Vergleichsverfahren zur Prüfung mindestens einer radialen Ausdehnung eines Drahtes
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Vergleichsverfahren zur Prüfung mindestens einer radialen Ausdehnung eines Drahtes und eine elektrische Vergleichseinrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Erfindungsgemäss wird nun ein Vergleichsverfahren zur Prüfung mindestens einer radialen Ausdehnung eines Drahtes vorgesehen, welches sich dadurch auszeichnet, dass die Beleuchtung zweier Photozellen vermindert wird, indem man einerseits den Prüfdraht in dem zu einer Photozelle führenden Lichtweg anordnet und anderseits die Beleuchtung der andern Photozelle in einem Ausmass vermindert, welches der Einfügung eines Normaldrahtes an einer gleichwertigen Stelle in dem zur andern Photozelle führenden Lichtweg entspricht, und dass man den Grad der Ungleichheit der Beleuchtung der beiden Photozellen bestimmt.
Die Erfindung sieht weiter eine Vergleichseinrichtung zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens vor, welche sich auszeichnet durch ein Paar photoelektrische Zellen, Mittel zur Beleuchtung der genannten Photozellen, Mittel zur Detektion der Ausgangsspannungen der Photozellen, um die entsprechenden Beleuchtungsintensitäten zu vergleichen, weiter durch Mittel, um den Prüfdraht in den zu einer Photozelle führenden Weg einzusetzen, und schliesslich durch Mittel, um an einer gleichwertigen Stelle in dem zur andern Photozelle führenden Beleuchtungsweg einen Normaldraht oder ein gleichwertiges Hindernis einzubringen.
Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens näher beschrieben. Dabei wird das erfindungsgemässe Verfahren beispielsweise erläutert.
In der Zeichnung zeigt: die Fig. 1 schematisch einen photoelektrischen Vergleichskopf zur Messung von Drähten, die Fig. 2 eine schematische Darstellung des photoelektrischen Kopfes der Fig. 1 und die Fig. 3 ein Röhrenvoltmeter mit stabilisierter Speisequelle zur Verwendung in Verbindung mit Fig. 2.
Die zu beschreibende Vergleichseinrichtung ist eine Drahtdurchmesser-Messeinrichtung, die sich insbesondere zur Verwendung bei einem kontinuierlichen Vorgang eignet, bei welchem der über eine vorgegebene Länge gemittelte Durchmesser des Drahtes dauernd mit dem vorgeschriebenen Durchmesser verglichen wird, welcher in der Vergleichs einrichtung durch Eichung mit einem Drahtstück von angenähert der richtigen Grösse erzeugt wird. Der Draht kann beispielsweise aus einem Bad herauslaufen, in welchem er mit einem Überzug versehen wird, wobei die Gleichförmigkeit des Überzuges dauernd überprüft werden kann, um gegebenenfalls Korrekturen bzw.
Neueinstellungen vornehmen zu können. Solche Einstellungen können, falls erwünscht, automatisch durch einen Servomechanismus vorgenommen werden, welcher durch die Vergleichsvorrichtung gesteuert wird.
Bei bisherigen Messverfahren wurden oft rasche Kontrollen mit Hilfe von Mikrometern durchgeführt, aber es hat sich gezeigt, dass trotz der Häufigkeit dieser Kontrollmessungen Änderungen im Drahtüberzug in geringen Abständen von wenigen Zentimetern auftreten können.
Die Fig. 1 zeigt die wesentlichen Einzelheiten einer Vergleichsmesseinrichtung, in welcher eine gewisse Drahtlänge hinsichtlich ihres Durchmessers mit einem optischen Vergleichsbild verglichen werden kann, welches in der Messeinrichtung mit Hilfe eines Drahtstückes von bekanntem Durchmesser erzeugt wird. Die Messeinrichtung weist zwei photoelektrische Zellen V5 und V6 auf, welche in gleichem Mass durch eine einzelne Lichtquelle beleuchtet werden, welche zweckmässigerweise aus einer Glühfadenlampe LS besteht, mit der Ausnahme, dass im Weg zur Photozelle V6 ein Drahtstück CW liegt, während im Weg zur andern Zelle V5 ein Keil WD liegt, welcher in einer (nicht gezeigten) Führung gelagert ist und eine EinstellschraubeAS aufweist, die in einer Montageplatte PN gelagert ist.
Der Keil WD ist tatsächlich ein optischer Keil, welcher aus einer photographischen Platte von gleichmässig ändernder Dicke besteht und unter dem Namen photographischer Keil bekannt ist. Durch wanderung der Lage des Keils im Lichtweg zur Zelle v5 lässt sich die Beleuchtung der beiden Zellen auf das gleiche Ausmass einstellen, so dass in Abhängigkeit des verwendeten Drahtes eine Eichung entsteht.
Wie aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich ist, weist die Vergleichs einrichtung eine Brückenschaltung und ein Röhrenvoltmeter auf, um Änderungen der Beleuchtungsintensität der Photozellen zu vergleichen, welche dadurch entstehen, dass man in den Lichtstrahl zu jeder Zelle Gegenstände einführt, welche das Licht teilweise abblenden.
Das Drahtstück, welches zur Eichung verwendet wird, kann ein Drahtstück mit dem Solldurchmesser sein, welches zu Eichzwecken anstelle des Prüflings in den Apparat eingesetzt wird, oder es kann sich um ein Stück des Prüflings selbst handeln, welches mit Hilfe eines Mikrometers genau aus gemessen worden ist, wobei, falls nötig, in der Eichung eine Toleranz für eine Abweichung des Durchmessers vom gewünschten Wert eingeführt wird. Der Eichvorgang wird nachstehend ausführlich beschrieben.
Die beiden Zellen sind gegeneinander zwischen die Klemmen einer stabilisierten Quelle von 150 Volt geschaltet, wie dies aus den Fig. 2 und 3 hervorgeht.
Der gemeinsame Verbindungspunkt der beiden Zellen ist mit dem Gitter einer Pentode V4 verbunden, welche als Elektrometer arbeitet. Eine Elektrometer-Röhre ist eine Elektronenröhre mit einer sehr hohen Eingangsimpedanz am Steuergitter und sehr guter Isolation innerhalb der Röhre. Zu diesem Zweck wird die Röhre mit niederen Spannungen betrieben, um den Gitterstrom möglichst gering zu halten. Dadurch ist es möglich, die Photozellen nur mit der Eingangsimpedanz der Elektronenröhre zu belasten, welche im Fall der Verwendung einer Röhre 6BS7 als Elektrometer ungefähr 500 Kilo-Megohm beträgt.
Die Anode und die Kathode der Elektrometer Röhre sind mit Anzapfstellen eines Spannungsteilers verbunden, welcher aus Widerständen hoher Stabilität besteht, welche unter sich in Reihe geschaltet ebenfalls an der stabilisierten Spannung liegen. Auf diese Weise wird eine Brückenschaltung erhalten, in welcher die Elektrometer-Röhre als Detektor für Potential änderungen am Verbindungspunkt der beiden Zellen wirkt. Durch die gewählte Anordnung ist das resultierende Ausgangssignal der beiden Zellen unabhängig von Lichtänderungen, die in der Lampe LS ihre Ursache haben, da solche Änderungen beide Zellen in der gleichen Weise beeinflussen.
Die Fig. 3 zeigt ein Röhrenvoltmeter mit der zugeordneten Speiseschaltung, welche einen Netztransformator Tj aufweist, welcher über nicht gezeigte Sicherungen und Schalter mit einer Wechselstromquelle verbunden ist. Die Sekundärwicklungen a-a'... d-d' sind vorgesehen, um die Röhrenheizfäden und die Lampe LS zu speisen, wie dies aus der Zeichnung ersichtlich ist. Die Hauptsekundärwicklung, welche eine Mittelanzapfung aufweist, ist mit der Vollweg Gleichrichterröhre V1 verbunden, deren Ausgangsspannung durch den Kondensator C5 geglättet und an die Stabilisatorröhre V2 über den Widerstand Rl angelegt wird, um die stabilisierte Spannung von 150 Volt zu erzeugen.
Das symmetrische Röhrenvoltmeter weist eine Doppeltriode V3 auf, deren Kathoden miteinander und mit dem Spannungsteiler R2-R3 verbunden sind, welcher an der stabilisierten Spannung liegt, so dass sich die beiden Kathoden auf einem gemeinsamen Potential über Erde befinden. Dadurch wird die Röhre genügend vorgespannt, damit an ihren Gittern Spannungen gemessen werden können, ohne dass eine merkliche Belastung der gemessenen Quelle durch das Fliessen von Gitterstrom entsteht. Die Anodenwiderstände R4 und R5, welche mit der positiven Klemme der stabilisierten Quelle verbunden sind, weisen enge Toleranzen auf, so dass bei Verwendung einer nicht genügend symmetrischen Röhre in die Schaltung eine schlechte Nullanzeige entsteht, welche einen Hinweis dafür liefert, dass die betreffende Röhre sich für den vorgesehenen Zweck nicht eignet.
Die Röhre arbeitet mit herabgesetzter Heizspannung, um die Gitterstrombelastung möglichst gering zu halten. Ein Milliamperemeter M1 mit in der Mitte gelegenem Nullpunkt, welches vom Nullpunkt aus in Plus- und Minusprozenten geeicht ist, liegt zwischen den beiden Anoden der Röhre V3.
Das Gitter der einen Triode, im vorliegenden Falle der Triode (a), ist mit einem festen Potential verbunden, welches durch den bereits erwähnten Spannungsteiler R,-R, bestimmt ist, welcher aus Widerständen hoher Stabilität besteht. Das Gitter der Triode (a) ist mit der Verbindungsstelle der Widerstände R7 und R8 und das Gitter der Triode (b) mit der Anode der Röhre V4 verbunden.
Es ist hier zu erwähnen, dass der in Fig. 2 dargestellte Apparateteil vorzugsweise als getrennter Teil ausgebildet ist, welcher mit dem Röhrenvoltmeterteil über ein Vielfachkabel und einen Vielfachstecker verbunden ist, welcher in der Fig. 2 durch die Klemmen 1-9 dargestellt ist.
Um die erforderliche hohe Eingangsimpedanz zu erhalten, wird die Röhre V4 mit einem Schirmgitterpotential von 12 Volt betrieben, welches am Widerstand R6 vorhanden ist. Das Anodenpotential beträgt 16 Volt; es ist an der Serieschaltung der Widerstände R7 und R8 verfügbar und wird über den Widerstand Rlo zugeführt, welcher als Belastungswiderstand für die Röhre V4 dient. Beide Potentiale sind bezüg lich der Kathode gemessen, und die Heizspannung der
Röhre V4 weist einen herabgesetzten Wert von 3,5 Volt im Vergleich zu einem Normalwert von ungefähr
6 Volt auf, um die Möglichkeit eines Gitterstromes herabzusetzen.
Unter den oben angegebenen Verhältnissen beträgt der mittlere Strom der Elektrometer-Röhre V4 (das heisst bei Symmetrie in Es und V6) 33 Mikroampere, welcher im Widerstand Rlo einen Spannungsabfall von ungefähr 4 Volt erzeugt. Bei diesem Stromwert ist daher das Anodenpotential gleich dem Schirmgitterpotential, und da diese beiden Elektroden mit den beiden Gittern des symmetrischen Röhrenvoltmeters VI verbunden sind, zeigt das Anzeigeinstrument Ml keine Abweichung von der Nullage an. Die Röhre V4 ist so vorgespannt, dass sie sich bei einem Anodenstrom von 33 Mikroampere im optimalen Arbeitspunkt befindet, so dass die Röhre in gleicher Weise auf Abweichungen nach oben und nach unten von der mittleren Eichlage anspricht.
Die Eichung des Instrumentes MT an sich und als Vergleichsinstrument wird nun nachstehend näher beschrieben.
Anfänglich, wenn kein Draht im Weg zur Zelle V6 und kein Keil im Weg zur Zelle V5 liegt, soll das Instrument Ml den Wert Null anzeigen. Falls dies nicht der Fall ist, müssen die Photozellen gegenseitig vertauscht oder ausgewechselt oder die kritisch bemessenen oben erwähnten Widerstände geprüft oder ersetzt werden. Es sind keine Einstellvorrichtungen zur Erzeugung der Symmetrie angezeigt, und solche sind unter Annahme einer vernünftigen Symmetrie auch nicht nötig, da der gegebenenfalls noch benötigte Abgleich nachträglich durch den Keil WD vorgenommen werden kann.
Für die anfängliche Eichung des Instrumentes M1 wird ein Draht mit sorgfältig gemessenem Durchmesser als Normal verwendet und der Keil so lange eingestellt, bis sich das Instrument in der Nullage befindet. Hierauf werden mehrere Drähte, deren Durchmesser um einen bekannten Prozentsatz vom Solldurchmesser abweicht, nacheinander eingesetzt, und ohne weitere Einstellung des Keils werden die Zeigerstellungen auf der Skala entsprechend der prozentualen Abweichung markiert. Da wie erwähnt die Elektrometer-Röhre im optimalen Arbeitspunkt arbeitet, ergibt sich praktisch eine lineare Abhängigkeit, so dass die Skala linear unterteilt werden kann, nachdem einige Markierungen vorliegen.
Die erhaltene Skala kann, falls erwünscht, an einigen Stellen an beiden Enden des erforderlichen Messbereiches für die zu messenden Drähte nachkontrolliert werden. Mit andern Worten ist der praktische Arbeitsbereich des Instrumentes bestimmt durch den extremen Drahtdurchmesser, bei welchem die Eichung in Funktion der prozentualen Abweichungen praktisch genau bleibt.
Es ist zu erwähnen, dass ein einziger photographischer Keil unter Umständen nicht genügt, um den genannten möglichen oder nötigen Bereich zu decken, so dass der Keil, welcher wie erwähnt, eine der Feineinstellung dienende Vorrichtung ist, mit einer grö sseren Vorrichtung in Form einer einstellbaren Blende ergänzt werden kann.
Die Eichung des Instrumentes für die Verwendung mit einem besonderen Draht ist nun ohne weiteres verständlich. Der Vergleichsdraht wird anstelle des Prüfdrahtes eingesetzt, und der Keil (und die Blende) wird so eingestellt, dass das Instrument Ml die Anzeige Null oder einen Ausschlag liefert, welcher der Abweichung des Vergleichsdrahtes vom tatsächlich gewünschten Nullwert entspricht, falls dieser letztere Wert nicht verfügbar ist.
Die für die beiden photoelektrischen Zellen gewählte Anordnung bewirkt, dass das an das Gitter der Röhre V4 angelegte Potential vermindert wird, wenn die Beleuchtung der Zelle V0 zunimmt, wenn der im Weg des Lichtstrahls zur Zelle liegende Gegenstand, also im vorliegenden Fall ein Drahtstück, in der Grösse abnimmt. Diese Verhältnisse sind erwünscht, da das Verschwinden eines Gegenstandes, wie z. B. durch den Bruch des Drahtes bei einem kontinuierlichen Messverfahren einen maximalen Ausschlag an der Anode der Elektrometer-Röhre bewirkt, wenn diese gesperrt wird. Dadurch wird eine Sättigung der Röhre verhindert, wenn z. B. der Draht ausläuft und die volle Beleuchtung auf die Zelle V6 fällt.
Mit der oben beschriebenen Vergleichsvorrichtung können Drahtdicken im Bereich von 0,0127 bis 3,2 mm gemessen bzw. geprüft werden, und die maximal zulässige Bewegung des Drahtes in Querrichtung beträgt + 3 2 mm in Abhängigkeit der Drahtdicke. Es ist eine ablesbare Ablenkung von + 16% auf einer Skalenlänge von 10 cm vorgesehen, wobei die Genauigkeit besser als + 1% ist.
Infolge der Zeitkonstanten des Detektionskreises erfolgt jedoch die Detektion nicht augenblicklich, und beim vorliegenden Instrument beträgt sie ungefähr 0,5 Sekunden. Einschränkend wirken dabei die Kapazität am Gitter der Elektrometer-Röhre wegen der hohen vorhandenen Impedanzen und die Trägheit des Messinstrumentes. Daraus folgt, dass die in irgendeinem Augenblick angezeigte Kaliberanzeige ein durch Integration gewonnener Mittelwert über die vorangehende Periode von 1/2 Sekunde ist, wodurch bei bekannter Vorschubgeschwindigkeit des Drahtes die Drahtlänge feststeht, über welche die Mittelung vorgenommen wird. Dies ist an sich kein Nachteil, da dadurch die Richtung und Tendenz, in welcher sich ein Vorgang, z. B. das Überziehen eines Drahtes, entwickelt, angezeigt wird, während kurzzeitige Änderungen, welche gewöhnlich nicht wichtig sind, weniger beachtet werden.
Für eine Integration über eine grössere Drahtlänge bei der gleichen Vorschubgeschwindigkeit kann die Zeitkonstante dadurch vergrössert werden, dass man die Streukapazitäten mit Hilfe von konzentrierten Impedanzen von geeignetem Wert überbrückt.
Falls eine Servosteuerung erforderlich ist, kann zusätzlich (über einen hochohmigen Kreis) ein Potential von der Anode der Röhre V3 (a oder b) abgenommen werden, welches dann in bekannter Weise zur Steuerung der gewünschten Vorgänge verwendet wird.
Beim Überziehen von Drähten kann es vorkommen, dass der Durchmesser nicht in allen Richtungen gleichförmig ausfällt, das heisst, es besteht die Tendenz, dass der Drahtquerschnitt oval wird. In einem bestimmten Zeitpunkt kann selbstverständlich nur die Dicke des Drahtes in einer Richtung gemessen werden, aber das System ist genügend flexibel aufgebaut, dass man eine Ablesung bei so viel Querschnitten als nötig vornehmen kann. Zu diesem Zweck können weitere Vergleichseinrichtungen unter einem gewissen Winkel bezüglich der ersten Messeinrichtung, und zwar bei oder in der Nähe der letzteren angeordnet werden.
Dadurch können Messungen in verschiedenen Richtungen eines Querschnittes ausgeführt werden. Falls erwünscht, können die Spannungen nach deren Anlegung an die entsprechenden Elektrometer-Röhren gemischt werden, so dass sich eine Anzeige ergibt, die dem mittleren Durchmesser entspricht.
Während des t : Überzugsvorganges ist es oft er- wünscht, die mittlere Dicke des Überzuges selbst über eine gewisse Periode zu messen. Dies kann leicht dadurch geschehen, dass man den nackten Draht vor der entgegengesetzten Zelle (Vergleichszelle) vorbeiführt, anstatt vor dieser, wie oben beschrieben, einen Keil anzuordnen. Bei dieser Wahl der Anordnung stellt die Vorrichtung automatisch eine Dickendifferenz fest, ohne dass es nötig wäre, eine Einstellung auf eine besondere Dimension vorzunehmen. In einem solchen Fall ist das Messinstrument vorzugsweise so ausgebildet, dass sich seine Nullage am untern Ende der Skala befindet.
Es ist zu erwähnen, dass in diesem Fall die Voraussetzung gemacht wird, dass der nackte Draht über seine Länge einen absolut gleichförmigen Durchmesser aufweist, was praktisch zutrifft.
Selbstverständlich kann anstelle des photographischen Keils ein sog. Normaldraht als Vergleichsstück verwendet werden, um den Prüfdraht mit einem Normal zu vergleichen.
Schliesslich ist zu erwähnen, dass anstelle der Verwendung einer einzigen Lichtquelle für zwei Photozellen, wie dies in der vorstehenden Beschreibung der Fall war, auch die Verwendung getrennter Lichtquellen möglich ist, welche jedoch so ausgebildet sein müssen, dass sie an den Photozellen die gleichen Beleuchtungsintensitäten erzeugen. Dies ist mit einer gewissen Schwierigkeit verbunden, wie ohne weiteres verständlich ist, so dass man der vorstehend beschriebenen Anordnung mit einer einzigen Lichtquelle normalerweise den Vorzug gibt.
Comparison method for testing at least one radial extension of a wire
The present invention relates to a comparison method for testing at least one radial expansion of a wire and an electrical comparison device for performing the method.
According to the invention, a comparison method for testing at least one radial extension of a wire is now provided, which is characterized in that the illumination of two photocells is reduced by arranging the test wire in the light path leading to one photocell and illuminating the other photocell in one Reduced to the extent that corresponds to the insertion of a standard wire at an equivalent point in the light path leading to the other photocell, and that the degree of inequality of the illumination of the two photocells is determined.
The invention further provides a comparison device for carrying out the aforementioned method, which is characterized by a pair of photoelectric cells, means for illuminating the said photocells, means for detecting the output voltages of the photocells in order to compare the corresponding illumination intensities, further by means for the Insert test wire in the path leading to a photocell, and finally by means of introducing a standard wire or an equivalent obstacle at an equivalent point in the lighting path leading to the other photocell.
An exemplary embodiment of the device according to the invention for carrying out the method according to the invention is described in more detail below with reference to the drawing. The method according to the invention is explained for example.
In the drawing: FIG. 1 shows schematically a photoelectric comparison head for measuring wires, FIG. 2 shows a schematic representation of the photoelectric head from FIG. 1 and FIG. 3 shows a tube voltmeter with a stabilized supply source for use in connection with FIG .
The comparison device to be described is a wire diameter measuring device which is particularly suitable for use in a continuous process in which the diameter of the wire averaged over a given length is continuously compared with the prescribed diameter, which is measured in the comparison device by calibration with a piece of wire of approximately the correct size. The wire can run out of a bath, for example, in which it is provided with a coating, whereby the uniformity of the coating can be continuously checked in order to make corrections or adjustments, if necessary.
To be able to make new settings. Such adjustments can, if desired, be made automatically by a servomechanism which is controlled by the comparison device.
In previous measurement methods, rapid controls were often carried out with the aid of micrometers, but it has been shown that, despite the frequency of these control measurements, changes in the wire coating can occur at small intervals of a few centimeters.
1 shows the essential details of a comparison measuring device in which a certain length of wire can be compared with regard to its diameter with an optical comparison image which is generated in the measuring device with the aid of a piece of wire of known diameter. The measuring device has two photoelectric cells V5 and V6, which are illuminated to the same extent by a single light source, which expediently consists of a filament lamp LS, with the exception that a piece of wire CW is in the way to the photocell V6, while in the way to the other Cell V5 is a wedge WD which is mounted in a guide (not shown) and has an adjustment screw AS which is mounted in a mounting plate PN.
The wedge WD is actually an optical wedge, which consists of a photographic plate of uniformly varying thickness and is known as the photographic wedge. By moving the position of the wedge in the light path to cell v5, the illumination of the two cells can be set to the same extent, so that a calibration occurs depending on the wire used.
As can be seen from FIGS. 2 and 3, the comparison device has a bridge circuit and a tube voltmeter in order to compare changes in the lighting intensity of the photocells, which are caused by the fact that objects are introduced into the light beam to each cell, which the light partially fade out.
The piece of wire that is used for calibration can be a piece of wire with the nominal diameter, which is used for calibration purposes in the apparatus instead of the test piece, or it can be a piece of the test piece itself, which has been precisely measured with the aid of a micrometer and, if necessary, a tolerance for a deviation of the diameter from the desired value is introduced into the calibration. The calibration process is described in detail below.
The two cells are connected to one another between the terminals of a stabilized source of 150 volts, as shown in FIGS.
The common connection point of the two cells is connected to the grid of a pentode V4, which works as an electrometer. An electrometer tube is an electron tube with a very high input impedance at the control grid and very good insulation within the tube. For this purpose, the tube is operated with low voltages in order to keep the grid current as low as possible. This makes it possible to load the photocells only with the input impedance of the electron tube, which, if a 6BS7 tube is used as an electrometer, is approximately 500 kilo-megohms.
The anode and the cathode of the electrometer tube are connected to taps of a voltage divider, which consists of resistors of high stability, which are connected in series and are also connected to the stabilized voltage. In this way a bridge circuit is obtained in which the electrometer tube acts as a detector for potential changes at the connection point of the two cells. As a result of the arrangement chosen, the resulting output signal of the two cells is independent of changes in light which are caused in the lamp LS, since such changes affect both cells in the same way.
3 shows a tube voltmeter with the associated feed circuit, which has a mains transformer Tj which is connected to an alternating current source via fuses and switches (not shown). The secondary windings a-a '... d-d' are provided to feed the tubular filaments and the lamp LS, as can be seen from the drawing. The main secondary winding, which has a center tap, is connected to the full wave rectifier tube V1, the output voltage of which is smoothed by the capacitor C5 and applied to the stabilizer tube V2 via the resistor R1 to produce the stabilized voltage of 150 volts.
The symmetrical tube voltmeter has a double triode V3, the cathodes of which are connected to one another and to the voltage divider R2-R3, which is connected to the stabilized voltage, so that the two cathodes are at a common potential above ground. As a result, the tube is sufficiently pre-tensioned so that voltages can be measured on its grids without the measured source being noticeably stressed by the flow of grid current. The anode resistors R4 and R5, which are connected to the positive terminal of the stabilized source, have tight tolerances, so that if an insufficiently symmetrical tube is used in the circuit, a poor zero reading results, which gives an indication that the tube in question is not working not suitable for the intended purpose.
The tube works with reduced heating voltage in order to keep the grid current load as low as possible. A milliammeter M1 with a zero point in the middle, which is calibrated from the zero point in plus and minus percentages, is located between the two anodes of the tube V3.
The grid of one triode, in the present case the triode (a), is connected to a fixed potential, which is determined by the aforementioned voltage divider R, -R, which consists of resistors of high stability. The grid of triode (a) is connected to the junction of resistors R7 and R8 and the grid of triode (b) is connected to the anode of tube V4.
It should be mentioned here that the apparatus part shown in FIG. 2 is preferably designed as a separate part, which is connected to the tube voltmeter part via a multiple cable and a multiple plug, which is represented in FIG. 2 by terminals 1-9.
In order to obtain the required high input impedance, the tube V4 is operated with a screen grid potential of 12 volts, which is present at the resistor R6. The anode potential is 16 volts; it is available on the series circuit of the resistors R7 and R8 and is supplied via the resistor Rlo, which serves as a load resistor for the tube V4. Both potentials are measured with respect to the cathode and the heating voltage of the
Tube V4 has a depreciated value of 3.5 volts compared to a normal value of approximately
6 volts to reduce the possibility of grid current.
Under the conditions given above, the mean current of the electrometer tube V4 (that is, given symmetry in Es and V6) is 33 microamps, which produces a voltage drop of approximately 4 volts in the resistor Rlo. At this current value, the anode potential is therefore equal to the screen grid potential, and since these two electrodes are connected to the two grids of the symmetrical tube voltmeter VI, the display instrument Ml does not show any deviation from the zero position. The tube V4 is pretensioned so that it is at the optimum operating point with an anode current of 33 microamps, so that the tube responds in the same way to deviations upwards and downwards from the mean calibration position.
The calibration of the instrument MT per se and as a comparison instrument will now be described in more detail below.
Initially, if there is no wire in the way to cell V6 and no wedge in the way to cell V5, the instrument Ml should display the value zero. If this is not the case, the photocells must be interchanged or exchanged or the critically rated resistors mentioned above must be checked or replaced. No adjustment devices for generating the symmetry are indicated, and assuming a reasonable symmetry, they are not necessary either, since the adjustment that may still be required can be carried out subsequently by the wedge WD.
For the initial calibration of the M1 instrument, a wire with a carefully measured diameter is used as the standard and the wedge is adjusted until the instrument is in the zero position. Then several wires, the diameter of which deviates from the nominal diameter by a known percentage, are inserted one after the other, and without any further adjustment of the wedge, the pointer positions are marked on the scale according to the percentage deviation. Since, as mentioned, the electrometer tube works at the optimal operating point, there is practically a linear dependency, so that the scale can be divided linearly after a few markings are available.
The obtained scale can, if desired, be checked at a few points at both ends of the required measuring range for the wires to be measured. In other words, the practical working range of the instrument is determined by the extreme wire diameter at which the calibration remains practically accurate as a function of the percentage deviations.
It should be mentioned that a single photographic wedge may not be sufficient to cover the mentioned possible or necessary range, so that the wedge, which, as mentioned, is a device used for fine adjustment, with a larger device in the form of an adjustable one Aperture can be added.
The calibration of the instrument for use with a special wire can now be easily understood. The reference wire is used instead of the test wire, and the wedge (and the diaphragm) is adjusted so that the instrument Ml gives a reading of zero or a deflection which corresponds to the deviation of the reference wire from the actually desired zero value, if this latter value is not available .
The arrangement chosen for the two photoelectric cells has the effect that the potential applied to the grid of the tube V4 is reduced when the illumination of the cell V0 increases, when the object lying in the path of the light beam to the cell, i.e. in the present case a piece of wire, is in the size decreases. These relationships are desirable because the disappearance of an object such as B. by breaking the wire in a continuous measuring process causes a maximum deflection at the anode of the electrometer tube when it is blocked. This prevents the tube from becoming saturated when e.g. B. the wire runs out and full lighting falls on cell V6.
With the comparison device described above, wire thicknesses in the range from 0.0127 to 3.2 mm can be measured or checked, and the maximum permissible movement of the wire in the transverse direction is + 32 mm depending on the wire thickness. A readable deflection of + 16% on a scale length of 10 cm is provided, the accuracy being better than + 1%.
However, due to the time constants of the detection circuit, the detection is not instantaneous and in the present instrument it is approximately 0.5 seconds. The capacitance on the grid of the electrometer tube because of the high impedances and the inertia of the measuring instrument have a limiting effect. It follows from this that the caliber display displayed at any given moment is an average value obtained by integration over the preceding period of 1/2 second, whereby the wire length over which the averaging is carried out is fixed if the feed speed of the wire is known. This is not in itself a disadvantage, since it determines the direction and tendency in which a process, e.g. The coating of a wire, developed, is indicated, while short-term changes, which are usually not important, are neglected.
For integration over a greater length of wire at the same feed rate, the time constant can be increased by bridging the stray capacitances with the aid of concentrated impedances of a suitable value.
If servo control is required, a potential can also be tapped from the anode of tube V3 (a or b) (via a high-resistance circuit), which is then used in a known manner to control the desired processes.
When coating wires, it can happen that the diameter is not uniform in all directions, i.e. the wire cross-section tends to become oval. At a given point in time, of course, the thickness of the wire can only be measured in one direction, but the system is flexible enough that you can read off as many cross-sections as necessary. For this purpose, further comparison devices can be arranged at a certain angle with respect to the first measuring device, specifically at or in the vicinity of the latter.
This allows measurements to be made in different directions of a cross-section. If desired, after the voltages have been applied to the appropriate electrometer tubes, the voltages can be mixed to give an indication corresponding to the mean diameter.
During the coating process it is often desirable to measure the mean thickness of the coating itself over a certain period. This can easily be done by leading the bare wire in front of the opposite cell (comparison cell) instead of placing a wedge in front of it, as described above. With this choice of arrangement, the device automatically detects a difference in thickness without it being necessary to make an adjustment to a particular dimension. In such a case, the measuring instrument is preferably designed so that its zero position is at the lower end of the scale.
It should be mentioned that in this case the prerequisite is made that the bare wire has an absolutely uniform diameter over its length, which is true in practice.
Of course, instead of the photographic wedge, a so-called standard wire can be used as a comparison piece in order to compare the test wire with a standard.
Finally, it should be mentioned that instead of using a single light source for two photocells, as was the case in the above description, it is also possible to use separate light sources, which, however, must be designed in such a way that they generate the same lighting intensities on the photocells . This is associated with a certain difficulty, as can be readily understood, so that the above-described arrangement with a single light source is normally preferred.