ubertragungsfrequenz vollständig ohne Rüdcwirkung auf dieses Gerät vorgenommen
wird. Auf der Achse des Meßgeräts IO ist ein Spiegel 22 befestigt, auf den von einer
nicht gezeichneten Lichtquelle ständig ein Lichtstrahl geworfen wird.
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Von dem Spiegel 22 wird der Lichtstrahl zunächst zu einem feststehenden
zylinderförmigen Spiegel geworfen und von da zu einem Spiegel 28 reflektiert, der
auf der Achse 26 eines Meßgeräts go befestigt ist. Die Einrichtung ist so getroffen,
daß die beiden Spiegel 22 und 28 im Ruhezustand übereinstimmende bzw. parallele
Stellungen einnehmen. In diesem Fall wird der Lichtstrahl von dem Spiegel 28 zu
einem weiteren feststehenden Spiegel reflektiert, der sich aus zwei Zylinderflächen
zusammensetzt, und zwar trifft in diesem Fall der Lichtstrahl direkt auf die Durchdringungslinie
der beiden Zylinderflächen und wird von hier gleichmäßig auf die beiden Photozellen
63 und 64 verteilt.
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Die beiden einander entgegenwirkenden Photozellen beeinflussen das
Gitter eines Elektronenrohres 54, von dessen Kathode über die Leitung 53' der Generator
88 beeinflußt wird, der die fernzuübertragende Frequenz liefert. Die fernzuübertragende
Frequenz wird von diesem Generator aus über die Leitungen 89 bzw. 91 zu dem Anzeigieort
geführt bzw. zu dem Meßgerät 90, das, wie oben erwähnt, zur Ausführung des Vergleichs
dient. Gitter und Kathode des Rohres 54 sind durch eine Reihenschaltung eines Widerstandes
59 und eines Kondensators 60 überbrückt. Von der Einstellung dieser beiden Elemente
ist die Ansprechempfindlichkeit der Anordnung abhängig, die bei dem Generator 88
die entsprechende Verstellung vornimmt.
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Die Anordnung erhält ihre Spannung über zwei Reaktanzspulen 92, 93,
die mit einem Widerstand 52 in Reihe geschaltet sind.
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Diese Reihenschaltung dient nicht nur als Spannungsteiler, sondern
gleichzeitig zur Glättung der Spannung, die au den nach links zeigenden Leitungsenden
zugeführt wird. Es ist dabei angenommen, daß die Einrichtung aus einem Wechselstromnetz
über Gleichrichter gespeist wird. Falls eine solche Gleichrichtung nicht stattfindet
bzw. zur Speisung einer Batterie verwendet wird, können die Reaktanzspulen wegfallen.
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Bei Ubereinstimmung der Stellungen der beiden Spiegel 22 und 28 sind,
wie oben ausgeführt, beide Photozellen 63 und 64 gleichmäßig beleuchtet. Ändert
sich der in dem Meßgerät IO erfaßte Meßwert, dann ändert sich auch die Lage des
an dem Spiegel 22 reflektierten Lichtstrahls, und es ändert sich weiterhin der Einfallwinkel
des Lichtstrahls an dem Spiegel 28. Demnach trifft auch der von diesem Spiegel reflektierte
Lichtstrahl nicht mehr auf die Durchdringungslinie der beiden Hohlspiegel, so daß
die Photozellen 63, 64 ungleichmäßig beleuchtet sind, und zwar um so mehr, je größer
die vorhandene Abweichung ist. Dies hat zur Folge, daß die Gitterspannung des Rohres
54 in entsprechendem Maße geändert wird und damit auch der Strom, der an dem Generator
88 eine Aussendung der Ubertragungsfrequenz bewirkt.
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Die Änderung dauert so lange an, bis das Meßgerät go unter dem Einfluß
der veränderten Frequenz eine Stellung eingenommen hat, die mit der neuen Stellung
des Meßgeräts IO übereinstimmt.
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Die beiden Spiegel 22 und 28 sind zweckmäßig um die gleiche vertikale
Achse drehbar. An Stelle des zylinderförmigen Spiegels, auf den der von dem Spiegel
22 ausgehende Lichtstrahl zuerst auftrifft, kann auch ein Spiegel gesetzt werden,
der ein Stück einer Kugeloberfläche ist. Wesentlich ist in beiden Fällen, daß die
Achse des Zylinderspiegels bzw. der Mittelpunkt des Kugelspiegels mit
dem
Drehpunkt des Spiegels 22 zusammenfällt.
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Eine geringe Verschiebung der Spiegel 22 und 28 gegeneinander in
der Weise, daß sie nicht mehr um dieselbe Achse, sondern um parallele Achsen drehbar
sind, hat zur Folge, daß eine Verschiebung der Ausschlagskala eintritt, ohne daß
die Genauigkeit der einzelnen Skalenwerte dadurch verändert wird.
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Außerdem können die Drehachsen der Spiegel 22 und 28 in den Brennpunkt
des zylinderförmigen Spiegels gelegt werden.
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An Stelle des optischen Vergleichs mittels Lichtstrahlen können andere
sichtbare oder unsichtbare Strahlen treten, wobei lediglich die Photozellen durch
entsprechende andere Empfangsorgane ersetzt werden müssen.
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Jedoch ändert sich dadurch an dem Wesen der Erfindung nichts.
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Der Vorteil der beschriebenen Einrichtung beruht in der Hauptsache
darin, daß die Einstellung der Ubertragungsfrequenz praktisch unverzögert erfolgt,
so daß man an der Empfangsstelle stets eine zeitrichtige Anzeige erhält. Da der
Vergleich ferner vollständig rückwirkungslos für das Primärgerät ausgeführt wird,
kann auch von einem empfindlichen Meßgerät ein sehr starker Verstelleinfluß abgeleitet
werden, der etwa zur Verstellung von großen, weithin sichtbaren Zeigern oder zur
Verstellung von Regelgeräten benutzt wird.
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PATNTANSÜC: I. Einrichtung zur Fernübertragung von Meßgrößen nach
dem Frequenzänderungsverfahren, dadurch gekennzeichnet. daß die fernzuübertragende
Frequenz ohne Rückwirkung auf das Primärgerät dadurch eingeregelt wird, daß dessen
Stellung und die eines von der Übertragungsfrequenz beeinflußten Meßgerätes auf
optischem Wege lichtelektrisch verglichen wird und ein in seiner Höhe entsprechend
dem Vergleichsergebnis veränderlicher elektrischer Strom zur Kompensation dient
und den Wechselstromerzeuger der Ubertragungsfrequenz in seiner Frequenz steuert.