DE127242C

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Publication number: DE127242C
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Description

KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT,PATENT OFFICE,

Ein guter Registrirapparat soll nach Möglichkeit continuirlich aufzeichnen und allen Schwankungen der betreffenden elektrischen Gröfse aperiodisch folgen. Der Herstellung eines solchen Apparates stehen besondere Schwierigkeiten bezüglich der Verbindung des elektrischen Mefsgeräthes mit dem mechanischen, die Registrirung ausführenden Theile des Apparates entgegen. Diese Schwierigkeiten sind in überaus einfacher Weise in dem nachfolgend beschriebenen elektrischen Registrirapparate gelöst, welcher den Zweck hat, den zeitlichen Verlauf von Stromstärke und Spannung in Gleichstromnetzen auf einem gleichmäfsig bewegten Papierstreifen continuirlich aufzuzeichnen.A good recorder should, if possible, record continuously and all Fluctuations in the relevant electrical quantity follow aperiodically. The production Such an apparatus are particularly difficult to connect to electrical measuring device with the mechanical part which carries out the registration of the apparatus. These difficulties are in an extremely simple manner electrical recorders described below, which has the purpose of the temporal course of current strength and voltage in direct current networks on one to continuously record evenly moving strips of paper.

Der Apparat besitzt ein eigenartiges elektrisches Mefsgeräth mit feststehendem permanenten Magneten, d. h. ein permanenter Magnet mit neben einander angeordneten Polschuhen trägt auf einem derselben eine Stromwicklung, welche dem in dem magnetischen Zwischenräume befindlichen magnetischen Gleitstücke eine der Stromstärke entsprechende Verschiebung ertheilt.The apparatus has a peculiar electrical measuring device with a fixed permanent one Magnets, d. H. a permanent magnet with pole pieces arranged next to each other carries a current winding on one of them, which corresponds to the magnetic in the magnetic gaps Sliders are given a displacement corresponding to the strength of the current.

Der näheren Beschreibung der Erfindung ist die in der beiliegenden Zeichnung dargestellte Ausführungsform zu Grunde gelegt.The more detailed description of the invention is shown in the accompanying drawing Embodiment is based.

Durch einen oder mehrere feste permanente Magnete wird zwischen zwei neben einander angeordneten Polschuhen α und b ein magnetisches Feld erzeugt. Der obere Polschuh α ist seiner Länge nach mit einer Stromwicklung c umgeben und besitzt entweder einen derartigen Längsschnitt oder eine solche Neigung zu dem unteren unbewickelten Polschuh, dafs von dem einen Ende der Wicklung an, in Fig. ι von dem linken an, nach dem anderen (rechten) Ende zu die Intensität des Feldes stetig und gleichmäfsig abnimmt. Während nun der unbewickelte Polschuh b einen regelmäfsigen viereckigen Querschnitt besitzt, ist der bewickelte an der Innenseite convex gestaltet, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist. Es hat dies den Zweck, das intensivste Feld genau in der Mitte zwischen beiden Polschuhen in ihrer Längsrichtung zu erzeugen. Zwischen beiden Polschuhen, und zwar auf dem unteren ruhend, befindet sich eine Kugel aus weichem Eisen, welche das magnetische Gleitstück bildet.One or more fixed permanent magnets generate a magnetic field between two adjacent pole pieces α and b. The upper pole piece α is surrounded along its length by a current winding c and has either such a longitudinal section or such an inclination towards the lower unwound pole piece that from one end of the winding, in FIG. 1 from the left, to the other (right) end to the intensity of the field decreases steadily and evenly. While the unwound pole shoe b has a regular square cross section, the wound pole shoe b has a convex shape on the inside, as can be seen from FIG. The purpose of this is to create the most intense field exactly in the middle between the two pole pieces in their longitudinal direction. Between the two pole pieces, resting on the lower one, there is a ball made of soft iron, which forms the magnetic slide.

Soweit betrachtet stellt der Apparat ein modificirtes Ampere- oder Voltmeter für Gleichstrom dar mit einem als Kugel ausgebildeten, beweglichen System. Für den Gebrauch als Amperemeter kann man die Stromwicklung c entweder in bekannter Weise in Nebenschlufs zu äufseren, constanten Widerständen legen, oder aber man sendet den Strom, da die Wicklung ja ruht, ungetheilt durch die entsprechend stärker dimensionirte Wicklung.So far the apparatus is a modified ammeter or voltmeter for direct current with a movable system designed as a sphere. For use as an ammeter, the current winding c can either be connected to external, constant resistances in a known manner, or the current, since the winding is at rest, can be sent undivided by the correspondingly larger winding.

Dieses Mefsgeräth ergiebt nun durch Verbindung mit einem Uhrwerk, welches einen Papierstreifen und ein Farbband bewegt, einen überaus einfachen Registrirapparat für Stromstärken und Spannungen bei Gleichstrom.This Mefsgeräth now gives by connection with a clockwork, which one Moving strips of paper and a ribbon, an extremely simple recorder for currents and voltages with direct current.

Ein in der Fig. 2 (die einen Querschnitt des Apparates darstellt) nicht weiter verbildlichtes Uhrwerk zieht den gelochten Registrirstreifen e vermittelst eines Zahnrades über die Transporträder g und h von der Walze i ab. Auf seinem Wege zwischen den beiden Rä-A clockwork, not shown in further detail in FIG. 2 (which shows a cross section of the apparatus), pulls the perforated registration strip e from the roller i by means of a gearwheel via the transport wheels g and h . On his way between the two wheels

eiern g und h läuft der Papierstreifen über den unteren Polschuh b und auf dem ebenfalls von den Rädern getragenen Farbbande k, das von dem Papierstreifen durch Reibung mitgenommen wird.With g and h , the paper strip runs over the lower pole piece b and on the ribbon k, which is also carried by the wheels and which is carried along by the paper strip through friction.

Die Wirkungsweise des Apparates ist folgende :The mode of operation of the device is as follows:

Im stromlosen Zustande wird sich die Eisenkugel d stets in den Punkt gröfster magnetischer Intensität einstellen, d. h. dort, wo der obere Polschuh mit seinem convexen Theil dem anderen Polschuh am nächsten steht (Fig. ι). Durchfliefst nun ein Strom die Stromwicklung c in der durch den Pfeil angegebenen Richtung, so erleidet die Kugel unter dem doppelten Einflüsse des magnetischen Feldes und des Stromes eine Verschiebung nach der rechten Seite. Die Gröfse der Verschiebung kann man durch entsprechende Gestaltung oder Anordnung des oberen Polschuhes der Stromstärke genau proportional machen. Anderenfalls erhält man eine rein empirische Scala.In the currentless state, the iron ball d will always be at the point of greatest magnetic intensity, that is, where the upper pole piece with its convex part is closest to the other pole piece (Fig. 1). If a current now flows through the current winding c in the direction indicated by the arrow, the ball suffers a shift to the right under the double influence of the magnetic field and the current. The magnitude of the shift can be made exactly proportional to the current strength by appropriate design or arrangement of the upper pole piece. Otherwise you get a purely empirical scale.

Auf die Kugel wirken aufser der seitlich verschiebenden Stromkraft noch die einander entgegengesetzten magnetischen Anzugskräfte der beiden Pole sowie die Schwerkraft ein; die Kugel wird sich jedoch einmal infolge der Schwerkraft und dann auch infolge der gröfseren Nähe des unteren Poles, von welchem sie. nur durch das dünne Registrirpapier und das ebenfalls dünne Farbband getrennt ist, auf dem unteren Polschuh bewegen, und zwar stets längs beider Polschuhe auf einer geraden Linie, welche die »Bewegungslinie« heifsen möge. Es ist dies eine Folge der vorbeschriebenen magnetischen Anordnung der beiden Pole, in Sonderheit der convexen Gestalt des oberen Polschuhes. Die Kugel wird durch die magnetischen Kräfte auf ihrer Bewegungslinie wie durch elastische Fäden festgehalten. In addition to the laterally shifting current force, the other forces also act on the ball opposing magnetic attraction forces of the two poles as well as the force of gravity; however, the ball will move once as a result of gravity and then as a result of closer to the lower pole from which it. only through the thin registration paper and the also thin ribbon is separated, move on the lower pole piece, and always along both pole pieces on a straight line, which is the "line of movement" heifsen may. This is a consequence of the magnetic arrangement of the above-described both poles, in particular the convex shape of the upper pole piece. The ball will held by the magnetic forces on their line of movement as if by elastic threads.

Papier und Farbband werden dauernd zwischen Kugel und Polschuh vorwärts transportirt. Ist der Apparat in Thätigkeit, d. h. geht die Kugel d unter dem Einflufs des in der Windung c fliefsenden Stromes den Stromschwankungen entsprechend auf ihrer Bewegungslinie hin und her, während gleichzeitig unter ihr Papier und Farbband durchgezogen werden, so ist das magnetische Gleitstück zwei Kräften ausgesetzt, welche es nach zwei zu einander senkrechten Richtungen fortzuziehen bestrebt sind. Lediglich infolge seiner Kugelgestalt kann das bewegliche System auf einer vorgeschriebenen Bahn bleiben, ohne in seiner freien Beweglichkeit auf dieser Bewegungslinie durch die zweite Kraft, durch das Papierband dargestellt, behindert zu werden. Im Gegentheil, die dauernde Bewegung des Registrirstreifens unter der Kugel bewirkt, dafs dieselbe auch den kleinsten Schwankungen der elektrischen Gröfse genau folgen wird und nicht an irgend einem Punkte infolge irgend welcher variablen Reibungsverhältnisse haften bleibt, ein Fall, welcher bei ruhender Unterlage leicht eintreten könnte.Paper and ribbon are constantly transported forward between the ball and the pole piece. If the apparatus is in action, that is, the ball d moves back and forth on its line of motion under the influence of the current flowing in the winding c, according to the current fluctuations, while paper and ink ribbon are simultaneously drawn under it, the magnetic slide is exposed to two forces, which endeavor to pull it away in two directions perpendicular to one another. Only because of its spherical shape can the movable system remain on a prescribed path without being hindered in its free movement on this line of movement by the second force represented by the paper tape. On the contrary, the constant movement of the registration strip under the sphere has the effect that it will follow even the smallest fluctuations in the electrical quantity and will not stick to any point as a result of any variable friction conditions, a case which could easily occur with a stationary surface.

Die Kugel, welche durch Schwerkraft und überwiegende magnetische Anziehung seitens des unteren Poles an diesen angeprefst wird, wird nun ihre jeweilige Stellung durch das Farbband auf den Papierstreifen aufzeichnen, und zwar in einer fortlaufenden Curve, an welcher man bei bekannter Geschwindigkeit des Papiertransportes den zeitlichen Verlauf des elektrischen Stromes verfolgen kann.The ball, which by gravity and predominant magnetic attraction on the part of the lower pole is pressed against this, their respective position is now indicated by the Draw the ribbon on the paper strip in a continuous curve which, given a known speed of the paper transport, the time course of the electric current.

Die beschriebene Ausführungsform ist nach verschiedenen Richtungen hin mannigfacher Abänderungen fähig.The embodiment described is manifold in different directions Able to make changes.

Für das elektrische Mefsgeräth ist in erster Linie ein nach einer Richtung hin abnehmendes Feld erforderlich, dessen Punkte gröfster magnetischer Intensität senkrecht zu dieser Richtung auf einer geraden Linie liegen müssen. Um diese letzte Bedingung sicher zu erfüllen, kann man auch den unteren Polschuh schwach convex gestalten, so dafs sich die Kugel el auf der Scheitellinie des unteren Polschuhes bewegt. Es hat diese Anordnung noch in mechanischer Beziehung den Vorzug, dais bei gleicher wagerechter Führung des Registrirstreifens und Farbbandes die Reibung derselben auf die Mittellinie des Polschuhes beschränkt wird.For the electrical measuring device, a field which decreases in one direction is primarily required, the points of greatest magnetic intensity of which must lie perpendicular to this direction on a straight line. In order to surely fulfill this last condition, one can also make the lower pole piece slightly convex, so that the ball el moves on the apex line of the lower pole piece. This arrangement still has the advantage in mechanical terms that with the same horizontal guidance of the registration strip and the color ribbon, the friction of the same is limited to the center line of the pole piece.

Falls die Kugel d nicht mit solcher Kraft auf den unteren Polschuh b drückt, wie für eine gute Reibung erforderlich ist, kann man den magnetischen Anzug durch eine einseitige Magnetisirung des Polschuhes b erhöhen, z. B. durch eine Anzahl kleiner Magnetstäbe I₁ die auch durch einen einzigen Magneten von gleicher Länge, aber gröfserer Breite ersetzt werden können.If the ball d does not press the lower pole piece b with such force as is necessary for good friction, the magnetic attraction can be increased by magnetizing the pole piece b on one side, e.g. B. by a number of small magnetic bars I ₁ which can also be replaced by a single magnet of the same length, but larger width.

Die Wicklung c kann, wie in Fig. ι angenommen, direct auf den oberen Polschuh glatt gewickelt werden, oder man legt sie in Nuthen zur Verminderung des magnetischen Widerstandes der gesammten Anordnung.The winding c can, as assumed in FIG. 1, be wound directly onto the upper pole piece, or it is placed in grooves to reduce the magnetic resistance of the entire arrangement.

Was die eigentliche Registrirvorrichtung anlangt, so läfst sich auch statt des Registrirstreifens mit unterliegendem Farbbande ein Registrirstreifen allein verwenden; dieser müfste dann beispielsweise aus einem gehörig berufsten oder mit einem besonderen, graphische Eindrücke leicht aufnehmenden Farbstoffe präparirten Papierbande bestehen, und nach erfolgter Registrirung müiste der Farbstoff irgendwie fixirt werden.As far as the actual registration device is concerned, it can also be used instead of the registration strip Use a registration strip alone with the ribbon underneath; this would then have to, for example, from a properly professional or with a special, graphic one There are bands of paper prepared for dye easily absorbing impressions, and after registration the dye must be get fixed somehow.

Bezüglich der Gesammtanordnung des Mefsgerätlies war bisher angenommen, dafs die Bewegungslinie der Kugel in der Horizontalen liege. Man kann aber auch das ganze Mefs-With regard to the overall arrangement of the Mefsgerätlies it was previously assumed that the Line of movement of the ball lies in the horizontal. But you can also use the whole Mefs-

geräth senkrecht anordnen, so zwar, dafs die Anfangsstellung der Kugel d, d. h. der Punkt intensivster magnetischer Kraft im Polzwischenraume oben zu liegen kommt. Die Kugel würde dann im stromlosen Zustande des Apparates durch das nach oben zu stärker werdende magnetische Feld der Schwerkraft entgegen nach oben gezogen, und würde dann der Schwerkraft und der im gleichen Sinne wirkenden verschiebenden Kraft des Stromes folgend nach unten gleiten. Den für die Registrirung nöthigen mechanischen Druck erhält man durch eine entsprechende einseitige Magnetisirung desjenigen Polschuhes, an dem der Registrirstreifen vorbeigleitet. Diese verticale Anordnung verdient den Vorzug hinsichtlich der elektrischen Empfindlichkeit des Apparates.Arrange the device vertically so that the initial position of the sphere d, ie the point of the most intense magnetic force in the space between the poles, comes to lie on top. In the de-energized state of the apparatus, the ball would then be pulled upwards against the force of gravity by the magnetic field, which becomes stronger upwards, and would then slide downwards following the force of gravity and the pushing force of the current acting in the same direction. The mechanical pressure necessary for the registration is obtained by a corresponding one-sided magnetization of the pole piece that the registration strip slides past. This vertical arrangement deserves the advantage with regard to the electrical sensitivity of the apparatus.

Die Vorzüge dieser Art Registrirapparate sind die folgenden:The advantages of this type of recorder are as follows:

Die Anordnung ist eine sehr einfache und daher sehr betriebssicher, da, von dem Uhrwerk abgesehen, der einzig bewegliche Theil eine Eisenkugel ist und irgend welche Contacte nicht vorhanden sind. Die Stromwicklung ruht und kann bei Verwendung stärkeren Drahtes der innere Widerstand sehr herabgedrückt werden. Das bewegliche System, d. h. die Kugel d bewegt sich auf einem glatten Papierstreifen, wobei nur in einem Punkte Reibung und mechanischer Druck vorhanden ist, welcher gleichzeitig für die Registrirung ausgenutzt wird. Da diese Reibung aufserdem eine rollende ist und durch den unter der Kugel langsam vorwärts bewegten Papierstreifen die freie Beweglichkeit der Kugel gewährleistet ist und ein Anhaften unmöglich gemacht wird, so ist hiermit ein sehr empfindliches elektrisches System gegeben. Das Mefsgeräth registrirt continuirlich und ist daher auch für sehr schwankende Betriebe gut zu verwenden. Die Eigenart der Construction beseitigt die Schwierigkeiten, welche bei allen anderen Systemen bezüglich der Verbindung des elektrischen Mefsgeräthes mit dem registrirenden Theile des Apparates vorhanden sind, d. h. eine continuirliche Registrirung zu erzielen, ohne das bewegliche elektrische System in seiner Bewegungsfreiheit zu behindern.The arrangement is a very simple one, and therefore very reliable, since, apart from the clockwork, the only movable part is an iron ball and there are no contacts of any kind. The current winding is at rest and the internal resistance can be greatly reduced if thicker wire is used. The moving system, that is, the ball d, moves on a smooth strip of paper, friction and mechanical pressure being present in only one point, which is used simultaneously for the registration. Since this friction is also rolling and the free mobility of the ball is guaranteed by the paper strip moving slowly forward under the ball and sticking is made impossible, this creates a very sensitive electrical system. The Mefsgeräth registers continuously and is therefore also good to use for very fluctuating establishments. The peculiarity of the construction eliminates the difficulties which are present in all other systems with regard to the connection of the electrical measuring device with the registering part of the apparatus, that is, to achieve a continuous registration without hindering the freedom of movement of the mobile electrical system.

Claims

Patent Claims:

1. Electrical measuring device with fixed, permanent magnet for direct current for measuring current strength or voltage, characterized in that the magnets are placed between them arranged pole pieces one from one end to the other too steadily decreasing field is generated in which a ball of soft iron is movable is arranged, which is shifted in the direction by a current winding attached to one pole piece of the waning field and in this shift "a corn of the in the Winding of flowing current.

2. Mefsgeräth according to claim i, in which for registration of the ball movement between the pole piece and the ball, a registration band is passed, which serves as a track for the ball and on which the ball records its movements.

For this purpose ι sheet of drawings.