Anzeigeinstrument mit durch Beschleunigungskräfte nicht beeinflussbarer Anzeige
Diese Erfindung bezieht sich auf Anzeigeinstrumente, die unter der Wirkung von äusseren Beschleunigungskräften fehlerlos arbeiten müssen.
Anzeigeinstrumente enthalten häufig einen Fühler, der eine bestimmte Grösse misst, beispielsweise den barometrischen Druck, wobei sich die Messung in der Bewegung des Fühlers ausdrückt. Auftretende Beschleunigungskräfte werden vielfach eine Fühlerbewegung auslösen, die derart kompensiert werden muss, dass als einzige effektive Fühlerbewegung nur jene verbleibt, die von einer Änderung der Messgrösse herrührt.
Von allen Instrumenten arten eignet sich der Flugzeughöhenmesser am besten, um die vorliegende Erfindung zu erläutern, da der Flugzeughöhenmesser unter Einwirkung vieler und schwankender äusserer Beschleunigungskräfte eine besonders genaue Anzeige liefern muss. Daher wurde der Flugzeughöhenmesser vom Typ des Aneroidbarometers als bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gewählt.
Der herkömmliche Höhenmesser vom Typ des Aneroidbarometers umfasst einen Fühler in Gestalt einer oder mehrerer druckempfindlicher Aneroidkapsein sowie eine mechanische Übertragung, welche die Bewegung der ausdehnbaren Kapsel verstärkt und einen geeigneten Anzeiger betätigt.
Bei Flugzeughöhenmessern sind Genauigkeit und Zuverlässigkeit von grösster Wichtigkeit, insbesondere in jenen Fällen, in denen der Höhenmesser bei der Flugzeugsteuerung in Bodennähe eine Rolle spielt, z. B. Start und Landung. Der Flugzeughöhenmesser sollte auf Änderungen des äusseren Luftdruckes unverzüglich und genau ansprechen, um präzise Ablesungen der Flughöhe zu gewährleisten. Höhenmesser der üblichen Bauart unterliegen jedoch verschle- denen Beschränkungen, die ihre Genauigkeit beeinträchtigen und Anlass zu falschen Ablesungen geben.
Überdies sollten Genauigkeit und Zuverlässigkeit der vom Höhenmesser gelieferten Höhen anzeige weder von Änderungen der Fluglage noch von Beschleunigungskräften, die beispielsweise bei Steuerbewegungen auf den Höhenmesser wirken, ungünstig beeinflusst werden.
Ausserdem sollte der Höhenmesser klein sein, um leicht in die ohnedies bereits überladenen Instrumentenbretter der Flugzeuge eingebaut werden zu können, und die Höhe in eindeutiger Weise zur Anzeige bringen.
Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein Anzeigeinstrument mit durch Beschleunigungskräfte nicht beeinflussbarer Anzeige, mit einem bewegbaren, auf die Messgrösse ansprechenden Element, mit Mitteln, die die Bewegung des Elementes in Abhängigkeit von Änderungen der gemessenen Grösse abgreifen und in ein elektrisches Anzeigesignal umwandeln, mit Mitteln, welche die durch Beschleunigungskräfte ausgelöste Bewegung des bewegbaren Elementes durch eine entsprechende Bewegung der Abgriffmittel so kompensieren, dass das Anzeigesignal ausschliesslich von der durch die Messgrösse ausgelösten Bewegung des Elementes abhängt, mit einer Anzeigevorrichtung und mit Mitteln, welche die Anzeigevorrichtung in Übereinstimmung mit dem Anzeigesignal steuern.
Die vorliegende Erfindung lässt sich an Hand eines Ausführungsbeispiels und der anliegenden Abbildungen leicht verstehen. Die Abbildungen bedeuten:
Fig. 1 ist eine Ansicht des Höhenmesser-Skalenfeldes.
Fig. 2 ist eine teilweise aufgeschnittene Ansicht des in Fig. 1 gezeigten Instrumentes.
Fig. 3 ist ein Schnittbild des in Fig. 2 gezeigten Instrumentes ohne Aussengehäuse.
Fig. 4 ist eine Ansicht der Ringfeder, die in dem in Fig. 3 gezeigten Instrument verwendet wird.
Fig. 5 ist ein vergrössertes Schnittbild der Abgriffvorrichtung, die in dem in Fig. 2 gezeigten Instrument verwendet wird, und
Fig. 6 ist ein vergrössertes Schnittbild einer anderen Ausführungsform der in Fig. 5 gezeigten Abgriffvorrichtung.
In der bevorzugten Ausführungsform -der Erfindung ist ein auf Druck ansprechender Fühler vorgesehen, der aus einer Reihe von Aneroidkapseln besteht. Mit dem Fühler verbunden ist ein ferromagnetischer Kern, der die Ausdehnungs- und Zusammenziehbewegung der Kapseln mitmacht. Dieser Kern bewegt sich innerhalb einer Abgriffvorrichtung, die einen ausgeglichenen Transformator umfasst, der ein Signal erzeugt, dessen Amplitude von der Amplitude der Bewegung des Kernes abhängt, und dessen Phase von der Richtung besagter ;Bewegung in bezug auf eine von besagter Abgriffvorrichtung bestimmte Nullstellung abhängt. Das Signal wird von einem Servosystem zugeführt, das die Abgriffvorrichtung derart bewegt, dass die relative Nullstellung zwischen Kern und Abgriffvorrichtung wieder hergestellt wird.
Das Servosystem ist derart mit einem Anzeiger gekuppelt, dass letzterer die Bewegung der Abgriffvorrichtung als Höhenanzeige wiedergibt.
Die Abgriffvorrichtung ist federgelagert und in bezug auf den Kern und seine Lagerung dynamisch ausgeglichen. Auf diese Weise tritt bei einer Ände- rung jener Grösse, auf welche der Fühler anspricht, eine Auswanderung des Kernes von der durch die Abgriffvorrichtung bestimmten Nullstellung ein. Beschleunigungskräfte jedoch, die normalerweise den Kern in Bewegung setzten, bewegen auch die Abgriffvorrichtung. Da Abgriffvorrichtung und Eisenkern dynamisch ausgeglichen sind, wird zwischen ihnen keine Relativbewegung unter der Einwirkung äusserer Kräfte auftreten. Deshalb ist das Ausgangssignal der Abgriffvorrichtung ausschliesslich von der Bewegung des Kernes abhängig, die von einer Änderung der Grösse, auf die der Fühler anspricht, hervorgerufen wird.
Man erkennt in den Abbildungen einen Flugzeughöhenmesser, der in einem Instrumentengehäuse 12 eingebaut ist. Die Frontplatte 14 des Instrumentes ist mit einem Fenster 1o versehen, durch welches man das Skalenband 18 sehen kann, das entsprechend dem gemessenen Luftdruck in Höheneinheiten geeicht und mit geeigneten Marken versehen ist, die mit dem Band an einer festen Marke 20 vorbeiwandern und die jeweilige Höhe anzeigen.
Um die Skalenablesung entsprechend den Schwankungen des barometrischen Aussendruckes berichten zu können, sind vorne auf dem Instrument ein von Hand aus zu drehender Knopf 24 und eine Hilfsskala 22 vorgesehen, die die Korrektur der Hauptskala anzeigt.
Um die Schwankungen des Luftdruckes zu messen, von dem das die Anzeigeskala antreibende Signal abgeleitet wird, ist ein Fühlorgan vorgesehen, das aus drei hintereinander angeordneten Aneroidkapseln 28 besteht, die an den Mittelpunkten der biegsamen Diaphragmen axial miteinander verbunden sind. Die Kapseln liegen in einer druckdichten Kammer 29.
Der zu messende Luftdruck wird der Kammer durch das Rohr 30 zugeführt, das über den Anschlussteil 31 mit einem unter dem statischen Aussendruck stehenden Rohr verbunden ist.
Die Kapseln sind lediglich an einem Ende gelagert, das fest mit der Rückwand der Kammer 29 verbunden ist. Das freie Ende der Kapselgruppe trägt eine sich in axialer Richtung erstreckende Gewindestange 34, die sich innerhalb einer rohrförmigen Verlängerung 36 der Kammer 29 axial hin und her bewegt. Die Stange 34 trägt als Gewindemutter einen ferromagnetischen Kern 38. Dieser Kern lässt sich mit Hilfe der Stellmutter 40 in jeder beliebigen Stellung verriegeln. Die rohrförmige Verlängerung besteht aus unmagnetischem Werkstoff, so dass die Stellung des Eisenkernes auf eine später beschriebene Weise mit Hilfe einer Abgriffvorrichtung abgegriffen werden kann.
Die Kapseln sind unabhängig voneinander evakuiert und sind vorzugsweise vom Typ der konzentrisch gewellten Di aphragmabau art, die im Patent Nr. 2760260 (U.S.) und dem Patent Nr. 774 844 (Grossbritannien) beschrieben ist.
Da Ausdehnung und Zusammenziehung der Kapseln relativ klein sind (12 mm des Weges des Kernes entsprechen z. B. einem Höhenbereich von 18 000 m), ist eine erhebliche Vervielfachung der Bewegung des Eisenkernes vonnöten, ehe die Höhenskala 18 angetrieben wird. Der Abgriff der Bewegung des Kernes und die Verstärkung der Bewegung für den Anzeigerantrieb erfolgen derart, dass weder Reibungskräfte noch andere mechanische Kräfte auf den Magnetkern wirken.
Zu diesem Zweck ist eine Abgriffvorrichtung vorgesehen, welche die ausgeglichenen Transformatorelemente 44 und 46 umfasst, die ihrerseits eine Nullstellung bestimmen. Ein Auswandern des Eisenkernes von der Nullstellung wird das Feld zwischen der Primärwicklung 48 und der Sekundärwicklung 50 des ausgeglichenen Transformators ändern und in der Sekundärwicklung ein Signal auslösen, das vom stationären Stromdurchfluss der Primärwicklung induziert wird (beispielsweise Flugzeugbordnetz 400 Hertz). Die Amplitude des Signals entspricht der Grösse der Bewegung des Kernes; die Phase des Signals hängt von der Richtung der Bewegung des Kernes ab. Da das Signal eindeutig ist, kann es nach einer etwa notwendigen Verstärkung als Fehlersignal dienen, das den Servomotor 52 entsprechend in Tätigkeit setzt.
Die Drehung des Servomotors bewirkt eine Verstellung der Abgriffvorrichtung, und zwar derart, dass die Abgriffvorrichtung relativ zum Kern wieder in Nullstellung kommt; gleichzeitig treibt der Servomotor das Skalenband an der Marke des Schaufensters vorbei, wo die dem gemessenen Druck entsprechende Höhe angezeigt wird.
Der Servomotor treibt das Skalenband über die aus den Zahnrädern 54, 56, der Antriebswelle 58, den Zahnrädern 60, 62 und dem Haspelrad 64 bestehende Antriebskette. Die Zähne des Haspelrades greifen in die Perforierung des Skalenbandes und transportieren das Band von einer Wickelspule 66 an einer festen Marke vorbei, wo die Skala abgelesen werden kann, auf eine zweite Wickelspule 68. Die Wickelspulen sind mit Federn versehen, die das Band in Spannung halten.
Gleichzeitig wird durch eine ähnliche Übertragung die Abgriffvorrichtung derart bewegt, dass die von den Transformatorspulen bestimmte Nullstellung des Eisenkernes 38 wieder hergestellt wird. Die Bewegung der Abgriffvorrichtung erfolgt durch das Zusammenwirken des auf der Skalenbandantriebswelle 58 sitzenden Ritzels 70 mit dem aussen verzahnten Rad 72, das auf der Stellmutter 74 sitzt.
Durch das Eingreifen der Innenverzahnung 76 der Stellmutter mit dem Gewinde 78 auf dem Rahmen 80 der Abgriffvorrichtung löst die Drehung der Stellmutter eine axiale Bewegung der Abgriffvorrichtung aus.
Auf diese Weise wird ein Fehlersignal erzeugt, das nach Vorzeichen und Grösse der von dem Fühler gemessenen Änderung der Messgrösse entspricht. Das Signal dient einerseits zur Steuerung der Anzeige auf der entsprechenden Skala und gleichzeitig zur Bewegung der Abgriffvorrichtung, womit die Gleichgewichtsstellung erhalten bleibt. Das Instrument folgt der Fühlerbewegung ohne Verzug, und die Bewegung des Anzeigers kann als geeignete Verstärkung der Fühlerbewegung aufgefasst werden, so dass die Anzeigeskala genau und mühelos abgelesen werden kann.
Da die Übertragung zwischen Fühler und Anzeiger elektrisch erfolgt (Servosteuerung), wirken auf den Fühler keinerlei Reibungskräfte, die zu einer fehlerhaften Anzeige oder einem Verzug der Anzeige führen könnten.
Ausser den Bewegungen des Übertragungsgliedes, die von den Anderungen der von der Fühlern gemessenen Grössen herrühren, wirken auf das Instrument, insbesondere auf einen Höhenmesser, äussere Kräfte wie beispielsweise Beschleunigungskräfte.
Wenn das Flugzeug, in welchem der Höhenmesser eingebaut ist, derart beschleunigt wird, dass eine Beschleunigungskomponente in Achsrichtung des Kernes 38 wirkt, so wird sich dieser Kern entsprechend den Federcharakteristiken der Aneroidkapseln bewegen. Die Aneroidkapseln 28, mit welchen der Eisenkern verbunden ist, verhalten sich mechanisch wie Federn, und der von einer Beschleunigungskraft ausgelöste Verschiebungsweg des Kernes wird von der Beschleunigungskraft, von den abgefederten Massen des Eisenkernes und seiner Lagerung sowie von den effektiven Federkonstanten der Aneroidkapseln abhängen. Eine durch Beschleunigungskräfte verursachte Bewegung des Eisenkernes wird, wenn sie von der Abgriffvorrichtung abgegriffen wird, zu einer fehlerhaften Höhen anzeige führen.
Man bemerkt, dass auch durch die beschleunigende Wirkung der Schwerkraft eine ähnliche Verschiebung der Stellung des Eisenkernes hervorgerufen wird, nämlich dann, wenn sich die Lage des Höhenmessers relativ zum Horizont ändert.
Auf jeden Fall ist es unerlässlich, dass ein durch äussere Kräfte ausgelöstes Signal kompensiert wird, um solche Signale auszuschalten und mithin zu gewährleisten, dass jedes von der Abgriffvorrichtung erfasste Signal ausschliesslich auf Änderungen der vom Fühler gemessenen Grösse zurückgeht. Zu diesem Zweck sind die Transformatorelemente 44 und 46 auf einem Rohr 84 befestigt, das seinerseits durch federnde Speichen 86 mit dem Gehäuse 80 der Abgriffvorrichtung verbunden ist. Wählt man die Federkonstante der Speichenfedern 86 derart, dass sie sich zur gesamten Masse der Spulen der Abgriffvorrichtung so verhält wie die Federkonstante der Aneroidkapseln zur abgefederten Masse des Magnetkernes, dann bleibt die Nullstellung des Kernes relativ zur Abgriffvorrichtung bei Wirkung äusserer Kräfte erhalten.
Durch Erhaltung der durch die Abgriffvorrichtung bestimmten Nullstellung des Kernes unter äusseren Beschleunigungskräften wird Sorge getragen, dass ein von den Spulen der Abgriffvorrichtung erzeugtes Signal ausschliesslich von einer Bewegung des Fühlers hervorgerufen wird und daher direkt von der vom Instrument gemessenen Grösse, beispielsweise einer Druckänderung abhängt.
Die Aufhängefeder kann auf verschiedene Arten ausgeführt sein. Eine Form, die sich für die vorliegende Anwendung als vorteilhaft erwies, ist die Ringfeder, wie sie in Fig. 4 dargestellt ist. Die Scheibe ist mit mehreren inneren Öffnungen 88 versehen, die sich in Umfangsrichtung erstrecken, sowie mit mehreren äusseren, ebenfalls in Umfangsrichtung liegenden Öffnungen 90, die zwar zu den inneren konzentrisch liegen, jedoch gegen sie versetzt sind.
Durch diese Ausführungsform kann eine lineare Federcharakteristik auf einfache Weise gewährleistet werden.
In manchen Fällen können Schwingungskräfte, wenn sie in bestimmten Richtungen auf den Höhenmesser wirken, zu einer Drehung der Spulen der Abgriffvorrichtung führen und eine Berührung zwischen Abgriffvorrichtung und Rohr 36 verursachen.
Eine solche Berührung hat eine unerwünschte Reibungskraft auf den Antrieb der Abgriffvorrichtung zur Folge. In diesen Fällen lässt sich die in Fig. 6 gezeigte Ausführungsform mit Vorteil verwenden.
Abb. 6 zeigt die Abgriffvorrichtung mit den ausgeglichenen Transformatorelementen 44 und 46. Die Abgriffvorrichtung ist innerhalb des Gehäuses 80 federnd gelagert, welch letzteres relativ zur Achse des Übertragungsgliedes in der gleichen Weise gelagert ist, wie es in der Erläuterung zur Fig. 5 beschrieben wurde. Radiale Federn 100 und 102 sind aussen am Nabenumfang des Gehäuses der Abgriffvorrichtung mittels Schraubern 104 und längs des inneren Umfanges der Ringfedern an den Spulenköpfen der Abgriffvorrichtung mittels Schrauben 106 befestigt.
Die Aufhängung der Abgriffspulen mittels an deren Enden befestigter paralleler Federn gewährleistet eine Torsionssteifigkeit und verursacht paral lele ! Bewegungen von Obertragungsglied und Abgriff vorrichtung unter der Wirkung von Beschleunigungskräften. Abgriffvorrichtung und Übertragungsglied sind dynamisch gegeneinander ausgeglichen, so dass das Abgriffsignal ausschliesslich als Mass für die gemessenen Grössen dient.
Erforderlichenfalls kann die Verschiebung der Spulen innerhalb des Gehäuses durch den Stift 108 begrenzt werden, der aus dem Spulenkörper radial heraus- und in den Schlitz 110 des Gehäuses der Abgriffvorrichtung hineinragt, so dass eine übermä ssige Verformung der Federn verhindert wird.
Auf diese Weise liefert das Instrument ein präzises Signal für die Steuerung der Anzeigeskala, ohne durch zusätzliche Beschleunigungsmesser oder dergleichen belastet zu sein. Ein solches Instrument erfüllt daher die bei Flugzeuganzeigegeräten entscheidende Forderung nach raumsparender Bauweise.
Ob zwar der Höhenmesser wegen der bei ihm besonders entscheidenden Bedeutung des Bauvolumens zur Eräuterung der Arbeitsweise der vorliegenden Erfindung gewählt wurde, sei bemerkt, dass die Erfindung in gleicher Weise auf andere Messgeräte Anwendung finden kann, die geeignete Fühler für die Messung der gewünschten Grösse aufweisen.
Display instrument with display that cannot be influenced by acceleration forces
This invention relates to display instruments which have to work properly under the action of external acceleration forces.
Display instruments often contain a sensor that measures a certain quantity, for example barometric pressure, the measurement being expressed in the movement of the sensor. Accelerating forces that occur will often trigger a sensor movement that must be compensated in such a way that the only effective sensor movement that remains is that which results from a change in the measured variable.
Of all types of instruments, the aircraft altimeter is best suited to explain the present invention, since the aircraft altimeter must provide a particularly accurate display under the action of many and fluctuating external acceleration forces. Therefore, the aneroid barometer type aircraft altimeter has been chosen as the preferred embodiment of the present invention.
The conventional altimeter of the aneroid barometer type comprises a feeler in the form of one or more pressure sensitive aneroid capsules and a mechanical transmission which amplifies the movement of the expandable capsule and operates a suitable indicator.
In aircraft altimeters, accuracy and reliability are of the utmost importance, especially in those cases where the altimeter plays a role in controlling aircraft close to the ground, e.g. B. Take-off and landing. The aircraft altimeter should respond promptly and accurately to changes in external air pressure to ensure precise readings of the flight altitude. However, conventional altimeters are subject to several limitations which affect their accuracy and give rise to incorrect readings.
In addition, the accuracy and reliability of the altitude display provided by the altimeter should not be adversely affected either by changes in the flight attitude or by acceleration forces which, for example, act on the altimeter during steering movements.
In addition, the altimeter should be small so that it can be easily installed in the already overloaded instrument panels of the aircraft, and it should display the altitude in a clear manner.
An object of the present invention is therefore a display instrument with a display that cannot be influenced by acceleration forces, with a movable element responsive to the measured variable, with means that pick up the movement of the element as a function of changes in the measured variable and convert it into an electrical display signal Means which compensate the movement of the movable element triggered by the acceleration forces by a corresponding movement of the pick-up means so that the display signal depends exclusively on the movement of the element triggered by the measured variable, with a display device and with means that the display device in accordance with the display signal Taxes.
The present invention can be easily understood on the basis of an exemplary embodiment and the attached figures. The figures mean:
Figure 1 is a view of the altimeter dial.
FIG. 2 is a partially cutaway view of the instrument shown in FIG.
FIG. 3 is a sectional view of the instrument shown in FIG. 2 without the outer housing.
FIG. 4 is a view of the ring spring used in the instrument shown in FIG. 3.
Fig. 5 is an enlarged sectional view of the pick-up device used in the instrument shown in Fig. 2 and
FIG. 6 is an enlarged sectional view of another embodiment of the tapping device shown in FIG. 5.
In the preferred embodiment of the invention, a pressure responsive sensor is provided which consists of a series of aneroid capsules. A ferromagnetic core is connected to the sensor and takes part in the expansion and contraction movement of the capsules. This core moves inside a tap which comprises a balanced transformer which generates a signal the amplitude of which depends on the amplitude of the movement of the core and the phase of which depends on the direction of said movement with respect to a zero position determined by said tap. The signal is supplied by a servo system which moves the tapping device in such a way that the relative zero position between core and tapping device is restored.
The servo system is coupled to an indicator in such a way that the latter shows the movement of the tapping device as a height indicator.
The tapping device is spring-loaded and dynamically balanced with respect to the core and its mounting. In this way, when the variable to which the sensor responds changes, the core moves away from the zero position determined by the tapping device. However, acceleration forces that normally set the core in motion also move the tapping device. Since the pick-up device and iron core are dynamically balanced, no relative movement will occur between them under the influence of external forces. The output signal of the tapping device is therefore exclusively dependent on the movement of the core, which is caused by a change in the size to which the sensor responds.
The figures show an aircraft altimeter that is installed in an instrument housing 12. The front panel 14 of the instrument is provided with a window 1o through which one can see the scale tape 18, which is calibrated in height units according to the measured air pressure and provided with suitable marks, which move past a fixed mark 20 with the tape and the respective height Show.
In order to be able to report the scale reading in accordance with the fluctuations in the external barometric pressure, a knob 24, which can be turned by hand, and an auxiliary scale 22 are provided on the front of the instrument, which indicates the correction of the main scale.
In order to measure the fluctuations in the air pressure from which the signal driving the display scale is derived, a sensing element is provided which consists of three aneroid capsules 28 arranged one behind the other and axially connected to one another at the centers of the flexible diaphragms. The capsules lie in a pressure-tight chamber 29.
The air pressure to be measured is fed to the chamber through the pipe 30, which is connected via the connection part 31 to a pipe under the static external pressure.
The capsules are only supported at one end that is firmly connected to the rear wall of the chamber 29. The free end of the capsule group carries a threaded rod 34 which extends in the axial direction and which moves axially back and forth within a tubular extension 36 of the chamber 29. The rod 34 carries a ferromagnetic core 38 as a threaded nut. This core can be locked in any position with the aid of the adjusting nut 40. The tubular extension consists of non-magnetic material so that the position of the iron core can be tapped in a manner described later with the aid of a tapping device.
The capsules are independently evacuated and are preferably of the concentrically corrugated diaphragmatic type described in U.S. Patent No. 2,760,260 and United Kingdom Patent No. 774,844.
Since the expansion and contraction of the capsules are relatively small (12 mm of the path of the core corresponds, for example, to an altitude range of 18,000 m), the movement of the iron core must be considerably multiplied before the height scale 18 is driven. The tapping of the movement of the core and the amplification of the movement for the indicator drive take place in such a way that neither frictional forces nor other mechanical forces act on the magnetic core.
For this purpose, a tapping device is provided which comprises the balanced transformer elements 44 and 46, which in turn determine a zero position. A migration of the iron core from the zero position will change the field between the primary winding 48 and the secondary winding 50 of the balanced transformer and trigger a signal in the secondary winding that is induced by the steady flow of current through the primary winding (e.g. aircraft electrical system 400 Hertz). The amplitude of the signal corresponds to the magnitude of the movement of the nucleus; the phase of the signal depends on the direction of movement of the nucleus. Since the signal is unambiguous, it can, after any necessary amplification, serve as an error signal which activates the servomotor 52 accordingly.
The rotation of the servomotor causes an adjustment of the tapping device, specifically in such a way that the tapping device comes back into the zero position relative to the core; At the same time, the servo motor drives the scale tape past the mark in the shop window, where the height corresponding to the measured pressure is displayed.
The servomotor drives the scale tape via the drive chain consisting of the gear wheels 54, 56, the drive shaft 58, the gear wheels 60, 62 and the reel wheel 64. The teeth of the reel wheel engage in the perforation of the scale tape and transport the tape from a winding reel 66 past a fixed mark where the scale can be read onto a second winding reel 68. The winding reels are provided with springs that keep the tape in tension .
At the same time, the tapping device is moved by a similar transmission in such a way that the zero position of the iron core 38 determined by the transformer coils is restored. The movement of the pick-up device takes place through the interaction of the pinion 70, which is seated on the scale tape drive shaft 58, with the externally toothed wheel 72, which is seated on the adjusting nut 74.
As a result of the engagement of the internal toothing 76 of the adjusting nut with the thread 78 on the frame 80 of the tapping device, the rotation of the adjusting nut triggers an axial movement of the tapping device.
In this way, an error signal is generated which, in terms of sign and size, corresponds to the change in the measured variable measured by the sensor. The signal is used on the one hand to control the display on the corresponding scale and at the same time to move the tapping device, so that the equilibrium position is maintained. The instrument follows the movement of the probe without delay, and the movement of the indicator can be interpreted as a suitable amplification of the movement of the probe, so that the display scale can be read accurately and easily.
Since the transmission between the sensor and display is electrical (servo control), there are no frictional forces acting on the sensor that could lead to an incorrect display or a delay in the display.
In addition to the movements of the transmission element resulting from the changes in the quantities measured by the sensor, external forces such as acceleration forces act on the instrument, in particular on an altimeter.
If the aircraft in which the altimeter is installed is accelerated in such a way that an acceleration component acts in the axial direction of the core 38, this core will move in accordance with the spring characteristics of the aneroid capsules. The aneroid capsules 28, with which the iron core is connected, behave mechanically like springs, and the displacement path of the core triggered by an acceleration force will depend on the acceleration force, on the sprung masses of the iron core and its storage, and on the effective spring constants of the aneroid capsules. A movement of the iron core caused by acceleration forces will, if it is tapped by the tapping device, lead to an incorrect height display.
One notices that the accelerating effect of gravity also causes a similar shift in the position of the iron core, namely when the position of the altimeter changes relative to the horizon.
In any case, it is essential that a signal triggered by external forces is compensated in order to switch off such signals and consequently to ensure that every signal detected by the tapping device is exclusively due to changes in the quantity measured by the sensor. For this purpose, the transformer elements 44 and 46 are attached to a tube 84, which in turn is connected to the housing 80 of the tapping device by resilient spokes 86. If the spring constant of the spoke springs 86 is selected in such a way that it relates to the total mass of the coils of the pick-up device in the same way as the spring constant of the aneroid capsules to the sprung mass of the magnetic core, then the zero position of the core relative to the pick-up device remains under the action of external forces.
By maintaining the zero position of the core determined by the pick-up device under external acceleration forces, care is taken that a signal generated by the coils of the pick-up device is caused exclusively by a movement of the sensor and therefore depends directly on the variable measured by the instrument, e.g. a change in pressure.
The suspension spring can be designed in various ways. One shape which has proven to be advantageous for the present application is the annular spring, as shown in FIG. The disk is provided with several inner openings 88 which extend in the circumferential direction, as well as several outer openings 90, likewise lying in the circumferential direction, which are concentric with the inner ones but are offset from them.
With this embodiment, a linear spring characteristic can be ensured in a simple manner.
In some cases, vibratory forces, when acting on the altimeter in certain directions, can cause the coils of the pickup device to rotate and cause the pickup device to contact tube 36.
Such contact results in an undesirable frictional force on the drive of the tapping device. In these cases, the embodiment shown in FIG. 6 can be used with advantage.
Fig. 6 shows the tapping device with the balanced transformer elements 44 and 46. The tapping device is resiliently mounted within the housing 80, the latter being mounted relative to the axis of the transmission member in the same way as was described in the explanation of FIG. Radial springs 100 and 102 are fastened on the outside of the hub circumference of the housing of the tapping device by means of screwdrivers 104 and along the inner circumference of the annular springs to the coil heads of the tapping device by means of screws 106.
The suspension of the pick-up coils by means of parallel springs attached to their ends ensures torsional rigidity and causes paral lele! Movements of the transmission link and pick-up device under the action of acceleration forces. The pick-up device and transmission element are dynamically balanced against one another, so that the pick-up signal is used exclusively as a measure for the measured quantities.
If necessary, the displacement of the coils within the housing can be limited by the pin 108, which protrudes radially out of the coil body and into the slot 110 of the housing of the tapping device, so that excessive deformation of the springs is prevented.
In this way the instrument provides a precise signal for the control of the display scale without being burdened by additional accelerometers or the like. Such an instrument therefore fulfills the requirement for space-saving construction, which is crucial in aircraft display devices.
Whether the altimeter was chosen because of the particularly decisive importance of the structural volume for explaining the operation of the present invention, it should be noted that the invention can be applied in the same way to other measuring devices that have suitable sensors for measuring the desired size.