-
Einrichtung zum Umwandeln des Zeiger-oder Skalenausschlags eines
Meßinstrumentes in Impulse zur ziffermäßigen Anzeige und zur Fernübertragung Es
ist oft erwünscht, den Zeiger-oder Skalenaussdhiag eines Meßinstrumentes zur Ablesung
in Ziffern umzuwandeln und den Meßwert zwecks Kontrolle in einen entfernt t von
der Kontrollstelle liegenden Raum zu übertragen. Diese Umwandlung und Fernübertragung
soll mit größtmöglocher Genauigkeit ohne rückwirkendeBeeinflussung des Meßinlstrumentes
und ohne zeitliche Verzögerung erfolgen.
-
Die bisher bekannten Einrichtungen dieser Art erfüllen die gestellten
Forderungen nicht in vollem Maße. Den meisten Einrichtungen, haftet gemeinsam der
Nachteil an, daß die ziffernmäßige Anzeige des Meßwertes bzw. die Fernübertragung
dieser Zahlenwerte n.icht sofort bei einer Veränderung der Zeigerstellung und fortschreitend
mit dem Ausschlag des Zeigers,sondern'erstnachZeigerstillstanddurch Abtasten des
stillstehenden Zeigers mittels einer Nachlaufeinrichtungerfolgt.
-
Direkte Fernübertragungen eines Zeigerausschlages ohne Verwendung
einer Nadblaufeinrichtung, z. B. mittels Potentiometers und Strommessers oder mittels
Synchronmotoren, lassen sich nicht mit der erforderlichen Genauigkeit durchführen
und beeinflussen auch das Geljermeßmstrument.
-
Die Erfindung setzt sich nun zum Ziel, eine Einrichtung zu schaffen.
die zur Umwandlung des Zeigerausschlages eines Meßinstrumentes,vorzugsweise einer
Neigungswaage, in Impulse zur ziffernmäßigen Anzeige und zur Fernübertragung des
Meßwertes, unter EinhaltungeinergrößtmöglichenGenauigkeit, ohne rückwirkende Beeinflussung
des Meßinstrumentes und ohne zeitliche Verzögerung, geeignet ist. Dieses Ziel wird
gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die Nachlaufeinriehtung durchlaufend mit
soloher Geschwindigkeit umläuft, daß sie in engem zeitlichem Abstand auch die Zwischenstellungen
des Zeigers abtastet und die Umwandlung des jeweiligen Zeigerausschlags mindestens
so oft je Sekunde vornimmt, daß wenigstens die dem Meßwert zugeordnete Zeigereinstellung
dem Auge als stellendeAnzeigeerscheint.
-
Die Erfindung ist an Hand der Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel
erläutert. In den Zeichnungen stellt dar Fig. i dieSeitenansicht des Gerätes mit
angeschlossenem Schaltschema, Fig. 2 einen Ausschnitt einer Stirnansieht gegen eine
im Rahmen der Erfindung verwendete umlaufende Schlitzscheibe.
-
In Fig. i ist der in Seitenansicht dargestellte Meßkopf einer Waage
mit 28 bezeichnet, der eine Kreisskala enthält, vor welcher ein Zeiger 30 mit einer
Zeigerwelle 31 umläuft. Auf der gleichen Zeigerwelle 31 sitzt an deren, rückwärtigem
Ende ein Hilfszeiger 16, welcher Teile einer optischen Einrichtung trägt.
-
Gleichachsig zur ZeigerweUe3i, aber vollkommen getrennt von. ihr
ist eine SchHtzsoheibe 1 gelagert, die auf der Welle 2 eines Elektromotors 3 sitzt
und von diesem in schnelle Umlaufbewegung versetzt wird.
-
Auch dieseScheibeträgt Teile einer optischen Einrichtung zur Umlenkung
eines von einer Lichtquelle17 ausgehendenLichtstrahls auf eine Fotozelle 14.
-
Die optische Einrichtung besteht aus folgenden Teilen : Auf der ZeigerweMe
sitzt unter einem Winkel von 45'en ebener Spiegel 32. Der Zeiger trägt mit nicht
gezeichneten Befestigungsmittoin zwei Linsen 22 und 23. eine Schlitzblende ig und
ein Objektiv 20. Am Ende des Zeigers 21istunter45°einweiterer Spiegel 21 angebracht.
-
Auf de!rScheibeiisteine zu dieser Scheibe parallele Blendenscheibe
i8 befestigt, die den gleichen Radialabstand zu ihrer Drehachse hat wie dler Spiegel
21 zur Achse.HinterdieserBIendensoheiue18isteine Kollektivlinse 24 sowie ein unter
45° stehender Spiegel 26 mit gleichem Achsabstand vorgeselhen.
-
Ferner trägt die Scheibe mit nicht gezeichneten Befestigung'smittelneineSammellinse25
und auf der Welle 2 des Motors 3 unter 45° einen ebenen Spiegel 27.
-
Die Schlitzscheibe 1 ist im Bereich ihres Umfangs mit einer Reihe
in gleichmäßiger Teilung angeordneter Schlitze 33 versehen. Die Zahl dieser Schlitze
entspricht der TeilungderWaagenskalaoder einem ganzzahligenVielfachendavon.Außerdemträgtdie
Scheibe einen weiteren radialen Schlitz 34, jedoch'auf einem anderen Radius, aber
im Bereich der Unterbrechung der Teilung des Schlitze 33 zwischen ihrem End-und
Anfangssohlitz.ZwischendiesemEnd-und Anfangsschlitz ist nämlich eine sogenannte
neurale
Zone 35 eingeschaltet, die bei der Waage der neutralen Zone
der Zeigerskalaentspricht.
-
Im Achsabstand der erwähnten Schlitze 33 und 34 sindvorbzw.hinterderScheibeLichtquellen4und
10 bzw.Fotozellen 5 und 9 so angeordnet, daß der von den Lichtquellen ausgehende
Lichtstrahl in durch den Vorbeigang der Schlitze bestimmten Impulsen auf die zugehörige
Fotozelle fällt. Die der Scblitzreihe 33 zugeordnete Fotozelle 5 ist iiber einenVerstärker
6 und einen elektronischenSchalter 7 angeschlossen an die Eingangsstufe eines elektronischen
Zählers 8, der mit einem Wechselzahlentableau 29 als Anzeigevorrichtung ausgerüstet
ist, auf dem die gezahlten Zahlen in Form von Leuchtziffern erscheinen.
-
Die dem Einzelschlitz 34 zugeordnete Fotozeile o ist über einen weiteren
Verstärker 11 und einen im Verhältnis 1 : 2 arbeitenden ! Untersetzer 12 an den
Schalter 7 und die einzelnen Stufen des elektronischen Zählers angeschaltet.
-
Die dritte Fotozelle14schließlich ist über einen weiteren Verstärker
15 ebenfalls an den elektronischen Schalter 7 angeschlossen.
-
Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung ist folgende : Der
von der Lichtquelle 4 ausgesandte Lichtstrahl wird durch die Schlitzreihe 33 der
umlaufenden Scheibe 1 in entsprechendem Rhythmus auftretende Lichtblitzezerhackt.
Bei der in Fig. i dargestellten Stellung der Scheibe i verläuft der Schnitt durch
die neutrale Zone, so daß dort kein Schlitz 33 eingezeichnet ist. Die auf der Fotozelle
5 auftren'enden Lichtblitzeerzeugenindieserelektrisdhelmpulse.welche durch den Verstärker
6 verstärkt werden und über den elektronischen Schalter 7 in den elektronischen
Zähler 8 gelangen und von diesem gezählt werden. Der von der Lichtquelle 10 bei
jedem Durchgang des Schlitzes 34 (einmal je Scheibenumdrehung) auf der Fotozelle
9 auftreffende Lichtblitz wird als elektrischer Impuls im Verstärker 11 verstärkt
; von dem Untersetzer 12 wird jeder zweite Impuls an die Nullstelleitung des elektronischen
Zählers 8 weitergegeben. Dadurch wird bei jedem zweitenScheibenumlaufderZählerwieder
auf Null gestellt, so daß die Zählung von vorn beginnt.
-
Wenn die Geschwindigkeit des Scheibenumlaufs-wie vorgesehen-so groß
ist, daß z. B. pro'SekundefünfundzwanzigZahlungsanzeigenerfolgen,so'erscheint dem
Betrachter das Ergebnis als stehendesBild', das die Zahl der Schlitze angibt. Der
Wiederbeginn der Zählung nach jeder NuMstelIung wtrd durch den AnschlußderNullstellung13auchandenSchalter7erreicht,
der bei jeder Nullstellung wieder geschlossen wird, wenn er, wie weiter unten dargestellt,
zwischenzeitlichgeönhetwurde.DiesesOffnen des Schalters 7 wird durch die obenerwähnte,
mit dem Zeiger gekuppelte optischeEinrichtung auf folgende Weise bewirkt : Der von
der Lichtquelle17 über die Teile 32, 22, 23, I9, 20 und 21 gehende Lichtstrahl wird
vom Spiegel 21 in einer Richtung senkrecht zur Skalen-
ebene vom Meßkopf 28 wegrenektiert,
und zwar an einer Umfangsstelle, die der augenblicklichen Zeigerstellung30entspricht.
Die optischen Mittel, sind so bemessen,daßdieSpal.tblende18 das an dieser Stelle
scharf und hell erscheinend'e Bild'des Blendenspaltes ig durchläuft. Dieses Bild
des Spaltes wird von dem anderen Teil24...27deroptischen'Einrichtung immer dann
in. die Fotozelle 14 abgebildet, wenn die Blende'18dieselbeWinke'lstellu'ngeinnimmtwie
der Hilfszeiger 21 und somit auch der Waagenzeiger 30.
-
Dadurch wird je nach Größe des Ausschlags des Waagenzsigcrs 30 früher
oder später während eines Umlaufs mit Hilfe der Fotozelte14derSchalter 7 geöffnet.Fürden
Rest dieses einen Umlaufs unterbleibt also ein weiteres Zählen. Da durch die Nullstelleitungi3derSchalter
7 bei jedem zweiten Umlauf wieder geschlossen wird,beginntsofort eine neue Zählung,
wobei sidh die Vorgänge so schnell abspielen, daß auch bei bewegter Waage dauernd
die Zeigerstellung auf dem Tableau in Form von Ziffern zur Anzeigegebrachtwird.
-
An Stelle des Wechselzahlentableaus 29 oder gleichzeitig mitdiesemkönnenauchElektromagnetemit
Drucktypen angeschlossen werden, so daß die Meßwertanzeiger auch gedruckt werden
können.