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Registriergerät
Die Erfindung betrifft ein Registriergerät zur Aufzeichnung der an einem Prüfling in Abhängigkeit von einer Eingangsgrösse ermittelten Ausgangswerte, mit einem mit dem hin-und hergehenden Papiervorschub in Verbindung stehenden Geber, welcher eine dem Gerät entnehmbare elektrische Grösse liefert, die in einem definierten mathematischen Zusammenhang mit dem Papiervorschub steht und über Ausgangsklemmen od. dgl. dem Prüfling zugeführt wird, dessen Ausgangswerte (Kenngrössen) - eine Spannung oder ein Strom - den Eingangsklemmen des Registriergerätes zugeführt werden.
Bei den bisher bekannten Geräten dieser Art wurde es als störend empfunden, dass der dem Gerät oder der Messanordnung entnehmbare Wert nicht hinreichend stabil war, sondern sich in Abhängigkeit von der Belastung seitens des Prüflings änderte und damit zu Verfälschungen des Messergebnisses bzw. zur Aufzeichnung nicht zutreffender Kennlinien führte.
Zur Behebung dieser Nachteile wird vorgeschlagen, bei einem Registriergerät der eingangs ange- führten Art gemäss der Erfindung eine insbesondere als transistorbestückter Verstärker ausgebildete Einrich- tung zur Stabilisierung des in seiner Grösse mit dem Papiervorschub zusammenhängenden, vom Geber gelieferten Wertes anzuordnen, so dass dieser Wert bei verschiedenen Belastungen - insbesondere bei verschiedenen Parametern - immer den gleichen mathematischen Zusammenhang mit dem Papiervorschub besitzt.
Weitere Merkmale der Erfindung werden an Hand der Zeichnungen erläutert, welche verschiedene Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Einrichtungen darstellen. Hiebei zeigt Fig. 1 das Prinzip der Erfindung, Fig. 2 zeigt eine gemäss der Erfindung aufgebaute Messanordnung zur Aufnahme der Kollektor- Spannung-Kollektorstrom-Kennlinienschar (= U -J-Kennlinienschar) eines Transistors, und Fig. 3 zeigt mit Hilfe dieser Einrichtung in einem Zuge aufgenommene Kennlinien verschiedenen Parameters.
Das in Fig. l in wesentlich vereinfachter Darstellung gezeigte schreibende Messgerät besteht aus dem mit 1 bezeichneten Messwerk, welches mit einem Verstärker und einem Motor vereinigt ist, der die Spindel 2 im einen oder im andern Sinn in Drehung versetzt, wenn sich die über die beiden Klemmen 3 und 4 dem Messwerk zugeführte Grösse - der Ausgangswert des Prüflings - ändert. Auf der Spindel 2 sitzt eine Laufmutter 5, die die Schreibfeder 6 trägt.
Der Antrieb für den Papiervorschub ist mit 7 bezeichnet und umfasst einen nicht gezeigten Motor, welcher die Papiervorschubwalze 8 antreibt, die mit ihren Zähnchen in die Perforierung des Papierstreifens 9 eingreift. Der Motor ist vorzugsweise mit einer Umsteuerung versehen, die es ermöglicht, den Papierstreifen sowohl nach vorn als auch zurück zu bewegen. Beispielsweise kann ein Betätigungshebel für den Vorschub vorgesehen sein, welcher den Vorwärtslauf oder den Rückwärtslauf des Papierstreifenantriebes und damit die Verstellung des Gebers bewirkt und überdies eine Halt-Stellung aufweist.
Vom Antrieb 7 wird über eine nur angedeutete, vorzugsweise mechanische oder auch elektrische, gegebenenfalls auch andersartige Verbindung 10 der Geber 11 angetrieben.
Der Geber 11 ist beim gezeigten Ausführungsbeispiel als Potentiometer 12 dargestellt, an welchem die Spannung einer Batterie 13 abfällt. Durch Verstellen des Schleifer dieses Potentiometers kann die an den Punkten 14 und 15 auftretende Grösse - hier eine elektrische Spannung - innerhalb bestimmter Grenzen verändert werden. Die Änderung dieser Spannung erfolgt, während sich der Papierstreifen um einen bestimmten Weg fortbewegt. Durch entsprechende Auswahl der Übersetzung bzw. der Art
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des Potentiometers (linear, logaritmisch, nach einer Exponentialkurve usw.) kann erreicht werden, dass zwischen dem Papiervorschub und dem Wert der entnehmbaren Grösse bestimmte, definierte mathematische Zusammenhänge bestehen.
Um zu erreichen, dass jede Lastabhängigkeit der an den Punkten 14 und 15 jeweils herrschenden Spannung vermieden wird, ist eine Stabilisierungseinrichtung 16 vorgesehen, welche von den Punkten 14,15 gespeist wird und an ihren Ausgangsklemmen 17,18 eine Spannung oder einen Strom abgibt, welche genau der Stellung des Gebers entspricht und von der Belastung des Ausgangsstromkreises der Stabilisierungseinrichtung völlig unabhängig ist.
Solche Stabilisierungseinrichtungen sind an sich bekannt. Sie bestehen aus einer Spannungs- bzw.
Stromquelle, deren Ausgangsgrösse (Spannung oder Strom) mit einer Referenzgrösse dauernd verglichen wird. Die Differenzgrösse zwischen Ausgangs- und Referenzgrösse wird nach Verstärkung einem Stellglied zugeführt, das die Ausgangsgrösse so lange verändert, bis die Differenzgrösse den Wert Null oder zumindest einen sehr kleinen Wert erreicht. Somit ist die Ausgangsgrösse proportional der Referenzgrösse.
Wird nun als Referenzgrösse die Spannung, die an den Punkten 14 und 15 beim gezeichneten Beispiel auftritt, verwendet, so ist die Ausgangsgrösse der Stabilisierungsanordnung proportional zur Bewegung des Papiervorschubes.
Natürlich kann auch der Strom, der von der Batterie 13 durch das Potentiometer 12 fliesst, von einer im Stabilisator eingebauten Stromquelle geliefert werden, so dass die Ausgangsgrösse praktisch durch den Widerstand zwischen den Punkten 14 und 15 des Potentiometers 12 gesteuert wird. Dies ist eine Ausführungsart, wie sie am häufigsten verwendet wird.
Weiters ist zur Erzeugung eines dem Parameter für die aufzunehmende Kurvenschar darstellenden Wertes (eines Stromes oder einer Spannung) eine Einrichtung 19 vorgesehen, deren Ausgang an die zwei Klemmen 20,21 gelegt ist. Wie angedeutet, kann hiebei eine der Klemmen 20 oder 21 mit einer der Klemmen 17,18 der Stabilisierungseinrichtung 16 verbunden sein (strichpunktierte Linie).
Die Einrichtung 19 besitzt einen Stufenschalier, welcher durch seine Betätigung die Einstellung verschiedener Parameterwerte bewirkt.
In Fig. 1 ist die - stark vereinfachte - Prinzipschaltung einer schreibenden Messanordnung zur Aufnahme der U c - Je - Kennlinien von Transistoren mit dem Basisstrom Jb als Parameter gezeigt. Hiebei kann die Messanordnung von einem schreibenden Messgerät, wie an Hand der Fig. 1 erläutert, in Verbindung mit einem von diesem getrennten Geber gebildet werden, oder es kann das schreibende Messgerät als Ganzes die in Fig. 2 gezeigte Schaltung aufweisen.
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und Feder 6 antreibt, den Eingangsklemmen 3 und 4, der Antriebswalze 8 für den Papierstreifen 9 und der Antriebseinrichtung 7 versehen.
Der eigentliche Geber 11 ist hier von einem Potentiometer gebildet, welches es gestattet, einen beliebigen Anteil der am Potentiometer abfallenden Spannung abzugreifen, welche durch den von den beiden Batterien 13'und 13"herrührenden und über den veränderbaren Widerstand Rl und das Poten- tiometer fliessenden Strom verursacht wird.
Mit Hilfe der aus dem Transistor Trl, der Batterie Bl, dem Schalter Sl sowie dem Widerstand R3 bestehenden Verstärkerschaltung wird erreicht, dass jeder Stellung des Gebers (= des Schleifers des Potentiometers) immer eine bestimmte Grösse der abgegriffenen Spannung entspricht und somit jede Belastungsabhängigkeit ausgeschaltet wird. Damit ist erreicht, dass die verschiedensten Prüflinge mit in völlig gleicher Weise sich ändernder Kollektorspannung U c der Kennlinienaufnahme unterzogen werden können. Der Betätigungsteil des Gebers 11 ist über eine Verbindung 10 mit der Einrichtung für den Papiervorschub verbunden.
Wie schon erwähnt, kann zwischen der Antriebsvorrichtung 7 und dem Geber 11 durch die Wahl verschiedener Übersetzungsverhältnisse sowie durch die Auswahl entsprechender Potentiometer eine Vielzahl verschiedener mathematischer Beziehungen ausgewählt werden. Es ist unter Beachtung dieser Umstände sodann erforderlich, Diagrammstreifen entsprechender Teilung (lineare Teilung im richtigen Massstab, logarithmische Teilung, Exponentialteilung usw.) zu verwenden.
Die jeweils vorhandene Spannung Uc kann am Instrument M1 abgelesen werden.
Mit Hilfe des Stufenschalters S2 und eines Feinreglers R4 kann der Basisstrom J) j-der Para- meter der aufzunehmenden Kurvenschar - des Prüflings P - ablesbar am Instrument M2 - in mehreren Werten eingestellt werden. Als Aussenwiderstand für den Prüfling ist ein Widerstand Ra von 1 Ohm vorgesehen ; die an diesem Widerstand abfallende Spannung ist ein Mass für den Kollektorstrom Jc und wird dem Messwerk des Schreibers - bei getrennter Anordnung von Schreiber und Geber über die Klemmen
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Zur Aufnahme des Kennlinienfeldes, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, wird zuerst der Geber auf den Wert von Uc = Null eingestellt und mit Hilfe des Schalters S2 und falls erforderlich des Feinreglers R4 wird der Basisstrom J, als Parameter z. B. auf 20 pA eingestellt.
Der Papiervorschub wird eingeschaltet, so dass sich der Papierstreifen in einer Richtung bewegt, die entgegengesetzt ist zu jener des Pfeiles beim Parameter lu = 20 11 A (die Schreibfeder 6 verstellt sich entlang der dem Kollektorstrom Ic zugehörigen Ordinate).
Durch die Verbindung zwischen Papiervorschub und Geber 11 wird zugleich mit dem Papiertransport auch der Geber verstellt und liefert über den stabilisierenden Verstärker 16 (Fig. l) an dessen Klemmen beim gezeigten Beispiel eine sich von 0 auf 4 V ändernde, lastunabhängige Spannung ; der Bereich dieser Spannungsänderung entspricht einem bestimmten Weg des Papierstreifens.
Die Feder 6 zeichnet hiebei die dem Parameter Job = 20 11 A zugehörige Kennlinie auf. Es ist natürlich darauf zu achten, dass die Bewegung des Papierstreifens und damit des Gebers mit Rücksicht auf die Einstellzeit des Messwerkes bzw. des Spindelantriebes des Schreibers nicht zu rasch erfolgt.
Am Ende dieses Weges wird der Papiervorschub gestopt und der Geber verbleibt in der erreichten Stellung. Der Basisstrom wird mittels des Schalters S2 auf den nächsten Wert-hier 40 fA-eingestellt.
Der hiedurch veranlasste Anstieg des Kollektorstromes Jc wird von der Feder 6 als vertikale Linie über der Marke Uc = 4 V in Fig. 3 bei ruhendem Papierstreifen aufgezeichnet.
Sodann wird der Papierstreifen im entgegengesetzten Sinn wie zuvor verschoben, wodurch auch der Geber 11 in seine Ausgangsstellung zurückgestellt wird und die Kollektorspannung von 4 V auf den Wert Null zurückgeht. Damit ist die Kennlinie für den zweiten gewählten Parameterwert Jb = 40 juA geschrieben. In der gleichen Weise wird fortgefahren und so nacheinander eine Kennlinie nach der andern in jeweils abwechselnder Schreibrichtung aufgezeichnet.
Zur Erreichung einer vollkommen selbständigen Aufzeichnung des soeben beschriebenen Kennlinienfeldes können zwei Schalter 22,23 (Fig. 2) vorgesehen werden, welche von je einem Anschlag 24, 25 betätigt werden. Diese Anschläge sind am Papierstreifen in irgendeiner Weise befestigt, etwa aufgeklemmte oder aufgeklebte Reiter od. dgl. ; die beiden Schalter 22,23 stehen einerseits mit dem Umschalter für den Papiervorschub in Verbindung und anderseits mit einem elektromagnetischen Schrittschaltwerk für den Schalter S2, der die stufenweise Einstellung des Parameterwertes am Ende jedes Weges des Papierstreifens bewirkt.
An Stelle der Befestigung von Reitern od. dgl. am Papierstreifen können natürlich auch an der Vorschubwalze 8 oder einem andern Teil des Papiervorschubes Anschläge, Nocken od. dgl. zur Betätigung der beiden Schalter 22,23 angeordnet sein.
Weiters kann gegebenenfalls auch mit nur einem Anschlag, Reiter usf. das Auslangen gefunden werden, ebenso kann an Stelle zweier auch nur ein einziger Schalter, welcher von zwei Anschlägen betätigt wird, vorgesehen sein. Die Verbindung mit dem Umschalter für den Papiervorschub kann auch rein mechanisch ausgebildet sein, wobei an dem Papierstreifen, an der Walze 8 oder an sonstigen Teilen des Vorschubantriebes befestigte Mitnehmer auf Anschläge einwirken können, die mechanisch mit dem Umschalter am Papiervorschub gekuppelt sind.
Jede Betätigung der oder des beschriebenen Schalter (s) bewirkt die Umschaltung des Papiervorschubes auf die entgegengesetzte Vorschubrichtung und die Fortschaltung des Schalters S2 auf die jeweils nächste Stufe des Parameters. Es genügt bei einer in dieser Weise aufgebauten Einrichtung, den Papiervorschub einzuschalten, wonach sich das ganze Kennlinienfeld automatisch aufzeichnet.
Es ist klar, dass die Erfindung in keiner Weise auf das Aufnehmen von Kennlinienscharen von Transistoren beschränkt ist, sondern es können Prüflinge verschiedenster Art (Mehrpole) untersucht und deren Kennlinien oder Kennlinienscharen aufgenommen werden. Die Erfindung kann in Form eines kompakten Gerätes, einen Schreiber und den Geber samt Stabilisierungseinrichtung, Parametereinstellung und Verbindung zwischen Vorschubantrieb und Geber enthaltend, ausgeführt werden oder sie kann in Form eines nur den Geber mit Stabilisierungseinrichtung sowie die Parametereinstellung enthaltenden und mit Einrichtungen zur Kupplung bzw. antriebsmässigen Verbindung mit einem Schreiber versehenden Gerätes ausgebildet werden.
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