DE1059195B

DE1059195B - Vorrichtung zum Aufzeichnen der Winkelstellung des Zeigers eines Messgeraetes

Info

Publication number: DE1059195B
Application number: DEB28204A
Authority: DE
Inventors: Hamilton Alan Stamper
Original assignee: Bendix Aviation Corp
Current assignee: Bendix Aviation Corp
Priority date: 1952-11-03
Filing date: 1953-11-02
Publication date: 1959-06-11

Description

Vorrichtung zum Aufzeichnen der Winkelstellung des Zeigers eines Meßgerätes Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufzeichnen der Winkelstellung des Zeigers eines Meßgerätes, bei welcher der Zeiger derart mit einem Aufzeichnungsmechanismus zusammenwirkt, daß der Schreibstift bei jeder Bewegung quer über das Aufzeichnungsband einen kurzen Spannungsimpuls erhält, wenn er auf dem Aufzeichnungsband eine der augenblicklichen Winkelstellung des Zeigers entsprechende Lage erreicht.
Derartige Vorrichtungen haben gegenüber bekannten Instrumenten mit einer Schreibfeder, welche bei der Aufzeichnung eine beträchtliche Trägheit und Reibung besitzen, Vorteile, aber im übrigen den Nachteil eines außerordentlich komplizierten und umfangreichen Aufbaues, der infolgedessen zu Betriebsstörungen Anlaß gibt. Insbesondere ist bei den bekannten Geräten entweder ein Abtastkopf zusammen mit lichtelektrischen Vorrichtungen oder eine lichtempfindliche Zelle bewegbar auf einem sich drehenden Teil gelagert. Hierdurch wird einerseits der baumäßige Aufwand der Anordnung recht groß, weil die auf umlaufenden Teilen angeordneten Elemente ein bestimmtes Gewicht haben, das von der Lagerung der umlaufenden Teile aufgenommen werden muß, und andererseits führt die ständige Bewegung empfindlicher Elemente zu einer Beeinträchtigung der Lebensdauer. Hinzu kommt, daß zum Herstellen von elektrischen Anschlüssen besondere Schleifringe angeordnet sein müssen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten' Vorrichtungen zu verbessern und eine im Aufbau einfachere und weniger kostspielige Vorrichtung zu schaffen, die darüber hinaus auch an einem Meßgerät mit mehrfachen Meßbereichen anwendbar ist und ferner als Steuersystem, beispielsweise zum Konstanthalten eines veränderlichen Wertes, wie z. B. einer Temperatur, eines Druckes oder einer Spannung, verwendbar ist.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß eine umlaufende Welle für den Antrieb des Schreibstiftes und eine mit dieser koaxial angeordnete Welle des Zeigers die zusammenwirkenden Teile einer aus einer Lichtquelle, einem oder zwei Spiegeln und einer lichtempfindlichen Zelle bestehenden Abtastvorrichtung tragen, die bei jedem Umlauf der Welle einen elektrischen Impuls dem Schreibstift zuleitet, der auf dem Aufzeichnungsband eine Markierung erzeugt, deren Lage die augenblickliche Winkelstellung des Zeigers kennzeichnet.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform trifft der Lichtstrahl der Lichtquelle längs eines ersten Pfades auf einen auf der Welle des Zeigers angeordneten ersten Spiegel und wird von diesem in einen zweiten Pfad reflektiert, dessen geometrischer Ort infolge des Umlaufes der Welle eine derselben zugeordnete Drehfläche ist, so daß er bei Erreichen derjenigen Einstellung der Welle, die der Winkelstellung des Zeigers entspricht, auf einen zweiten, auf der Welle in einem Abstand und in dem geometrischen Ort des zweiten Pfades bewegbar angeordneten Spiegel auftrifft. Von letzterem wird der Lichtstrahl reflektiert und dann längs eines dritten Pfades zurück zu dem ersten Spiegel zur nochmaligen Reflexion längs eines feststehenden vierten Pfades zu der lichtempfindlichen Zelle- geleitet wird, die, beeinflußt durch die auffallenden Lichtstrahlen, elektrische Impulse zur Erregung des Schreibstiftes erzeugt. Vorzugsweise liegen die Lichtquelle und die lichtempfindliche Zelle sowie die Drehachse der Zeigerwelle in einer Ebene.
Ein großer Vorteil des Systems - abgesehen von der Tatsache, daß es in der Herstellung weit weniger kostspielig als Systeme der bekannten Art ist - besteht darin, daß es sich gut für eine mehrstufige Aufzeichnung eignet, bei welcher der gesamte Bereich, der aufgezeichnet werden kann, in eine Mehrzahl von Unterbereichen oder Zonen unterteilt wird und der Aufzeichnungsstreifen derart bemessen ist, daß seine Breite nur eine Zone anstatt des gesamten Bereiches deckt. Mit dem System der vorliegenden Erfindung ist es dann sehr einfach, eine automatische Schalteinrichtung anzuordnen, welche bewirkt, daß das Auf= zeichnungsgerät auf die nächste Zone umgeschaltet wird, wenn der aufzuzeichnende Wert aus der vorhergehenden Zone herausläuft... Eine mehrstufige Aufzeichnung gestattet eine schärfere. und .genauere Registrierung und/oder die Benutzung eines schmaleren Aufzeichnungsstreifens.
Das gleiche Prinzip, auf dem sich eine Umschaltung von einer Zone auf die andere aufbaut, ist auch anwendbar, um eine automatische Steuerung des aufzuzeichnenden Wertes zu erzeugen, so z. B. wenn die Temperatur eines Ofens nicht nur aufgezeichnet, sondern auch automatisch zwischen bestimmten Grenzen gehalten werden soll.
Weitere Merkmale der Erfindung sind durch die Unteransprüche gekennzeichnet.
Die Erfindung ist an Hand der Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen stellen dar Fig. 1 schaubildlich schematisch ein vollständiges Aufzeichnungs- und Steuersystem, das gemäß der Erfindung ausgebildet ist, Fig. 2 eine Seitenansicht auf die optischen Elemente des Systems der Fig. 1, Fig.3 einen Querschnitt nach Linie III-III der Fig.2. Fig. 4 eine Seitenansicht auf eine abgewandelte Ausführungsform des optischen Systems und Fig. 5 schaubildlich schematisch eine Abwandlung eines Teiles des Systems.gemäß Fig. 1.
Das in Fig. 1 dargestellte Aufzeichnungsgerät enthält ein Meßgerät 10 von bekannter Art mit einer Welle 11, die einen Zeiger 12 trägt, der über einer Skala 13 spielt, und vermittelt eine unmittelbare Ablesung der Winkelstellung der Welle 11 in Einheiten der Temperatur, der Stromstärke, der Spannung, d. h. der zu messenden physikalischen Größe. Die Welle 11 wird im nachfolgenden als das Leitelement bezeichnet, dessen Winkelstellung aufgezeichnet werden soll.
Dieses Leitelement 11 ist mit einem abtastenden Aufzeichnungsgerät 15 zur Herstellung einer laufenden Aufzeichnung und einer Vorrichtung kombiniert, um das Aufzeichnungsgerät einmal während jeder Abtastbewegung seines Schreibstiftes 16 quer über das Aufzeichnungsblatt 17 in einer Stellung auf diesem zu erregen, die der Winkelstellung zu jenem Zeitpunkt des Leitelementes 11 entspricht.
Das abtastende Aufzeichnungsgerät 15 kann von irgendeiner bekannten Art sein. Das Aufzeichnungsgerät 15, das in der Fig. 1 dargestellt ist, ist nach der Art der bekannten Impulsregistriergeräte eingerichtet, bei denen der Schreibstift 16 durch das eine Ende eines federnden Drahtes oder Streifens 18 gebildet ist, dessen anderes Ende an einem umlaufenden Teil 19 befestigt ist, der ständig entgegen dem Uhrzeigersinn von einer Welle 20 gedreht wird, die durch Riemenscheiben 21 und 22 und einen Riemen 23 mit einem Antriebsmotor 24 gekuppelt ist. Während eines Teiles jeder Umdrehung wickelt der umlaufende Teil 19 den Draht 18 um sich selbst, wodurch der Schreibstift 16 mit gleichförmiger Geschwindigkeit quer über das Aufzeichnungsblatt 17 bewegt wird. Während des restlichen Teiles jedes Umlaufes wird das eine Ende des Streifens 18 durch eine geschlossene Bahn 25 von der Ablaufkante des Aufzeichnungsblattes 17 zurück zu der Auflaufkante geführt, um die Abtastbewegung zu wiederholen. Das Aufzeichnungsblatt 17 ist als ein Streifen dargestellt, der langsam über einen Rollentisch 27 von einer nicht dargestellten Vorratsrolle auf eine Aufwickelrolle 28 aufgewickelt wird, die von einem Motor 29 angetrieben wird. Das Aufzeichnungsgerät ist ferner mit vier festen Schreibstiften 30, 31, 32 bzw. 33 ausgestattet, von denen jeweils einer erregt wird und eine fortlaufende gerade Linie auf dem -Aufzeichnung"sblatt 17 zieht, um die Zone der Werte anzuzeigen, die gerade aufgezeichnet wird. Das Aufzeichnungsblatt 17 kann ein Papier von bekannterArt sein, das von irgendeinem der Stifte 16, 30, 31, 32 oder 33 durch die Wirkung einer elektrischen Entladung durch das Papier hindurch zu dem Rollentisch 27 markiert wird, wobei der letztere geerdet ist, um den elektrischen Kreis zu schließen.
Der abtastende Schreibstift 16 wird, während er sich an einem Punkt auf seinem Wege quer über das Aufzeichnungsblatt 17 befindet, entsprechend der Winkelstellung des Leitelementes 11 in jenem Augenblick unter der Steuerung einer abtastenden Abgriffvorrichtung erregt, die einen Spiegel 35, der auf einem Arm 34 auf der Welle 20 angeordnet ist, einen Spiegel 36, der auf dem Leitelement 11 vorgesehen ist, eine Lampe 37 und eine lichtempfindliche Zelle 38 aufweist. Die Welle 20 ist koaxial mit dem Leitelement 11 angeordnet.
Das Licht, das von der Lampe 37 ausgestrahlt wird, trifft auf den Spiegel 36 und wird von ihm als ein Strahl 40 reflektiert, der hinsichtlich seiner Winkellage in Abhängigkeit von der Drehung des Leitelementes 11 abgelenkt wird. Während der Drehung des- Elementes 11 über ungefähr 180° ist der geometrische Ort des Strahles eine Umlauffläche, die einem Teil der Mantelfläche eines Kegels entspricht, dessen Achse mit der Achse des Elementes 11 und der Welle 20 zusammenfällt. Der Spiegel 35 ist so angeordnet, daß er sich in diesem geometrischen Ort dreht, -so daß. für einen Augenblick der Spiegel während jeder seiner Umdrehungen den Strahl 40 schneidet und diesen als einen Strahl 41 zurück auf den Spiegel36 reflektiert, von dem er als ein Strah142 in die lichtempfindliche Zelle 38 zurückgeworfen wird. Es ist daher offensichtlich, daß jeder Winkelstellung des Leitelementes 11 und des Spiegels 36 innerhalb eines gewissen Winkelbereiches eine entsprechende Winkelstellung der Welle 20 angeordnet ist, bei welcher der Spiegel 36 den Strahl 40 schneidet und dessen Reflexion in die lichtempfindliche Zelle bewirkt. Der Spiegel 35 ist so auf der Welle 20 in bezug auf den Schreibstift 16 angeordnet, daß er, während der Schreibstift über die mit einer Skalenteilung versehene Fläche des Aufzeichnungsblattes 17 streicht, über jenen Teil des geometrischen Ortes des Strahles 40 läuft, welcher der Bewegung des Meßgerätzeigers 12 über seine Skala entspricht. Wie weiter unten dargelegt ist, wird für jede regelmäßige Auslenkung des Elementes 11 die Winkelablenkung des Spiegels 35, die notwendig ist, um zu bewirken, daß er den Lichtstrahl 40 schneidet, doppelt so groß sein; aber diese Verdoppelung der Winkelbewegung kann durch die Gradeinteilung des Aufzeichnungsblattes 17 berücksichtigt werden.
Beim Auftreffen des Lichtstrahles 42 auf die lichtempfindliche Zelle 38 wird die letztere erregt, derart, daß ein kurzer Spannungsimpuls erzeugt wird, der über eine Verstärkerröhre 45 verstärkt und über einen Leiter 46 zu der geschlossenen Schreibstiftführungsbahn 25 geleitet wird; der Spannungsstoß wird an den Schreibstift 16 gelegt, welcher eine Markierung an einem Punkt auf dem Aufzeichnungsblatt 17 erzeugt, welcher der Querstellung des Schreibstiftes 16 in dem Augenblick des Auftreffens des Lichtstrahles 42 auf die Zelle 38 entspricht. Das abtastende System erfaßt die Einstellung des Meßgerätes 10 einmal während jeder Abtastbewegung und bewirkt eine Markierung auf demAufzeichnungsblatt 17 in Übereinstimmung hiermit. Obwohl die Aufzeichnungen in Form von Impulsmarkierungen auf dem Aufzeichnungsblatt 17 erzeugt werden, kann das letztere (durch den Motor 29) mit einer genügend geringen Geschwindigkeit angetrieben werden, so daß diese Punkte eine praktisch fortlaufende Linie 49-bilden, wenn dies gewünscht wird. Wenn das Leitelement 11 seine Stellung schnell ändert, sollte das abtastende System, um die gewünschte Genauigkeit bei der permanenten Aufzeichnung zu erlangen, schnell angetrieben werden. Bei vielen- praktischen Anwendungen jedoch ändert sich die Ablesung des Meßgerätes 10 sehr langsam, und es ist dann nicht notwendig, das abtastende System mit hoher Geschwindigkeit zu betreiben.
In der Praxis kann das Meßgerät 10 so gewählt werden, daß es jeden gewünschten Bereich von Meßwerten erfaßt, und das Aufzeichnungsblatt 17 kann in entsprechender Weise mit einer Gradeinteilung versehen werden. Für viele praktische Anwendungsgebiete kann jedoch die aufzuzeichnende Meßgröße einen verhältnismäßig hohen Wert haben, aber. verhältnismäßig geringen Schwankungen unterliegen; in einem solchen Falle würde eine Skala, die den vollen Bereich umfaßt, keine sehr genauen Ablesungen ergeben. Eine größere Genauigkeit ist dadurch erreichbar, däß das Meßgerät 10 und die Skala des Aufzeichnungsblattes 17 derart bemessen werden, daß nur ein Teil oder eine Zone des zu beherrschenden Gesamtbereiches erfaßt wird und daß dadurch eine größere Genauigkeit erreicht wird. Mit dem besonderen hier offenbarten System soll die Temperatur gemessen werden, und das Meßgerät 10 ist ein Voltmeter, das von einem Thermoelement 50 erregt wird, das an einem entfernten Ort, beispielsweise in einem Ofen, angeordnet sein kann. Eine Klemme des Thermoelementes 50 ist bei 51 geerdet, und die andere Klemme ist durch eine Leitung 52 mit einer Klemme 53 des Meßgerätes 10 verbunden. Die andere Klemme 54 des Meßgerätes 10 ist mit einer Leitung 55 verbunden, die wiederum über eine Bürste 56 mit der Schaltscheibe 57 eines Schalters 62 in Verbindung steht. Die Schaltscheibe 57 kann von einer Welle 64 in eine von vier Stellungen gedreht werden, bei denen sie einen von vier Kontakten 58, 59, 60 und 61 mit der Leitung 55 verbindet. Die Kontakte 58, 59, 60 und 61 sind mit Abgreifstellen eines Potentiometers 65 verbunden, dessen anderer Kontakt über einen kalibrierten Widerstand 66 und eine Spannungsquelle 67 geerdet ist, wodurch der Stromkreis zurück zu der geerdeten Klemme des Thermoelementes 50 geschlossen ist. Das obere Ende des Potentiometers, mit dem der Kontakt 58 verbunden ist, ist auch über eine Leitung 68 an Masse gelegt.
Wenn sich daher die Welle 64 in der zeichnerisch dargestellten Stellung befindet, wobei die bewegbare Kontaktscbeibe 57 des Schalters 62 auf dem festen Kontakt 58 liegt, ist das Meßgerät 10 in Serie mit dem Thermoelement 50 geschaltet und zeigt unmittelbar die von dem Thermoelement erzeugte Spannung an. Die volle Skalenablesung des Meßgerätes 10 entspricht 400°, und bei der dargestellten Einstellung kann das System Temperaturen bis zu 400° C anzeigen und aufzeichnen.
Wenn die Temperatur 400° C übersteigt und der Zeiger 12 die linke Grenze der Skala überschreitet, wird der Meßbereich der angezeigten und aufgezeichneten Temperaturen automatisch auf den" Bereich von 400 bis 800° C umgeschaltet.
Diese Umschaltung wird dadurch bewirkt, daß die Welle 64 gedreht wird und den bewegbaren Kontakt 57 des Schalters 62 auf den nächsten festen Kontakt 59 schaltet, wobei die Umschaltung durch eine Spule 70 ausgeführt wird, die einen Klinkenzahn 71 aufweist, der mit einem Sperrad 72 auf der Welle 64 in Eingriff kommt.
Die Spule 70 wird in Abhängigkeit von der Drehung der Welle 20 in eine Stellung entsprechend der außerhalb der Skala liegenden Stellung des Zeigers 12 durch einen Kommutator 74 auf der Welle 20 erregt. Der Kommutator 74 hat ein leitendes Segment 75, das ständig durch eine Bürste 76 mit der Leitung 46 verbunden ist, über welche die Impulse an den Schreibstift 16, geleitet werden. Das leitende Segment 75 des Kommuta-tors 74 streicht periodisch an zwei Bürsten' 77 und 78 vorbei und kommt mit ihnen in Kontakt. Die Bürste 78 ist durch eine Leitung 79 an den Eingang eines Verstärkers 80 gelegt, dessen Ausgang über eine Leitung 81 und über- die Wicklung der Spule 70 an Masse gelegt ist. Die Bürste 77 ist durch eine Leitung 83 mit dem Eingang eines zweiten Verstärkers 84 verbunden, dessen Ausgang über eine Leitung 85 und die Wicklung einer arideren Spule 86 an Mässe gelegt ist. Die Spule 86 hat einen Klinkenzahn 87, der mit einem Sperrad 88 auf der Welle 64 zusammenarbeitet und sie in einer Richtung entgegehgesetzt zu derjenigen dreht, in der sie durch die Spule 70 gedreht wird.
Die Bürsten 78- und 77 sind so angeordnet und das leitende Segment 75 ist so bemessen und ausgerichtet, daß sich das Segment 75, während der Stift 16 über die Gradeinteilung des Aufzeichnungsblattes 17 läuft, gerade zwischen den Bürsten 78 und 77 bewegt und mit keiner von ihnen in dem Augenblick Kontakt hat, wo der Schreibstift erregt wird. Wenn jedoch die Spannung, die von dem Thermoelement 50 auf das Meßgerät 10 geschaltet wird, auf einen Wert steigt, der die größte Skalenablesung des Meßgerätes und die größte Skalenablesung des Aufzeichnungsblattes 17 übersteigt, wird der Schreibstiftleiter 46 einen Augenblick nach dem Zeitpunkt erregt, wenn der Schreibstift 16 die rechte Kante der Skala auf dem Aufzeichnungsblatt 17 verläßt, und zu einem Zeitpunkt, wenn das leitende Segment des Kommutators 74 gerade begonnen hat, mit der Bürste 78 in Kontakt zu kommen, so daß der Spannungsimpuls über den Leiter 79 und über den Verstärker 80 an die Spule 70 gelegt und diese erregt wird, daß die Welle 64 über einen derartigen Winkelbereich geschwenkt wird, daß der bewegbare Kontakt 57 des Schalters 62 außer Kontakt mit der festen Kontaktstelle 58 und in Kontakt mit der festen Kontaktstelle 59 gebracht wird.
Das Potentiometer 65 hält den Kontakt 59 auf einem Potential entsprechend 400° C Temperatur an dem Meßgerät 10. Daher wirkt der Spannung, die von dem Thermoelement 50 zu der Klemme 53 des Meßgerätes. 10 geliefert wird, ein Potential entsprechend 400° C entgegen; das von dem Potentiometer an die Klemme 54 gelegt wird. Da das Meßgerät 10 die Differenz zwischen den beiden an seinen Klemmen angelegten Potentialen anzeigt, wird sich der Zeiger zurück auf die Null-Marke der Skala bewegen und dann Temperaturen von 400 bis 800° C aufzeichnen.- Es folgt daraus, daß der Schreibstift 16 bei der Null-Kante der Skala anstatt bei der 400°-Kante -zu zünden beginnt. und nun in dem Bereich oder der Zone von 400 bis 800° C aufzeichnen wird. Es ist bei einem Instrument dieser Art äußerst wünschenswert, daß die Aufzeichnung deutlich zeigt, in welchem Wertbereich sie gerade arbeitet. Zu diesem Zwecke sind die vier festen Schreibstifte 30, 31, 32 und 33 an dem Aufzeichnungsgerät angeordnet. In der unteren Bereichsstellung der Welle 64 verbindet ein auf dieser angeordneter Schalter 90 die Schreibstiftbahn 25 über einen Leiter 91, eine feste Bürste 92, einen bewegbaren Kontakt 93 und einen festen Kontakt 94 des Schalters 90 mit dem Schreibstift 30, so daß er gleichzeitig mit der Erregung des abtastenden Schreibstiftes 16 erregt wird und eine fortlaufende Linie 96 auf dem Aufzeichnungsblatt 17 zieht, deren Stellung anzeigt, daß die Temperatur in dem Bereich von 0 bis 400° C liegt. Die anderen drei Schreibstifte 31, 32 und 33 sind mit Kontakten 97, 98 bzw. 99 des Schalters 90 verbunden, so daß, wenn die Einrichtung in einem höheren Bereich arbeitet, der entsprechende Schreibstift erregt wird und eine fortlaufende Linie in einer anderen seitlichen Lage auf dem Aufzeichnungsblatt 17 zieht, wobei ihre Lage den höheren Bereich anzeigt, in welchem die Aufzeichnung gerade vorgenommen wird.
Wenn die Temperatur, die gerade gemessen wird, von einem höheren Bereich zu einem niedrigeren Bereich abnimmt, kommt der leitende Kontakt 75 des Kommutators 74 in Kontakt mit der anderen Bürste 77 in dem Augenblick, wenn der Schreibstift 16 vor der Null-Linie auf dem Blatt 17 zündet, wodurch die Spule 86 erregt wird und die Welle 64 um einen Schritt herunter auf die nächstniedrigere Zone oder den nächstniedrigeren Bereich fortschaltet.
Wenn ein zusätzlicher Kommutator 100 auf der Welle 20 angeordnet ist, kann eine automatische Steuerung eines Ofens erreicht werden, um seine Temperatur innerhalb bestimmter Grenzen aufrechtzuerhalten. Dieser Kommutator 100 hat ein leitendes Segment 101, das ständig durch eine Bürste 102 mit der Schreibstiftleitung 46 verbunden ist, so daß es immer einen Impuls empfängt, wenn der Schreibstift erregt wird. Mit dem Segment 101 arbeiten zwei Bürsten 103 bzw. 104 zusammen. Das Segment 101 hat eine derartige Umfangsausdehnung und ist so in der Phase gelegt, daß es bei normaler Temperatur zwischen den Bürsten 103 und 104 in dem Augenblick liegt, wenn der Zündimpuls eintritt. Wenn jedoch die Temperatur des Ofens über einen normalen Wert ansteigt, wird das Segment 101 mit der Bürste 103 zu dem Zeitpunkt in Kontakt liegen, wenn der Impuls auftritt. Andererseits wird das Segment 101, wenn die Temperatur des Ofens unter einen normalen Wert fällt, im Augenblick des Auftretens des Impulses in Kontakt mit der Bürste 104 liegen. Der Impuls der Bürste 103 kann dazu benutzt werden, die Temperatur des Ofens zu vermindern, und der Impuls an der Bürste 104 kann dazu dienen, die Temperatur des Ofens zu erhöhen. Eine einfache Methode hierfür besteht darin, die Bürste 103 über einen Verstärker 105 mit einer Relaisspule 106 und die Bürste 104 über einen Verstärker 107 mit einer Relaisspule 108 zu verbinden. Eine Erregung der Spule 108 zieht einen Anker 108 a in Kontakt mit einem Kontakt 108 b, der einen Kreis mit dem Ofensteuersystem schließt, das die Temperatur erhöhen wird. Der Anker 108a ist gegen den Kontakt 108 b durch einen Anker 106 a verblockt, der mit der Relaiswicklung 106 dahin zusammenarbeitet, daß dadurch eine Rückkehr des Ankers 108 a verhindert wird. Wenn die Relaiswicklung 106 erregt wird, wird der Anker 106 a unter dem Anker 108a herausgezogen und ihm ermöglicht, von dem Kontakt 108 b abzufallen und den Kreis zu öffnen, wodurch eine Erhöhung der Ofentemperatur bewirkt wird.
Der Bogenbereich des Kommutatorsegmentes 101 bestimmt die Abweichung von der normalen Temperatur, die erforderlich ist, um die Relais 106 und 108 zu betätigen, und die tatsächliche Temperatur innerhalb irgendeines der vier 400°-Bereiche kann innerhalb enger Grenzen durch eine Dreheinstellung der Bürsten 103 und 104 geregelt werden.
Zur Auswahl des Bereiches, in welchem die automatische Steuerung arbeiten soll, sind ein Handschalter 110 und ein damit zusammenarbeitender Schalter 111 angeordnet, der von der Welle 64 betätigt wird. Der Schalter 110 hat einen bewegbaren Kontakt, der über eine Bürste 112 mit der allgemeinen Rückführungsleitung 114 der Relais 106 und 108 verbunden ist, und der Schalter 111 hat einen bewegbaren Kontakt 115, der über eine Bürste 116 mit der geerdeten Leitung 68 verbunden ist. Der Schalter 110 hat vier feste Kontakte 117, 118, 119 bzw. 120, die mit vier festen Kontakten 121, 122, 123 und 124 des Schalters 111 verbunden sind. Es ist offenbar, daß durch Einstellen des Handschalters 110 für den Bereich in dem eine automatische Steuerung bewirkt werden soll, die Betätigungskreise für die Steuerrelais 106 und 108 durch den Schalter 111 in den anderen drei Bereichen geöffnet werden, und es kann keine falsche Betätigung der Relais in diesen Bereichen vorkommen.
Der Verstärker 45 ist vorzugsweise so eingerichtet, daß er einen einzigen kurzen Impuls in Abhängigkeit von dem Beginn des Spannungsimpulses in der Fotozelle 38 erzeugt, so daß der Impuls, der an den Schreibstift 16 gelegt wird, nur für einen Augenblick wirksam ist und nur einen Punkt auf dem Aufzeichnungsblatt 17 unabhängig von der Dauer der Erregung. der Fotozelle 38 durch den Lichtstrahl 42 erzeugt. Dies beseitigt die Notwendigkeit der Benutzung eines schmalen oder scharf zusammengefaßten Lichtstrahles und einer kleinen Öffnung in der Fotozelle. In dein dargestellten Kreis ist die Röhre 45 ein Thyratron, bei dem eine Gitterspannungsbatterie 451 ein negatives Potential über einen Widerstand 452 an das Gitter 45 a der Röhre 45 legt, wobei das negative Potential ausreicht, um die Röhre zu sperren. Wenn die Fotozelle 38 durch den Lichtstrahl erregt wird, wird sie leitend und legt einen positiven Impuls von einer Batterie 453 über einen Kondensator 454 an das Steuergitter der Röhre 45, wodurch die letztere leitend gemacht wird und einen Kondensator 455 plötzlich zur Entladung bringt, der zwischen die Anode 45 b und die Kathode 45 c über einen Widerstand 457 gelegt ist. Die sich ergebendeSpannung, die für einen Augenblick über den Widerstand 457 erzeugt wird, wird an die Schreibstiftleitung 46 gelegt. Der Kondensator 455 wird von einer Spannungsquelle 458 über einen Widerstand 459 wieder aufgeladen, der so groß ist, daß der Strom in der Röhre 45 nach der Entladung des Kondensators 455 gelöscht wird.
Wie am deutlichsten in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist, sollte die Ebene des Spiegels 36 auf der Leitwelle die Drehachse enthalten, damit der geometrische Ort des Strahles 40 eine Kegelfläche wird, die symmetrisch in bezug auf die Drehachse des Leitelementes liegt. Die Lampe 37 und die Fotozelle 38 sollten ihre optischen Achsen in einer gemeinsamen Ebene haben, welche die Drehachsen der Wellen 11 und 20 enthält, und der Spiegel 35 sollte normal zu einer Axialebene der Wellen 11 und 20 liegen, so daß der Strahl 41 auf den Spiegel 36 in seiner Achse trifft. Es ist wün- @schenswert, wenn auch nicht wesentlich, die Lampe ,und die Fotozelle symmetrisch auf gegenüberliegenden Seiten der Drehebene des Spiegels 35 derart anzuordnen, daß diese Ebene den in der Längsrichtung liegenden Mittelpunkt des Spiegels 36 schneidet. Dies wird dadurch möglich gemacht, daß der Spiegel 35 auf ,einem Ring 34a gelagert ist, der mit der Welle 20 durch eine oder mehrere Speichen 34 b (Fig. 3) verbunden ist, die so angeordnet sind, daß sie die Lichtstrahlen während des Aufzeichnungsanteiles des Zyklus nicht behindern. In diesem Zusammenhang ist daran zu erinnern, daß der Aufzeichnungsbogen des Spiegels 35 doppelt so groß ist wie derjenige des Spiegels 36 und der Meßgerätewelle 11, wobei der letztere Bogen selbst höchstens 100° sein kann.
Fig. 4 stellt eine Abwandlung des optischen Systems dar, bei welcher der wirksame Bogen der -Welle 20 der gleiche ist wie derjenige der Welle 11. Bei dieser Anordnung ist die Lampe 37 auf dem Arm 34 angeordnet, die Fotozelle ist fest zwischen den Wellen 20 und 11 und koaxial zu ihnen angeordnet, so daß der geometrische Ort des Strahles 39a von der Lampe eine Kegelfläche ist, deren Spitze in dem Mittelpunkt des Spiegels 36 liegt, und der Spiegel 36 ist so winklig in bezug auf die Achse der Welle 11 ausgerichtet, daß in entsprechenden Stellungen der Wellen 20 und 11 der Strahl 39a in die Fotozelle reflektiert wird.
Das System der Fig.4 hat den Vorteil, daß der wirksame Bogen der Welle 20 (und des Aufzeichnungsgerätes 15) vermindert wird; es kann aber wegen der Größe der Lampe und der Fotozelle und der Notwendigkeit, die Lampe über sich bewegende Kontakte zu erregen, so z. B. einen isolierten Kontakt 201 auf der Welle 20 und eine feste Bürste 202, weniger wün-,schenswert für die Ausführung sein.
Eine mechanische Ausführung zur Verminderung des wirksamen Winkels der Aufzeichnungswelle ist in Fig. 5 gezeigt. Hier sind.. der Schreibstift des Aufzeichnungsgerätes 15 und die Kommutatoren 74 und 100 auf einer Welle 210 angeordnet, die räumlich getrennt von der Welle 20 ist, die den umlaufenden Spiegel 35 trägt und koaxial mit der Leitwelle 11 des Meßgerätes ist, die den Spiegel 36 trägt. Das optische mit den Spiegeln 35 und 36 verbundene System ist identisch mit demjenigen gemäß Fig. 1. Die Welle 20 ist parallel zu der Welle 210 und im Abstand über ihr angeordnet, und die beiden Wellen werden in entgegengesetzten Richtungen mit verschiedenen Drehzahlen durch ein motorgetriebenes Stirnrad 215 angetrieben, das mit einem Zahnrad 216 auf .de r..Welle 210 und mit einem lose gelagerten Zwischenrad 217 kämmt, das seinerseits mit einem Zahnrad 218 auf der Welle 20 im Eingriff steht. Indem das Zahnrad 216 doppelt so groß im Durchmesser gemacht wird wie das Zahnrad 218, kann der Aufzeichnungsbogen der Schreibstiftwelle 210 gleich demjenigen der Leitwelle 11 gemacht werden. Die doppelte Drehzahl der Welle '20 bewirkt, daß der Schreibstift zweimal bei jedem Zyklus zwar in einem Abstand von 180° zündet, aber bei einer Zündung befindet sich der Schreibstift außerhalb des Aufzeichnungsblattes, so daß kein Fehler eingeführt wird.
In den Fig. 1 und 4 liest das Meßgerät 10 von rechts nach links, während die Aufzeichnung von links nach rechts erfolgt. Für viele Anwendungsgebiete ist dies nicht zu beanstanden; aber das Zwischenrad 217 ist (Fig. 5) vorgesehen, um die Richtung der Welle 20 umzukehren und zu veranlassen, daß sowohl das Meß-,gerät als auch das Aufzeichnungsgerät in der gleichen Richtung abzulesen sind.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Vorrichtung zum Aufzeichnen der Winkelstellung des Zeigers eines Meßgerätes, bei welcher der Zeiger derart mit einem Aufzeichnungsmechanismus zusammenwirkt, daß der Schreibstift bei jeder Bewegung quer über das Aufzeichnungsband einen kurzen Spannungsimpuls erhält; wenn er- auf dem Aufzeichnungsband eine der augenblicklichen Winkelstellung des Zeigers entsprechende Lage erreicht, dadurch gekennzeichnet, daß eine umlaufende Welle (20) für den Antrieb des Schreibstiftes (16) und eine mit dieser koaxial angeordnete Welle (11) des Zeigers (12) die zusammenwirkenden Teile einer aus einer Lichtquelle (37), einem oder zwei Spiegeln (35, 36) und einer lichtempfindlichen Zelle (38) bestehenden Abtastvorrichtung tragen, die bei jedem Umlauf der Welle (20) einen elektrischen Impuls dem Schreibstift (16) zuleitet, der auf dem Aufzeichnungsband (17) eine Markierung erzeugt, deren Lage die augenblickliche Winkelstellung des Zeigers (12) kennzeichnet.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtstrahl der Lichtquelle (37) längs- eines ersten Pfades (39) auf einen auf der Welle (11) des Zeigers (12) angeordneten ersten Spiegel (36) trifft und von diesem in einen zweiten Pfad (40) reflektiert wird, dessen geometrischer Ort infolge des. Umlaufes der Welle (11) eine derselben zugeordnete Drehfläche ist, so daß ex bei Erreichen derjenigen Einstellung der Welle (20), die der Winkelstellung des Zeigers (12) entspricht, auf einen zweiten, auf der Welle (20) in einem Abstand und in dem geometrischen Ort des zweiten Pfades (40) bewegbar angeordneten Spiegel (35) auftrifft, und daß der Lichtstrahl, von letzterem reflektiert, dann längs eines dritten Pfades (41) zurück zu dem ersten Spiegel (36) zur nochmaligen Reflexion längs eines feststehenden vierten Pfades (42) zu der lichtempfindlichen Zelle (38) geleitet wird, die, beeinflußt durch die auffallenden Lichtstrahlen, elektrische Impulse zur Erregung des Schreibstiftes (16) erzeugt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (37) und die lichtempfindliche Zelle (38) sowie die Drehachse der Welle (11) in einer Ebene liegen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Spiegelebene (36) in der Drehachse der Zeigerwelle (11) liegt und der zweite Spiegel (35) normal zu einem Radius der Drehachse angeordnet ist, während die Lichtquelle (37) und die lichtempfindliche Zelle (38) symmetrisch zu der etwa durch die Mitte des ersten Spiegels (36) gehenden Drehebene des zweiten Spiegels (35) angeordnet sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (11) die Zeigerachse eines elektrischen Gleichstrommeßgerätes (10) ist, welches einen Meßbereich entsprechend dem vorbestimmten Bewegungsbogen des Zeigers (12) hat, und daß das Aufzeichnungsband diesem Potentialbereich zugeordnete untere und obere Aufzeichnungsgrenzen besitzt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch Schaltmittel (62, 70, 86, 74) einschließlich eines Schalters (62), der auf zwei Stellungen umschaltbar ist und in der einen Stellung die Eingangsklemmen des elektrischen Meßgerätes (10) direkt mit einem Meßgeber (50) entsprechender Polarität verbindet, dessen Meßspannung aufgezeichnet werden soll, und der in der zweiten Stellung die Eingangsklemmen des Meßgerätes (10) in Serienschaltung mit diesem Meßgeber und einer Hilfsspannungsquelle (66) mit einer abgeglichenen Spannung entgegengesetzter Polarität, jedoch mit dem gleichen Spannungswert, wie er durch den Spannungsmeßbereich des Anzeigemeßgerätes (10) bestimmt ist, verbindet.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmittel (62, 70, 86, 74) weiterhin eine elektromagnetische Vorrichtung (70) zum Verstellen des Schalters (62) in seine zweite Stellung, eine zweite elektromagnetische Vorrichtung (86) zum Verstellen des Schalters (62) in seine erste Stellung sowie einen Hauptschalter (74) umfassen, der durch die Antriebsmittel für den Schreibstift (16) in zeitlicher Abhängigkeit hiervon zum Verbinden des Schreibstiftes (1'6) mit der ersten elektromagnetischen Vorrichtung (70) betätigt wird, wenn der Schreibstift (16) die obere Aufzeichnungsgrenze des Aufzeichnungsbandes (17) kreuzt, und zum Verbinden mit der zweiten elektromagnetischen Vorrichtung (86), wenn der Schreibstift (16) die untere Aufzeichnungsgrenze des Aufzeichnungsbandes kreuzt, so daß eine Erregung der Schreibstifte (16) während seiner Bewegung außerhalb der Aufzeichnungsgrenzen des Aufzeichnungsbandes (1'7) eine der elektromagnetischen Vorrichtungen (70, 86) betätigt, welche das Potential verändern, das an dem elektrischen Meßgerät angelegt wird, wodurch die Lage der Markierung zu der anderen Aufzeichnungsgrenze des Aufzeichnungbandes (17) verschoben wird. B.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Paar von festen Schreibstiften (30, 31) in Schreibstellung zu dem Aufzeichnungsband (17) nebeneinander angeordnet sind und daß eine Umschalteinrichtung (90) vorhanden ist, die durch die elektromagnetischen Vorrichtungen (70, 86) zur Erregung der ortsfesten Schreibstifte (30, 31) in entsprechenden Stellungen des Hauptschalters (74) betätigt wird.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schreibstift (16) auf einem umlaufenden Teil (19) angeordnet ist, der mit der Welle (20), die den zweiten Spiegel (35) trägt, direkt gekuppelt ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schreibstift (16) auf einem umlaüfeiiden Teil (19) angeordnet ist, der mit der Welle (20), die den zweiten Spiegel (35) trägt, durch - mechanische Kupplungsmittel (216, 215, 217, 218) gekuppelt ist, so daß der Schreibstift (16) mit der halben Geschwindigkeit des zweiten Spiegels (35) umläuft.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (100, 106, 106a, 108, 108a) zur selbsttätigen Steuerung der aufzuzeichnenden Größe vorgesehen sind und einen umlaufenden Schalter (100) mit einem ersten Kontakt (102), der an den Schreibstift (16) angeschlossen ist, und einem zweiten Kontakt (104) umfassen, der an Mittel (108) angeschlossen ist, die auf einen Spannungsimpuls zur Betätigung einer Steuerung (108a) in Abhängigkeit von der aufzuzeichnenden Größe ansprechen, derart, daß der erste und zweite Kontakt (102, 104) periodisch in Phase mit der Bewegung des Schreibstiftes (16) durch eine vorbestimmte Stellung in seinem Weg geschlossen werden, so daß bei Erregung des Schreibstiftes (16) in der vorbestimmten Stellung die Steuerung (108a) betätigt wird.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der umlaufende Schalter (100) einen dritten Kontakt (103) aufweist, der mit auf einen Spannungsimpuls zur Betätigung einer zweiten Steuerung (106a) in Abhängigkeit von der aufzuzeichnenden Größe ansprechenden Mittel (106) verbunden ist, derart, daß der erste und dritte Kontakt (102, 103) periodisch in Phase mit der Bewegung des Schreibstiftes (16) durch eine zweite vorbestimmte Stellung, die von der obenerwähnten Stellung abweicht, geschlossen werden, so daß bei Erregung des Schreibstiftes (16) beim Erreichen der zweiten vorbestimmten Stellung die zweite Steuerung (106a) betätigt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 5-76 268, 584 954; USA.-Patentschrift Nr. 2 393 186.