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Einrichtung zur Fernanzeige- der Stellung von beweglichen Organen,
insbesondere von Instrumentenzeigern Es ist eine Einrichtung zur Fernübertragung
von Meßgrößen nach dem Kompensationsverfahren unter Verwendung von lichtelektrischen.
Zellen vorgeschlagen worden, bei der die Belichtung der Zellen vom Meßgerät und
von dem Kompensationssystem beeinflußt wird und dadurch der gleichzeitig .das Empfangsgerät
und das Kompensationssystem durchfließende Strom unmittelbar oder über Relais eingeregelt
wird, bis das vom Kompensationssystem erzeugte Drehmoment dem Meßdrehmoment entgegengesetzt
gleich ist. Die Einrichtung ist hierbei so getroffen, daß ein am Kompensationssystem
angebrachter Schirm oder Spiegel sich gegenüber einer raumfesten B-eleuchtungseinrichtung
verschiebt, und zwar insbesondere derart, daß die Belichtung der Zellen für die
einzelnen zu übertragenden Meßwerte verschieden groß ist. Das Meßsystem ist mit
dem Kompensationssystem über eine Spiralfeder gekuppelt, die dazu ,dient, das von
dem Meßgerät ausgeübte Drehmoment auf das Kompensationssystem zu übertragen.
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Die Erfindung betrifft nun eine Einrichtung, die zur Fernanzeige der
Stellung von beweglichen Organen, insbesondere Meßgerätzeigern, dient und ebenfalls
mit lichtelektrischen Zellen arbeitet, und zwar wird bei Anwendung einer Stellungskompensation
an Stelle der Dre'hmomentkompensation der auf die lichtelektrische Zelle auftreffende
Lichtstrom einerseits in Abhängigkeit von der Lage des beweglichen Organs und andererseits
in Abhängigkeit von der Einstellung des
Kompensationssystems @ausgeblendet,
und es ist zusätzlich eine feste Blende vorgesehen, deren Öffnung derart gestaltet
ist, daß die zusätzliche Ausblendung, die der Lichtstrom durch die feste Blende
erfährt, in Abhängigkeit von der Stellung des beweglichen Organs der Größe des Fernmeßstroms
entspricht.
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In den Abbildungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt,
und zwar zeigt Abb.,i eine perspektivische Darstellung einer Anordnung zur Fernübertragung,
während Abb.2 bis 6 Schaltungsanordnungen zur Verstärkung des Stroms, der photoelektriischen
Zelle, zur Betätigung :der Anzeigegeräte am Empfangsort zeigen.
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In Abb. i bezeichnet i den Zeiger eines Meßgerätes, dessen. jeweilige
Stellung zu einem entfernten Anzeigegerät übertragen werden soll. An dem Zeiger
i ist eine Blende 2 befestigt, deren Form aus: der Abbildung ersichtlich ist. An
der vertikalen Kantle 3 ist diese Blende ausgeschnitten. Dieser Ausschnitt arbeitet
mit einem gleichgeformten Ausschnitt an der vertikalen Kante einer weiteren Blende
4 zusammen, die an dem Zeiger 6 eines: Kompensationsinstrumentes 7 befcstigt ist.
Dias Gerät 7 kann, wie aus der Abbildung ersichtlich, ein Drehspulinstrument sein,
wie dies insbesondere bei Verwendung von Gleichstrom zweckmäßig ist. Der Spalt zwischen
den beiden Blenden, welcher benötigt wird, um den Strom für das. Anzeigegerät aufrechtzuerhalten,
ist so klein:, daß Änderungen in der Intensität der Lichtquelle eine praktisch zu
vernachlässigende Änderung in der Zeigerlage des Kompensationsinstrumentes ergeben.
Die beiden Blenden sind vorzugsweise aus einem dünnen Metallplättchen hergestellt,
so daß die Meßgeräte dadurch praktisch nicht belastet werden. Das Kompensationsinstrument
7 liegt in Reihe mit der Wicklung des Anzeigegerätes am Empfangsort. Die Blende,
die von dem beweglichen Organ des( Kompens.ationsinstrum,entes getragen wird, kann.
auch aus einem .Paar von parallelen Metallblättern oder sogenannten Flügeln bestehen.
Die Blende an dem Zeiger i ist dann so angeordnet, daß sie sich zwischen diesen
Flügeln bewegt.
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Die Blenden. sind so eingestellt, daß bei Übereinst.immung ,der Stellungen
des Meßzeigers i und des Kompensationszeigersi 6 noch ein enger Spalt vorgesehen
ist, (der sich durch die erwähnten Ausschnitte längs :den Kanten 3 und 5 ergibt.
Durch diesen Spalt tritt das Licht einer Lichtquelle 8 zu einer auf der anderen
Seite der Blenden angeordneten lichtelektrischen Zelle g. Um eine intensive Einwirkung
auf die Zelle 9 zu erhalten, ist zwischen dieser und den beweglichen Blenden ein
Linsensystem iio, angeordnet, welches. die Lichtstrahlen aurf die photoelektrische
Zelle sammelt. Zwischen d;n beweglichen Blenden und,den Linsen io ist zusätzlich
ein lichtundurchlässiger Schirm i2 angeordnet, der mit einem Ausschnitt 13 versehen
ist. Mit zunehmendem Ausschlag des Meßzeigers i verändert sich nun die Größe des
von den Blenden 2 und 4 .gebildeten Spalts, so daß die auf die Photozelle auftreffende
Lichtmenge vergrößert wird. Die Öffnung 13 in dem Schirm 12 ist @so gestaltet, daß
sie in Richtung zunehmenden Ausschlags des Meßzei;gers breiter wird, so daß also
die lichtelektrische Zelle durch einen wirksamen Spalt belichtet wird, dessen Fläche
im wesentlichen proportional dem Ausschlag des Zeigers ist, dessen Stellung übertragen
werden soll.
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Durch die Änderungen der Belichtung bzw. der Spaltbreite wird die
Einwirkung auf die Photozelle verändert, so daß der von dieser ausgehende Strom
jeweils ein Maß für die Größe der Abweichung ist. Der Strom kann in einer oder in
mehreren Stufen verstärkt werden und dient dazu, die Spule des Kompensationsinstrumentes
und die jeweils verwendeten Empfangsgeräte zu speisen.
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In der Nullage des Meß:zeigers i ist di"e lichtelektrische Zelle 9
der Belichtung :durch einen kleinen Spalt ausgesetzt, der durch den geringen Ausschnitt
der zusammenarbeitenden Blenden 2, 4 und 12 entsteht. Wenn der Zeiger @i sieh -aus
der Nullage bewegt und seine Blende 2 sich von der Kompensationsblende 4 entfernt,
so wird die Intensität der Belichtung der Zelle 9 vermehrt und verursacht ein Anwachsen
des Stroms in der Spule des Kompensationsinstrumentes 7 und in den Anzeigegeräten
am Empfangsort. Unter (der Einwirkung dieses Stroms ändert das Gerät 7 seine Stellung
und verstellt damit auch seinen Zeiger 6 mit der Blende 4 so lange, bis der Spalt
zwischen den beiden Blenden und damit die Belichtung der Photozelle auf ein Maß
zurückgeht, daß der Strom in der Spule des Kompensationsinstrumentes- 7 sowie den
Anzeigegeräten am Empfangsort -der neuen Stellung des Zeigers i entspricht. Eine
Änderung dieses Stroms wird bereits bei einer geringen Abweichung der Stellungen
der Zeiger i und 6 hervorgerufen.
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Um jedoch die Breite des Schlitzes über den ganzen Arbeitsbereich
,des Meßzeigers i konstant zu halten, ist die Blende 12 mit,der Öffnung 13 veränderlicher
Breite vorgesehen. Während die Breite des Spaltes, durch welche die lichtelektrische
Zelle beleuchtet wird, durch die relativen Ausschläge der Zeiger i und 6 bestimmt
ist, ist :die wirksame Länge des Spaltes durch die jeweilige Lage .dieser beiden
Elemente zur festen Blende gegeben, und die Längen, insbesondere am Anfang und Ende
der Skala, werden nach dem Meßbereich des Kompensationsinstrumentes bemessen. Bei
der Ausbildung einer derartigen Einrichtung ist es wünschenswert, daß der Spalt,
durch den die lichtelektrische Zelle beleuchtet wird, so klein wie möglich gehalten
wird, um Fehler infolge der schwankendenLichtintensität, Änderungen in :der Charakteristik
der Photozelle oder der Verstärkerröhren möglichst herabzusetzen.
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In. Abb.2 ist eine Schaltungsanordnung. dargestellt, welche das. Zusammenarbeiten
des Gebers und Empfängers, sowie die Verstärkung des von der photoelektrischen Zelle
ausgehenden Stroms erkennen läßt. Eine der Elektroden der Zelle 9 ist mit dem positiven
Pol 14 einer Gleichstromquelle verbunden, während die andere Elektrode mit dem
Gitter
16 eines zur Verstärkung dienenden Dreielektrodenrohres 17 in Verbindung
steht. Das Gitter 16 dieses Rohres ist über einen Widerstand 18 mit der negativen
Klemme 15 der Gleichstromquelle verbunden. Dem Gitter 16 des Rohres 17 ist eine
passende negative Vorspannung dadurch gegeben, daß die Kathode an einem Punkt ig
eines Widerstandes 2o angeschlossen ist, der zwischen,die beiden Pole der Gleichstromquelle
geschaltet ist. Die Anode 211 ist an die Fernleitung 22 angeschlossen, und diese
führt über die Spulen 23 der Fernmeßgeräte ,sowie die Spule .des Kompensationsgerätes
7 zu dem positiven Pol der Gleichstromquelle zurück.
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Die Anordnung nach Abb. i und 2 kann so getroffen werden:, daß der
Schlitz zwischen den Blenden 2 und 4 vollständig geschlossen ist, wenn der Zeiger
i am Skalennullpunkt steht. Wenn nun der Zeiger a sich über die Skala bewegt, etwa
in die in Abb. i dargestellte Lage, so wird zunächst der Spalt zwischen den Blenden
2 und 4 beträchtlich vergrößert. Dementsprechend fällt mehr Licht von der Lampe
8 auf die Zelle 9, deren Strom nach Verstärkung in der Anordnung gemäß Abb. 2 die
Spulen! des Kompensationsgerätes und der Empfangsgeräte 23 durchfließt. Der Strom
in den Spulen 7 und 23 ist abhängig von der Fläche des Spalts zwischen den Blenden
2 und 4, so daß der Zeiger 6 mit der daran befestigten Blende 4 sich gegen die Blende
2 bewegt. Diese Bewegung kommt zum Stillstand, wenn der Schlitz auf einen solchen
Betrag verringert wird, daß der Zeiger 6 des Kompensationsgerätes in einer Lage
gehalten wird, die nur unbedeutend von der Lage des Hauptzeigers i abweicht. Die
Veränderung über den Skalenbereich ist durch den schrägen Schlitz 13 in der Blende
12 berücksichtigt, so daß das Kompensationsgerät und die Fernmeßgeräte 23 Ab:lesungen
in Übereinstimmung mit dem Zeiger i ergeben.
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B,1--i der Anordnung nach Abb.3 ist eine Verstärkung des Fernstroms,
in zwei Stufen vorgesehen. Dabei ist eine Elektrode der Photozelle 9 mit dem positiven
P0114 einer Gleichstromquelle verbunden, während die andere Elektrode mit dem Gitter
16 des ersten Verstärkerrdhres und über eine Reihenschaltung von zwei Widerständen
18 und 25 an den negativen Pol J5 der Gleichstromquelle @angeschlossen ist. Die
Kathode des Rohres 17 ist mit einem Punkt eines Spannungsteilers 2o, die Anode 21
mit dem positiven Pol 14 verbunden. Bei der zweiten Verstärkerröhre 17" ist die
Anode 26 über die Fernleitung 22, die Fernmeßgeräte 23 und das Kompensationsgerät
7 mit dem positiven Pol 14 verbunden. Das Gitter des zweiten Rohres ist mit der
Kathode des. ersten Rohres verbunden, während die Kathode des zweiten Rohres an
einem Spannungsteiler 27 angeschlossen ist. Der Widerstand 27 ist zwischen die Klemmen
14, 15 geschaltet.
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Bei der Anordnung nach Abb.4 ist die Photozelle 9 in Reihe mit einem
Widerstand. 28 zwischen die Pole,i4, 15 der Gleichstromquelle geschaltet. Das eine
Ende dieses Widerstandes ist mit dem Gitter 16 des ersten Rohres 17 über eine Batterie
29 verbunden., die die Gittervorspannung liefert. Die Anode 2-i dieses Rohres ist
über einen. Widerstand 30 mit dem positiven Pol 14 verbunden. Von der Anode
zi geht eine Verbindung zu dem Gitter des Rohres 17a, welchem :durch eine Batterie
31 ebenfalls eine bestimmte Vorspannung gegeben wird. Die Anode 26 dieses Rohres
führt über die Spule 7 des Kompensationsgerätes., die Fernleitung 22, die Empfangsgeräte
23 und die Fernleitung 24 zum positiven Pol der Gleichstromquelle zurück.
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In :der Anordnung nach Abb. 5 ist zwischen die Pole der Gleichstromquelle
ein Spannungsteiler 32 geschaltet, und .die erforderlichen Betriebs:s,pannungen
der beiden Rohre 17 und 17a werden diesem Widerstand durch verschiedene Anzapfungen
entnommen:. Mit einem Punkt dieses Widerstandes ist in Reihe mit einem weiteren
Widerstand 33 die Photozelle g verbunden.
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In Abb. 6 ist ein Wechselstromverstärker dargestellt, bei dessen Verwendung
gewisse Mängel vermieden werden, die der Gleichstromverstärkung anhaften. In diesem
Falle kann auch die Lichtquelle intermittieren@d, beispielsweise mit konstanter
Frequenz gespeist werden. Es kann z. B. eine mit Wechselstrom gespeiste Neonlampe
oder eine andere Lampe mit Gasfüllung als Lichtquelle verwendet werden, oder es
kann die lichtelektrische Zelle dazu verwendet werden, um einen Wechselstrom zu
modulieren. Der in Abb. 6 dargestellte Verstärker ist in üblicher und, an sich:
bekannter Weise ausgeführt. In :den Anodenkreis ist hierbei ein Transformator 34
geschaltet, der mit einem Gleichrichter 35 verbunden ist. Von dem Transformator
bzw. Gleichrichter gehen die Fernleitungen 22, 24 ab, in die die Spule 7 des Kompensationsgerätes
und die Spule 23 der Empfangsgeräte geschaltet sind.