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Stroboskop zur Anwendung im Gebiet der Zeitmesstechnik Es sind Stroboskope bekannt, welche eine Blitzlichtröhre und ein rotierendes Anzeigeorgan aufweisen, welch letzteres vermittels eines Synchronmotors rotiert wird. Die Blitzlichtröhre kann feststehend angeordnet sein, wobei dann das rotierende Anzeigeorgan eine Schlitzscheibe ist, die vor der Blitzlichtröhre vorbeirotiert. Es kann aber auch die B1itz- lichtröhre auf der rotierenden Schlitzscheibe derart hinter dem Schlitz derselben befestigt werden, dass der Schlitz als Blende wirkt und nur ein scharf begrenztes Lichtbündel austreten lässt.
Schliesslich kann das rotierende Anzeigeorgan nur eine Blitzlichtröhre ohne Verwendung einer Schlitzscheibe enthalten, sofern die Blitzlichtröhre selbst eine Lichtquelle von praktisch nur strichförmiger Ausdehnung aufweist.
Der Synchronmotor des Stroboskops weist bei den üblichen Ausführungen einen feststehend angeordneten Ständer auf, dessen ein- oder mehrphasige Wicklung an eine elektrische Wechselstromquelle von Normalfrequenz angeschlossen wird. Der hinsichtlich seiner Frequenz zu vergleichende Wechselstromvorgang wird der Blitzlichtröhre zugeführt, welche im Takt der Frequenz des fraglichen Wechselstromvorganges kurzzeitig aufleuchten soll. Bei einem Stroboskop mit rotierender Blitzlichtröhre wird in bekannter Weise der Wechselstromvorgang über Bürsten und mitrotierende Schleifringe zugeführt.
Betrachtet man bei Stroboskopen dieser Bauart den von der Blitzlichtröhre erzeugten Lichtblitz, so wird dieser scheinbar nur dann räumlich stillstehen, wenn die Frequenz der Lichtblitze genau gleich der Umdrehungszahl des Anzeigeorgans ist oder zu dieser in einem ganzzahligen Verhältnis steht. Eine Frequenzabweichung erkennt man daran, dass der Lichtblitz mit der Differenzfrequenz in der einen oder anderen Richtung langsam rotiert. Aus der Rotationsgeschwindigkeit des Lichtblitzes kann man die vorhandene Frequenzdifferenz errechnen.
Zur Anwendung im Gebiet der Zeitmesstechnik ist jedoch dieses Verfahren zu umständlich und eine direkte Anzeige des durchgeführten Frequenzver- gleiches üst erwünscht. Zu diesem Zweck ist vorgeschlagen worden, die feststehende Ständerwicklung des Synchronmotors des Stroboskops an einen Wechselstromgenerator anzuschliessen, dessen Frequenz um die erforderlichen Beträge variabel gestaltet ist. Man braucht dann nur diese variable Vergleichsfrequenz so lange zu verändern, bis im Stroboskop der Lichtblitz wiederum räumlich stillsteht.
Die dazu erforderliche Frequenz des Wechselstromgenerators stellt dann ein leicht ablesbares Mass für die Frequenz der Lichtblitze der Blitzlichtröhre dar. Die erzielbare Genauigkeit dieses zuletzt genannten Verfahrens ist jedoch beschränkt, da die Frequenzkonstanz eines hinsichtlich seiner Frequenz regelbaren Wechsel- stromgenerators ganz erheblich geringer ist, als die Frequenzkonstanz eines mit fester Normalfrequenz arbeitenden Wechselstromgenerators, sofern ungefähr derselbe Aufwand an insbesondere elektronischen Hilfsmitteln zu Grunde gelegt ist.
Die vorliegende Erfindung befasst sich mit einem Stroboskop zur Anwendung im Gebiet der Zeitmess- techDik, zum Frequenzvergleich von zwei elektrischen Wechselstromvorgängen, bei welchem der eine Wechselstromvorgang der Blitzlichtröhre und der andere Wechselstromvorgang dem Synchronmotor zugeführt wird, vermittels welchem das Anzeigeorgan des Stroboskops rotiert wird.
Die oben kurz erläuterten Mängel der vorbekannten Stroboskope dieser Bauart werden erfindungsgemäss dadurch vermieden, dass ausser dem drehbar gelagerten Rotor des Synchronmotors auch dessen Stator um eine mit seiner Rotorwelle zusammenfallenden Achse im Gestell des
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skop ein Regelgetriebe mit stufenlos regelbarer über- setzung aufweist, über welches der drehbare Stator des Synchronmotors mit seinem drehbaren Rotor mechanisch gekuppelt ist, und dass ferner das Regelgetriebe von Hand bedienbare Einstellmittel hat,
mit welchen jeweils diejenige Drehzahlübersetzung zwischen Stator und Rotor des Synchronmotors aufgesucht werden kann, bei welcher der von der Blitzlichtröhre ausgehende Lichtblitz räumlich stil- steht, so dass die dazu erforderliche Einstellung der Einstellmittel ein Mass für den durchgeführten Fre- quenzvergleich darstellt.
Ein Ausführungsbeispiel des vorliegenden Erfindungsgegenstandes ist in der Zeichnung schematisch dargestellt, wobei ein Stroboskop mit ruhend angeordneter Blitzlichtröhre und einer vor ihr vorbeirotierenden Schlitzscheibe angenommen ist. Dabei sind die für das Verständnis der Erfindung nicht unmittelbar erforderlichen Teile des Stroboskops sowie die zur Durchführung eines Frequenzvergleiches erforderlichen Hilfsgeräte aus Gründen der übersichtlichkeit nicht näher veranschaulicht.
In der Zeichnung zeigt: Fig.l einen im wesentlichen durch die Achse des Synchronmotors gelegten Längsschnitt durch das Stroboskop, Fig.2 eine Rückansicht auf das Gestell des Stroboskops mit einer Draufsicht auf das stufenlos regelbare Wendegetriebe einschliesslich eines Teiles des Reduktionsgetriebes und Fig.3 eine Vorderansicht des Stroboskops, bei welcher die Frontplatte in abgebrochener Darstellung veranschaulicht ist.
Das Gestell des Stroboskops setzt sich aus einer vorderen Montageplatte 4 und einem rückwärtigen Zwischenträger 5 von dm wesentlichen abgewinkelter Gestalt zusammen. Der Zwischenträger 5 ist an der Montageplatte 4 vermittels nicht näher gezeigten Schrauben starr befestigt. Die Montageplatte 4 weist ein dosenförmiges Lampengehäuse 6 auf, in welchem die feststehend angeordnete Blitzlichtröhre 7 untergebracht ist. Diese wird vermittels ihrer Stromanschlüsse in Isolatoren 8 gehalten, die in der Montageplatte 4 befestigt sind. Auf der Stirnseite des Lampengehäuses 6 biegt eine dünne Frontplatte 9 auf, welche mit einer dem Lampengehäuse 6 angepassten Blicköffnung 10 versehen ist.
Die Frontplatte 9 kann beispielsweise vermittels nicht näher dargestellten Schrauben oder dergleichen an der Montageplatte 4 in lösbarer Weise befestigt sein. Vor der Blitzlichtröhre 7 und noch innerhalb des Lampengehäuses 6 ist die als Anzeigeorgan dienende Schlitzscheibe 11 des Stroboskops vorgesehen, welche einen schmalen sektorförmigen Schlitz 12 aufweist. Die Schlitzscheibe 11 sitzt auf dem einen Ende der Rotorwelle 13 eines Synchronmotors, dessen Rotor 14 in bekannter Weise mit ausgeprägten Polen und Permanentmagneten versehen ist. Der Stator 15 des Synchronmotors trägt die ein- oder mehrphasige Wicklung 16 und ist im Statorgehäuse 17 befestigt.
Die Rotorwelle 13 ist vermittels Kugellager 18 gegenüber dem Statorgehäuse 17 drehbar gelagert. Das Statorgehäuse 17 ist seinerseits mittels der beiden Gleitlager 19 und 20 im Gestell (4, 5) des Stroboskops um eine Achse drehbar gelagert, die mit der Drehachse der Rotorwelle 13 zusammenfällt. Am Statorgehäuse 17 ist schliesslich ein aus Isolierstoff bestehendes Zahnrad 21 angeschraubt, welches gleichzeitig als Träger für eine Mehrzahl von zueinander konzentrischen Schleifringen 22 dient. Die Schleifringe 22 sind mit den Enden der Wicklung 16 verbunden, was indessen nicht näher veranschaulicht ist.
Die Stromzuführung zu den Schleifringen 22 erfolgt über Bürsten 23, deren Isolier- gehäuse 24 im Zwischenträger 5 befestigt sind. Im letzteren ist ferner die Hilfswelle 25 eines Reduktionsgetriebes gelagert. Das eine auf der Hilfswelle 25 befestigte Zahnrad 26 steht mit dem Zahnrad 21 und das andere auf der Hilfswelle 25 befestigte Zahnrad 27 steht mit einer Schnecke 28 in Eingriff. Die Übersetzung dieses Reduktionsgetriebes ist so gewählt, dass die Drehzahl des Statorgehäuses 17 - und damit auch die Drehzahl des Stators 15 und seiner Wicklung 16 - beispielsweise etwa 200mal geringer ist als die Drehzahl der Schnecke 28.
Die letztere ist .ihrerseits zusammen mit dem Abnahmerad 29 auf der axial verschiebbaren Welle 30 eines Reibradgetriebes befestigt, dessen antreibendes Tellerrad 31 auf dem von der Schlitzscheibe 11 abgewendeten Ende der Rotorwelle 13 sitzt. Das dargestellte Reibradgetriebe (29 bis 31) stellt ein stufenlos wirkendes Wendegetriebe dar, welches die Drehzahlübersetzung Null, enthält, so dass lediglich durch axiale Verschiebung der Schneckenwelle 30 der Stator 15 in stufenlos regelbarer Weise in der einen oder anderen Drehrichtung und mit einstellbarer Drehzahl rotiert werden kann, wobei der antreibende Rotor 14 mit gleichbleibender Drehrichtung umläuft.
Die axiale Verschiebbarkeit der Welle 30 wird durch zwei Längslager 32 und 33 sowie durch ein Querlager 34 erreicht. Das Querlager 34 ist in einer im Zwischenträger 5 angebrachten Schlittenführung 35 geführt. Es wird vermittels einer Blattfeder 36 in einer Richtung gedrückt, welche das Abnahmerad 29 hinreichend an das Tellerrad 31 anpresst. Ferner ist das eine Längslager 33 in einer Büchse 37 axial verschiebbar geführt und steht an einer Kurvenscheibe 38 an.
Das andere Längslager 32 steht unter dem Einfluss einer weiteren Blattfeder 39, welche bestrebt ist, die Welle 30 in einer zur Kurvenscheibe 38 hinweisenden Richtung zu schieben, so dass also die axiale Lage der Welle 30 stets durch die jeweilige Stellung der Kurvenscheibe 38 bestimmt wird. Die Kurvenscheibe 38 sitzt direkt auf einer im Gestell (4, 5) drehbar gelagerten Welle 40, die an ihrem über die Frontplatte 9 hinausragenden Ende mit einem Einstellknopf 41 versehen ist.
Eine zwischen der Welle 40 und der Montageplatte 4 wirkende Reibungsbremse 42 verhindert ungewollte Verstel-
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Stroboskops drehbar gelagert ist, dass das Strobo- lungen der Welle und der auf ihr sitzenden Kurvenscheibe 38. Ferner ist noch ein Endanschlag 43 vorgesehen, welcher den Drehwinkel der Welle 40 begrenzt. Am Einstellknopf 41 fist schliesslich noch ein Zeiger 44 befestigt, der in Verbindung mit einer auf der Frontplatte 9 angebrachten Strickskala 45 ein Ablesemittel für den durchgeführten Frequenzvergleich darstellt.
Ist der Synchronmotor (14 bis 17) nicht selbstanlaufend, so kann auf der Rotorwelle 13 noch ein Anwurfdrehknopf 46 angebracht sein, vermittels welchem der Synchronmotor in der gewünschten Drehrichtung angelassen wird.
In der Zeichnung ist die Nullstellung des gleichzeitig als Wendegetriebe wirkenden Reibradgetriebes gezeigt, bei welcher das Rad 29 das Tellerrad 31 genau in dessen Zentrum berührt. Zwischen dem Rotor 14 und dem Stator 15 ergibt sich dann die Drehzahlübersetzung Null und der Stator 15 wird festgehalten. Die Rotorwelle 13 wird demnach gegenüber dem Gestell (4, 5) mit einer durch die Polzahl des Synchronmotors gegebenen ;Synchrondrehzahl laufen. Verstellt man nun mittels des Einstellknopfes 41 die Längslage der verschiebbaren Welle 30 so, dass das Abnahmerad 29 das Tellerrad 31 ausserhalb seines Zentrums berührt, dann wird der Stator 15 gegenüber dem Gestell (4, 5) ebenfalls mit einer gewissen stark reduzierten Drehzahl umlaufen.
Dreht sich der Stator 15 gleichsinnig wie der Rotor 14, dann wird die Rotorwelle 13 sich mit der Summe aus Synchrondrehzahl und Stator- drehzahl drehen. Entsprechend wird bei entgegengesetzter Drehrichtung des Stators 15 in bezug auf den Rotor 14 die Rotorwelle 13 mit einer Drehzahl gedreht, die gleich ist der Synchrondrehzahl vermindert um die Statordrehzahl. Die Abweichungen der Drehzahl der Rotorwelle 13 von der Synchrondrehzahl des Synchronmotors sind somit nach Grösse und Vorzeichen ausschliesslich durch die mechanische Übersetzung zwischen Stator 15 und Rotor 14 bestimmt.
Diese Drehzahlabweichungen sind dabei ebenfalls proportional der Synchrondrehzahl, wobei der Proportionalitätsfaktor bei der beschriebenen Einrichtung stufenlos zwischen 0 und etwa 0,003 variiert werden kann. Die Drehzahl der Rotorwelle 13 lässt sich dementsprechend stufenlos zwischen dem 0,997- und 1,003fachen der Synchrondrehzahl regeln. Die Strichskala 45 kann somit entweder direkt in Einheiten der Synchrondrehzahl oder in Abweichungen von der Synchrondrehzahl geeicht sein; sie kann aber auch eine Gangabweichung in Sekunden pro Tag anzeigen, sofern der durchgeführte Frequenzvergleich in den in der Zeitmesstechnik üblichen Einheiten zu messen ist.
Beim praktischen Gebrauch des Stroboskops wird der hinsichtlich seiner Frequenz zu vergleichende Wechselstromvorgang - gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines kurze Spannungsimpulse erzeugenden elektronischen Verstärkers - an die Anschlussklemmen der Blitzlichtröhre 7 gelegt. Der Synchronmotor (14 bis 17) wird über die Bürsten 23 an einen die Vergleichsfrequenz liefernden Wechselstromgenerator angeschlossen. Dessen Frequenz braucht nicht variabel zu sein und es wird mit Vorteil ein Wechselstromgenerator von hochkonstanter Frequenz, wie etwa ein quarzgesteuerter Röhrengenerator, verwendet.
Der ganze Frequenzvergleächs- vorgang besteht nun darin, den durch die rotierende Schlitzscheibe 11 hindurch sichtbaren Lichtblitz zu beobachten und am Einstellknopf 41 diejenige Stellung desselben aufzusuchen, bei welcher der Lichtblitz räumlich still steht. Der Zeiger 44 zeigt sodann auf der Strichskala 45 unmittelbar die vorhandene Frequenz oder Frequenzabweichung an.
Im Gebiet der Zeitmesstechnik ist das beschriebene ,Stroboskop besonders geeignet, um rasch den Gang von Uhren festzustellen, wobei man die Uhrenschläge elektrisch verstärkt der Blitzlichtröhre 7 zuführt und den Synchronmotor (14 bis 17) mit einer geeigneten Normalfrequenz speist. Die Skala 45 kann hierbei direkt in Sekunden und Minuten geeicht sein, welche die Gangabweichung pro Tag angeben.