Fernübertragung von Meßwerten
Auszüge des Handbüchleins "Elektrische und wärmetechnische Messungen" der Firma Hartmann & Braun AG Frankfurt/Main, 2. Auflage, 1941 (H&B Druckschrift 481a / 20.000 / 6.41). Entsprechend UrhG §66 ist die Schutzfrist inzwischen abgelaufen (Stand von 2012), der Inhalt ist daher gemeinfrei. Das gescannte Büchlein findet sich im Abschnitt Schrifttum als PDF Datei.
In Meßzentralen erfolgt die Anzeige der Meßgrößen in der Regel weit entfernt von der Meßstelle. Für Geräte mit elektrischem Meßwerk (z. B. elektrische Temperatur-Meßgeräte) spielt diese Entfernung keine Rolle. Bei mechanischen Meßgeräten jedoch, wie bei Druck- und Mengenmessern ist eine Fernanzeige nur beschränkt möglich, nämlich bis etwa 50 m. Die Zeigerstellungen der Meßgeräte werden deshalb durch Elektro-Fernsender auf elektrische Anzeigegeräte (Schreiber, Regler) übertragen.
Bild 19 zeigt das Prinzip der elektrischen Fernübertragung durch Widerstands- Fernsender. Mit der Zeigerachse des Meßgerätes (in diesem Fall eines Rohrfeder - Druckmessers) ist ein Stromabnehmer gekuppelt, der auf einer feststehenden Wicklung aus Widerstandsdraht schleift. Die Wicklung wird dadurch in zwei Widerstandszweige geteilt, die sich entsprechend der jeweiligen Zeigerstellung ändern. Als Empfangsgerät wird ein Kreuzspulgerät angeschlossen, das auf das Verhältnis der Teilströme in den beiden Widerstandszweigen anspricht. Jede Drehung der antreibenden Achse wird so praktisch ohne Verzögerung genau übertragen. Die Übertragung kann über große Entfernungen (bis etwa 50 km) erfolgen.
Der Stromverlauf ist aus Bild 20 ersichtlich. Der Meßstrom fließt von der Batterie zur Schleifbürste, teilt sich dort in die beiden Widerstandsabschnitte der Fernsenderwalze und fließt durch die beiden Fernleitungen zu den beiden Spulen des Kreuzspulgerätes; eine gemeinsame Rückleitung führt zurück zur Batterie.
Der Strom in jeder Spule ist bestimmt durch den Gesamtwiderstand im Stromkreis. Bei der Eichung des Kreuzspulgerätes muß also auch der Widerstand der Fernleitungen berücksichtigt werden. Da sich dieser meistens im Voraus nicht genau angeben läßt, wird ein bestimmter runder Wert (z. B. 20 Ohm) zugrunde gelegt und auf der Skala vermerkt. Mit dem Gerät wird ein Abgleichwiderstand (z. B. 5 Ohm) geliefert, der in die Leitung eingebaut wird. Nach der Verlegung wird von diesem soviel abgenommen, bis der Gesamtwiderstand im Meßkreis den angegebenen Wert (z. B. 20 Ohm) hat.
Als Stromquelle dient meistens ein kleiner Trockengleichrichter zum Anschluß an das Wechselstromnetz oder auch ein Sammler. Je nach der zu überbrükkenden Entfernung beträgt die benötigte Spannung 4 ... 36 V. Spannungsschwankungen beeinflussen die Anzeigegenauigkeit nicht, da sie sich in gleicher Weise auf die beiden Spulen des Kreuzspulmeßwerks auswirken. Der Stromverbrauch liegt unter 100 mA.
Isolationsfehler sowie Übergangswiderstände an den Klemmstellen können die Messung fälschen. Es ist deshalb erforderlich, daß die Leitungen sehr sorgfältig in gleicher Weise wie Starkstromleitungen verlegt und ordentlich verklemmt werden.
Das für die Betätigung des Fernsenders erforderliche Drehmoment beträgt im günstigsten Fall etwa 1,5 cmg. Bei der Übertragung von Zeigerstellungen ist also stets vorher zu untersuchen, ob durch dieses zusätzliche Drehmoment die Anzeigegenauigkeit nicht beeinträchtigt wird.
Soll die Zeigerstellung auf zwei oder mehr Fernempfangsgeräte übertragen werden, z. B. auf ein Anzeige- und ein Schreibgerät, so wird ein Mehrfach- Fernsender verwendet, d. h. ein Fernsender mit zwei oder mehr Widerstandswalzen.
Vielseitige Anwendungsmöglichkeiten ergeben sich für den Widerstands-Fernsender bei der Übertragung von Winkelstellungen, z. B. der Stellung von Ventilen, Schiebern, Waagebalken, Turbinen-Leitschaufeln, Schiffs- und Flugzeugrudern, Schleusentoren usw., ferner bei der Fernmessung des Standes von Wasserbehältern, Tanks und Gasometern sowie des Pegelstandes von Flüssen und Stauseen.
Bei der Fernübertragung des Flüssigkeitsstandes ist eine Schwimmervorrichtung erforderlich, durch die die Änderungen des Standes in eine Drehbewegung umgesetzt werden. Bild 21 zeigt eine solche Vorrichtung zur Vorratsmessung explosibler Flüssigkeiten, z. B. des Brennstoffes in Flugzeugen. Der Schwimmer im Tauchrohr gleitet, je nach der Höhe des Flüssigkeitsspiegels, auf und ab. Bei dieser Bewegung wird er durch eine seitliche Führungsrolle gedreht, die in einen spiralförmig verlaufenden Schlitz des Tauchrohres geführt ist. Die Drehung des Schwimmers überträgt sich auf die Mittelachse, die am oberen Ende den treibenden Teil einer magnetischen Kupplung trägt. Darüber liegt, durch eine unmagnetische Wand vollkommen abgedichtet, der getriebene Teil der magnetischen Kupplung, mit dem der Fernsender starr gekuppelt ist.
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