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Anordnung zur Messung, insbesondere Fernmessung, beliebiger Betriebsgrößen,
mittels eines indirekt beheizten temperaturabhängigen Widerstandes Es sind Meß,einrichtungen
bekannt, die mit temperaturempfindlichen Widerständten arbeiten. Solche Einrichtungen:
dienen vor allein zur Messung der Stromstärke, der Spannung, der Leistung oder der
Frequenz elektrischer Ströme. Bei einer bekannten Einrichtung dieser Art werden
je zwei in einer Brückenschaltung diametral gegenüberliegende temperaturempfindliche
Brückenzweige durch je einen von. den zu messenden Strömen durchflossenen Heizdraht
beeinflußt, so daß, wenn die Stärke des einen Stroms bekannt ist, die Intensität
des zweiten Stroms. ,aus der erzeugten Wärmemenge und der hierdurch hervorgerufenen
Widerstandsünderung in der Brückenanordnung bestimmt werden kann. Auch der Gegenstand
der Erfindung benutzt einen temperaturabhängigen Widerstand, und
zwar
zum Zweck der Messung, insbesondere Fernmessung beliebiger Betriebsgrößen, wobei
von der indirekten Heizung des temperaturabhängigen Widerstandes Gebrauch gemacht
wird. Erfindungsgemäß wird der Heizxv icklung ein Gleichstrom zugeführt, der sich
aus einem mit dem Meßwert veränderlichen Anteil und einem vorzugsweise mehrfach
stärkeren konstanten Anteil zusammensetzt. Zwar ist auch schon bei der obenerwähnten
bekannten Einrichtung von der indirekten Heizung temperaturempfindlicher Widerstände
Gebrauch gemacht worden, jedoch sind wegen der Brückenschaltung dabei insgesamt
vier temperaturabhängige Widerstände not-,vendig, die von zwei Heizwicklungen beheizt
werden. Die bekannte Anordnung dient zur Messung eines Wechselstroms, der
eine der beiden Heizwicklungen durchfließt. Um die Messung durchzuführen, ist ein
bekannter Gleichstrom notwendig, der die andere Heizwicklung durchfließt. Jeder
der beiden Ströme wirkt auf zwei temperaturempfindliche Widerstände, die mit zwei
weiteren temperaturempfindlichen. Widerständen die Brückenschaltung bilden. Die
Brücke ist dann im Gleichgewicht, wenn die Wärmewirkungen in allen vier temperaturempfindlichen
Widerständen gleich groß sind. Bei ungleicher Wärme"virkung ist das Brückengleichgewicht
gestört, und ein in die Brückendiagonale eingeschaltetes Meßgerät läßt bei geeigneter
Eichung einen Schluß auf den unbekannten zu messenden Wechselstrom zu. Hieraus kann
entnommen werden, daß die beiden Ströme, und zwar der unbekannte zu messende Strom
sowie der bekannte Vergleichsstrom, im wesentlichen gleiche Größenordnung haben
werden.
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Beim Gegenstand der Erfindung kommt zwar ebenfalls ein konstanter
Gleichstrom zur An#,v endung. Er dient aber nicht zum Vergleich mit dem zu messenden
Strom, und es wird überhaupt kein Vergleich zwischen diesem konstanten Strom und
dem zu messenden Strom durchgeführt. Auch. ist keine zur Durchführung eines solchen.
Vergleichs erforderliche Brückenschaltung vorhanden. Der konstante Strom dient vielmehr
entweder dazu, eine ausreichend große Vorheizung des einzigen vorhandenen temperaturempfindlichen
Widerstandes zu bewirken und dadurch die Beeinflussung der Widerstandsänderung durch
die Außentemperatur zu beseitigen, oder er dient dazu, im Fall einer Fernmessung
gleichzeitig den Meßwert -Null durch eine endliche Stromgröße nachzubilden. Diese
beiden wichtigen Aufgaben spielen bei der bekannten Anordnung keine Rolle. Eine
Einrichtung gemäß der Erfindung gestattet aber außerdem, nicht nur die Größe, sondern
auch j die Richtung eines -NTeß@vertes festzustellen. Es wird zu dem Zweck dem konstanten
Grundstrom der mit dem Meßwert veränderliche Strom überlagert, wobei die Addition
bzw. Subtraktion beider Ström- davon abhängt, welche Drehrichtung beispielsweise
der Sendezähler annimmt. In dem einen Fall werden sich die beiden Strömt addieren,
während im anderen Fall der veränderliche Meßstrom von dem konstanten Grundstrom
subtrahiert wird. Dies ist ein zusätzlicher Vorteil, der auch dann ins: Gewicht
fällt, wenn der Grundstrom nicht mehrfach größer ist als der Meßstrom.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist schematisch in Abb, i dargestellt.
Darin bezeichnet R den indirekt beheizten Widerstand, dessen Heizwicklung an die
zu messende Größe oder ihre -Nachbildung angeschlossen ist. Die beheizte Wicklung
dieses Widerstandes ist bei dem Ausführungsbeispiel in einer Brückenschaltung mit
drei nicht Lee-
zeichneten, zweckmäßig konstanten Widürständen vereinigt.
In einem Diagonalz«-.eig liegt eine Batterie B, in d:ni anderen ein Meßgerät G,
dessen Ausschlag der Widerstandsänderung entspricht und das. um von Spannungsschwankungen.
der Batterie B unabhängig zu sein, als Quotientenmesser ausgebildet sein kann. In
dieser Weise wird eine kochempfindliche Meßeinrichtung zur Anzeige geringer Ströme
bzw. geringer Schwankungen< geschaffen. Die Empfindlichkeit der Einrichtung beruht
auf der starken T.emperaturempfindlichkeit des indirekt beheizten Widerstandes.
Als Widerstände dieser Art kommen z. B. indirekt beheizte Urandioxydwiderstände
in Frage, bei denen eine Änderung der Heizleistung in der Größenordnung von o bis
j Watt eine Änderuii- des Ohmcvertes in einem Verhältnis von etwa i : ioo herbeiführt.
Wegen dieser erlreblicl:en Änderungen des Widerstandswertes wird man in vielen Fällen
die Brückenschaltung entbehren können. In diesem Fall wird der indirekt geheizte
temperaturabhängige Widerstand in Reihe mit einer Ortsbatterie und einem Instrument
geschaltet, dessen Ausschlag dann dem Widerstandswert umgekehrt proportional ist,
und. das auch hier als Quotiertenzeiger ausgebildet werden kann, um Fehler der Anzeige
infolge von Spannungsschwankungen der Ortsbatterie auszuschließen.
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In manchen Fällen ist es nachteilig, die Heizleistung der zu messenden
Größe selbst zu entnehmen, nämlich dann, wenn in der zu messenden Größe nur geringe
Energien zur Verfügung stehen. Unmöglich ist dies überhaupt dann, wenn die zu meS_.send°
Größe nicht von elektrischer Art ist. In diesen Fällen wird gemäß der weiteren Erfindung
dadurch
eine Verbesserung erzielt, daß die zu messende Größe in einen Gleichstrom verwandelt
und einem durch die Heizwicklung geschickten Hilfsgleichstrom überlagert wird. Zweckmäßig
wird dieser Hilfsgleichstrom erheblich stärker, beispielsweise zehnmal so stark
bemessen als, der normale Meßstrom. Dadurch wird gleichzeitig eine hinreichende
Vorheizüng geschaffen, die den Widerstand gegen Änderungen der Außentemperatur unempfindlich
macht. Ändert sich der Meßs,trom bei den angenommenen, menen Verhältnissen um etwa
ro°/o, so ergibt sich bei einer Verminderung der Steuerleistung auf .den hundertsten
Teil immer noch eine sehr erhebliche Widerstandsschwankung, die wesentlich größer
ist als die ursprüngliche Schwankung der zu messenden Größe. Die Empfindlichkeitsverhältnisse
für einen derartigen Fall sind in Abb.2 dargestellt. Darin ist in einem rechtwinkligen
Koordinatensystem als Abszisse der Heizstrom I aufgetragen, als Ordinate der natürliche
Logarithmus des Widerstandes. Man erhält durch diese Wahl des Maßstabs etwa eine
gerade Linie an Stelle der sonst steil abfallenden Widerstandskurve. Mit I1 ist
der konstante Hilfsgleichstrom bezeichnet, mit I2 der Meßstrom für einen bestimmten
Meßwert. Ändert sich der Meßstrom um, den Betrag d I,
so ergibt sich eine
resultierende Änderung des. Widerstandes um den zur Beeinflussung eines Anzeigegeräts
hinreichenden Betrag d R entsprechend dem Wert d In R.
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Es wurde bereits oben ausgeführt, daß es zweckmäßig ist, nicht die
Meßgröße selbst, sondern eine Nachbildung derselben zur Heizung des Widerstandes
zu verwenden. Anordnungen dieser Art werden gemäß der Erfindung für die Zwecke der
Fernmessung verwendet, indem die von der Fern:meßeinrichtung hergestellte Nachbildungsgröße
zur Heizung des Widerstandes verwendet wird.. Besonders zweckmäßig erscheint eine
Anordnung dieser Art im Zusammenhang mit dem Impulsfrequenzverfahren, bei dem die
Häufigkeit der ausgesandten Impulse der jeweiligen Meßgrößeentspricht. In diesem
Fall wird je nach Bedarf mit hohen oder niedrigen Impulsfrequenzen gearbeitet,
wobei die hohen Impulsfrequenzen: zumeist zur Übertragung von Augenblickswerten,
die niedrigen Impulsfrequenzen zur Übertragung von Summen- bzw. Integralwerten:
verwendet werden. Allerdings schließt diese Unterteilung nicht aus, daß im Bedarfsfall
auch Augenblickswerte mit niedrigen Impulsfrequenzen übertragen werden. In allen
diesen Fällen werden erfindungsgemäß die der Impulsfrequenz entsprechenden Stromstöße
zur Heizung des Widerstandes herangezogen. Bei hohen Impulsfrequenzen folgen .die
Impulse so schnell aufeinander, daß der mittlere Impulsstrom für die Heizung maßgeblich
ist. Aber auch bei niedrigen Impulsfrequenzen von etwa 2 bis 3 Impulsen pro Sekunde
wirkt die ,geringe Trägheit des Heizfadens dahin, daß lediglich der durch die Impulsfrequenz
bestimmte mittlere Strom für die Heizwirkung maßgebend ist. Auch bei einer so geringen
Impulshäufigkeit ist immerhin der Zeitabstand zwischen den einzelnen Impulsen geringer
als die Zeit, die der Heizfaden zur Erreichung eines neuen Beharrungszustandes braucht.
Im allgemeinen werden daher besondere Glättungseinrichtungen nicht erforderlich
sein. Falls Wert auf die Herstellung eines nahezu ausgeglichenen Gleichstroms gelegt
wird, kann eine besondere Glättungseinrichtung vor die Heizwicklung geschaltet werden:.
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Einrichtungen dieser Art sind mit Vorteil auch dann zu verwenden,
wenn durch die Höhe der Impulsfrequenz die gegebenenfalls wechselnde Richtung einer
Meßgröße zum Ausdruck gebracht wird. Die Meßgröße Null wird dann mit einer bestimmten
Impulsfrequenz übertragen. Die möglichen Richtungen der Meßgröße werden dadurch
zum Ausdruck gebracht, daß die Impulsfrequenz in einem Fall höher, im anderen Fall
niedriger ist als die Impulsfrequenz für den Wert Null. Bei der Empfangseinrichtung
wird dann durch die Impulsfrequenz für den Wert Null eine Heizwirkung hervorgerufen,
die auf dem anzeigenden Gerät den Ausschlag Null hervorruft. Die darüber- bzw. darunterliegenden
Impulsfrequenzen verändern auch die Heizwirkung nach oben oder unten, so daß sich
auf dem Meßgerät ein Ausschlag rechts oder links vom Skalennullpunkt ergibt. In
diesem Zusammenhang kann auch die bereits erwähnte Vorhe izung durch einen erheblich
größeren Hilfsgleichstrom verwendet werden. Es ist in dieser Weise auch möglich,
zwei Meßwerte, Stellungsangaben od. dgl. über nur eine Fernleitung zu übertragen,
wobei sich die Impulse durch ihr Vorzeichen unterscheiden. Die Trennung der Impulse
wird an der Empfangsstelle durch Gleichrichter voräenommen und die positive Impulsfrequenz
dem einen, die negative Impulsfrequenz dem anderen indirekt beheizten Widerstand
zugeführt. Außer der beschriebenen Impulsfrequenz können natürlich auch in anderer
Weise hergestellte Nachbildungsgrößen zur Heizung des Widerstandes, herangezogen
werden. Im besonderen gilt dies für die Fernübertra.gung mittels Gleichstrom, der
durch einen ständig spielenden Kontakt auf einen der Meßgröße entsprechenden Wert
eingeregelt wird:. Bei der Impulsfrequenzübertragung kann zweckmäßig auch eine Frequenzdifferenz
übertragen
und zur Anzeige gebrach t «erden, was besonders mit Rücksicht auf die Regelung bzw.
Synchronisierung von Kraftwerken oder -netzen zweckmäßig ist.