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Vorrichtung zur optischen Darstellung der ungefähren Frequenz und Amplituden der
Schwingungen einer Membran.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die es gestattet, auf einfache Weise die Schwingungen einer Membran unmittelbar dem Auge sichtbar zu machen, zu dem Zwecke,
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erhalten. Sie ermöglicht einfache Vergleichsprüfungen, die beispielsweise den Zweck haben können, die Wirkung eines Mikrophons, eines Telephons, eines Übertragers oder Transformators, oder den schädlichen Einfluss des Widerstandes der Selbstinduktion oder Kapazität eines von intermittierendem Gleichstrom oder Wechselstrom von verhältnismässig hoher Periodenzahl durchflossenen Leiters zu veranschaulichen und zu beurteilen, was bei der jetzt noch allgemein üblichen akustischen Methode nicht möglich ist.
Die Erfindung benutzt die an sich bekannte Erscheinung, dass ein verhältnismässig träger Körper, der auf elastischen Stützen ruht, auf einer schwingenden Platte in eine kreisende Bewegung versetzt wird, die an Schnelligkeit zunimmt mit der Zahl der Schwingungen oder deren Intensität. Es sei hier nur an die sogenannten Tanzfigürchen erinnert, die auf einem Reso : 1anzboden, beispielsweise einer Zither aufgesetzt, drehende Bewegungen ausführen. Für den vorliegenden Zweck ist die Vorrichtung den praktischen Bedürfnissen in der Weise angepasst, dass sie eine einwandfreie Beobachtung zulässt und grosse Sicherheit gegen mechanische Beschädigung bietet.
In den Fig. i und 2 der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung im Schnitt und Grundriss veranschaulicht. Eine in einem Gehäuse g am Umfang befestigte Membran in, die nach Art einer Telephonmembran von einem Magneten ml beeinflusst wird, trägt an ihrem Mittelpunkt eine kleine Hülse lt. Über der Membran ist ein Drehkörper d von derartiger Gestalt angeordnet, dass seine Drehbewegung deutlich erkennbar ist. Er ruht mit drei federnden Stützen si, s2, s3 auf der Membran. Jede Stütze ist von einer Schutzhülse li, & a, Ag so umgeben, dass das freie Ende der Stütze so weit unten aus der Hülse herausragt, als es die Möglichkeit der freien Schwingung der Stütze notwendig macht. Die mittlere Stütze si ruht in der Hülse lt und bildet den Drehpunkt für den Körper d.
Die
Stützen des Drehkörpers weisen eine geringe Durchbiegung auf, wodurch die Empfindlichkeit der Vorrichtung gesteigert wird.
Wird die Membran in Schwingungen versetzt, so geraten die elastischen Stützen eben- falls in Schwingungen, da der Drehkörper selbst eine gewisse Trägheit besitzt. Diese schnellen Schwingungen der Stützen üben auf den Drehkörper eine schiebende Bewegung aus, die dessen Drehung zur Folge hat. Die grössere oder geringere Intensität der Membran- schwingungen bewirkt eine mehr oder minder lebhafte Drehung des Körpers d.
Einige Anwendungsbeispiele für die neue Vorrichtung sind in den Fig. 3 bis 5 dar- gestellt.
In Fig. 3 liegt die Magnetwicklung 11tl der Anzeigevorrichtung a in Reihe mit einem
Wechselstromerzeuger w, einem Widerstand c und einem Widerstand Ci < Wird der Wider- stand c durch den Schalter e kurz geschlossen, so erhöht sich infolge des Stromanstieges die Drehgeschwindigkeit des Drehkörpers d der Anzeigevorrichtung a.
In Fig. 4 bestehen die Widerstände aus einem künstlichen Kabel, bei dem der
Leitungswiderstand durch die Widerstandsrollen c und Cl'die Ableitung durch einen Neben- schlusswiderstand f und die Ladungskapazität durch einen Kondensator k dargestellt ist.
Die Wirkungen der Kabelkapazität und der Ableitung nach Schliessung der Schalter g
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Scheibe d nachlässt.
In Fig. 5 stellen , M, W s Wechselstromerzeuger mit verschiedenen Periodenzahlen dar. Bei dem Druck auf je eine der Tasten i ergibt sich eine der Periodenzahl des an- geschalteten Wechselstromerzeugers entsprechende Drehgeschwindigkeit in der Anzeige- vorrichtung a. Durch Vereinigung der Schaltungen nach den Fig. 4 und 5 lässt sich der Einfluss der Kabelkonstanten auf die Wechselströme verschiedener Frequenz veranschaulichen.
Eine besonders vorteilhafte Wirkungsweise der vorbeschriebenen Einrichtung wird da- durch erzielt, dass das Drehlager des elastisch auf der Membran ruhenden. \nzeigekörpers
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als feste Spitzenlagerung, wie sie beispielsweise für Kompasse bekannt ist, ausgebildet ist. Zweckmässig ist dabei die Lagerspitze durch eine Öffnung der schwingenden Membran hindurchgeführt, so dass sie unabhängig von deren Bewegungen fest gelagert ist. Eine weitere Verbesserung der Wirkungsweise ist dadurch erzielt, dass die Lagerschale der Spitzenlagerung glockenförmig nach unten erweitert ist, so dass der Schwerpunkt des drehenden Anzeigekörpers verhältnismässig tief liegt.
In den Fig. 6 und 7 ist ein Ausführungsbeispiel dieser Vorrichtung dargestellt, wobei Fig. 6 einen Längsschnitt, Fig. 7 einen Grundriss veranschaulichen. Die in dem Gehäuse g an ihrem Umfang eingespannte Membran m, die von dem Magneten mi in Schwingungen versetzt werden kann, ist in der Mitte mit einer Öffnung 0 versehen. Durch diese Öffnung ragt eine an der Grundplatte des Gehäuses g befestigte Spitze s, auf der die als Anzeigekörper dienende Platte d mit einer glockenförmigen Lagerschale a gelagert ist. Die Wandstärke dieser Schale nimmt nach unten stark zu, so'dass der Schwerpunkt des gesamten Anzeigekörpers ziemlich tief liegt ; Die Erschütterungen der Membran m werden hier durch zwei elastische Flüsse S2'Ss der Platte d mitgeteilt, wobei an dieser befestigte Röhrchen h2, h3 die Füsse umgeben.
Der Anzeigekörper dreht sich dann mehr oder minder rasch um das Spitzenlager. Seine Belastung durch die Glockenschale bewirkt ein gutes Anliegen der elastischen Füsse gegen die Membran und damit eine gute Übertragung selbst schwacher Bewegungen.
Eine weitere Ausführungsform besteht darin, dass eine elektromagnetische Vorrichtung beliebige Vorgänge, wie die Auslösung von Fallklappen, Schliessung von Kontakten u. dgl., unter der Einwirkung von hochperiodischen Strömen, beispielsweise Summerströmen, auszuüben imstande ist. Der Drehkörper wirkt hierbei mit Organen zusammen, die nach Vollendung einer gewissen Drehbewegung den gewünschten Vorgang herbeiführen. D : ese Vorrichtung zeichnet sich durch sehr grosse Empfindlichkeit aus und wird durch unterbrochene Gleichströme oder durch Wechselströme beliebiger Frequenz in Tätigkeit gesetzt.
In den Fig. 8, 9 und 10 ist ein Ausführungsbeispiel hiervon, und zwar in Fig. 8 in lotrechtem Schnitt, in Fig. 9 im Grundriss und in Fig. 10 in perspektivischer Ansicht dargestellt. Über einem Elektromagnet E, dessen Wicklung w von hochfrequenten Erregerströmen durchflossen wird, ist eine Membran M in wagrechter Lage angeordnet. Durch eine Öffnung o in der Mitte dieser Membran ragt eine Spitze s, auf der mit einem glockenförmigen Lager g ein Körper D gelagert ist, der mit elastischen Füssen fl, f, sich auf die Membran M stützt. Die Füsse sind von Schutzröhrchen r umgeben.
Über dem Drehkörper D ist eine Achse a gelagert, die durch einen Knopf k gedreht werden kann und eine Fallklappe fk trägt und ferner mit einem doppelhebelartigen Teil h versehen ist. Eine Nase nl dieses Teiles legt sich in der Ruhestellung des Drehkörpers D auf diesen auf und hält damit die Fallklappe fk in der oberen Stellung fest. Sobald jedoch bei Erregung des Magneten E die Membran M in Schwingungen gerät und der Drehkörper D eine Drehung im Sinne der Pfeilrichtung ausführt, gleitet der Drehkörper unter der Nase nl weg und die Fallklappe fk fällt herunter in die in Fig. 8 punktiert dargestellte Lage und wird hinter einem Fenster oder in sonstiger Weise sichtbar.
Gleichzeitig legt sich die Klappe auf eine Kontaktfeder c, so dass diese mit einem ruhenden Kontakt CI in Berührung kommt und der Stromkreis einer Batterie B über einen Wecker W geschlossen wird.
Durch Drehung des Knopfes k wird die Fallklappe wieder in die Ruhelage zurückgebracht. Es wird dabei auch der Drehkörper D in die Anfangsstellung dadureh zurückgedreht, dass eine zweite schräg nach oben gebogene Nase n2 des Hebelansatzes h beim Zurückdrehen der Achse a den Drehkörper zurückschiebt. Um die Möglichkeit einer derartigen Rückdrehung zu sichern, ist schliesslich eine dritte Nase ? 3 an dem Körper h vorgesehen, die eine zu weitgehende Drehung des Körpers D unter dem Einfluss des Magneten E verhindert.
Vorrichtungen zur Anzeige von Wechselströmen, bei der die Ströme eine Membran in Schwingungen versetzen und hierbei auf der Membran ein federnd gelagerter Körper in Umdrehung versetzt wird, arbeiten bei wagrechter Aufstellung am betriebssichersten. Hierbei ergibt sich aber die Schwierigkeit, die Drehbewegung auf einige Entfernung, namentlich einer grösseren Zahl von Personen sichtbar zu machen. Dieser Übelstand wird erfindungsgemäss dadurch beseitigt, dass über der Anzeigevorrichtung ein entsprechend geneigter Spiegel angebracht ist, in dem die Bewegungsvorgänge weithin von der Seite sichtbar zur Darstellung gelangen.
Fig. 15 zeigt ein solches Ausführungsbeispiel. In einem Gehäuse g ist die vom Wechselstrom beeinflusste Membran m angeordnet. Über ihr ist der Drehkörper d um eine mittlere Achse a drehbar gelagert, der sich mit elastischen Füssen f auf die Membran m stützt.
Je nach der Art der der Membran mitgeteilten Vibration rotiert der Körper d mehr oder minder schnell um seine Achse. An den das eigentliche Anzeigeinstrument tragenden Körper k ist
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angedeuteten wagrechten, oder in der jeweiligen Einstellung des Spiegels entsprechenden schrägen Richtung sichtbar gemacht werden.
Die Spiegelanordnung kann auch dazu dienen, die Anzeigeorgane mehrerer Anzeigevorrichtungen zum Zwecke des Vergleiches ihrer Bewegungen gleichzeitig sichtbar zu machen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
I. Vorrichtung zur optischen Darstellung der ungefähren Frequenz und Amplituden der Schwingungen einer Membran, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer Schwingungsmembran ein an einem Drehpunkt geführter Körper mit elastischen Füssen ruht, der bei Schwingungen der Membran in Drehung versetzt wird und durch seine Drehgeschwindigkeit einen Schluss auf die Grösse und Veränderung der Schwingungszahl oder Schwingungsintensität zulässt.