DE1466636C - Selbstabgleichendes potentiometrisches Kompensationsmeßgerat mit Anzeigemittel - Google Patents

Description

1 2

Die Erfindung betrifft ein selbstabgleichendes poten- entsprechend der Stellung des Potentiometerabgrifftiometrisches Kompensationsmeßgerät mit Anzeige- kontaktes ändert, so daß, wenn die übrigen Schaltmittel, insbesondere Kompensationsschreiber, mit elemente des geschlossenen servomechanischen Stromeinem eine nichtlineare Angriffskennlinie aufweisenden kreises konstant bleiben, die Gesamtverstärkung des Potentiometer und einer servomechanischen Schal- 5 geschlossenen servomechanischen Stromkreises abtungsanordnung zur Anzeige der Spannungsdifferenz hängig ist von der Stellung des Abgriffskontaktes auf zwischen Eingangssignal und Abgriffsstelle des beweg- dem Widerstandsdraht. Dementsprechend liefert eine liehen Kontaktes am Potentiometer, mit Mitteln zur * bestimmte Anzahl Umdrehungen des Servomotors, Verstärkung dieser Differenz und zur Bewegung der der den Abgriffskontakt, des Potentiometers treibt, Anzeigemittel derart, daß die Spannungsdifferenz io unterschiedliche Abweichungseingangssignale in die Null wird. servomechanische Schaltung in Abhängigkeit von der

In der Instrumententechnik finden in weitem Um- Stellung des Abgriffskontaktes. Die Änderung der fang Meßgeräte mit Anzeigemitteln, insbesondere Steilheit auf einem Teil des Potentiometers kann Kompensationsmeßschreiber, Anwendung, bei denen beispielsweise mehr als 20O0 °/o betragen. Diese großen ein Registrierstreifen relativ zu einer Schreibvorrichtung 15 Änderungen der Gesamtverstärkung des geschlossenen bewegt wird und auf dem Streifen eine Kurve auf- servomechanischen Stromkreises äußern sich in nachgezeichnet wird. Derartige Geräte besitzen eine hohe teiliger Weise auf die servomechanische Anordnung, Empfindlichkeit. Sie verwenden einen Servomechanis- da die außerordentlich starken Signale, welche bei der mus, bei dem das Eingangssignal der Anzeigemittel starken Empfindlichkeitssteilheit oder Änderung des einem Signal entgegengeschaltet wird, welches sich 20 Abgriffswiderstandes auftreten, eine Sättigung in den entsprechend der Stellung der Aufzeichnungsvor- Verstärkern des geschlossenen servomechanischen richtung ändert. Die Differenzspannung dieser beiden Stromkreises und Instabilitäten des Gesamtsystems Signale wird einem geschlossenen servomechanischen bewirken können, welche sich darin äußern, daß die Stromkreis zugeführt, der die Schreibvorrichtung Schreibvorrichtung wilde Ausschläge macht und ins derart regelt, daß ein .Abgleich auf den Differenzwert 25 Schwingen kommt. Geringe Signalamplituden dagegen, Null aufrechterhalten wird. Im allgemeinen wird das die sich bei geringer Änderung der Steilheit der Ansich entsprechend der Stellung der Schreibvorrichtung Ordnung ergeben, äußern sich in einer trägen Arbeitsändernde Signal von der Ausgangsklemme eines Gleit- weise der servomechanischen Schaltungsanordnung Widerstandes oder eines Potentiometers abgeleitet, das verbunden mit einer Ungenauigkeit der Bewegung der an eine Bezugsspannungsquelle angeschaltet ist, wobei 30 Schreibvorrichtung. Es ist bei Kompensationsvorder Gleitkontakt entsprechend dem Schreibstift der richtungen bekannt, daß die Dämpfung des Meß-Schreibvorrichtung verstellt wird. Aus diesem Grund systems über den ganzen Bereich dsdurch konstant spricht man von potentiometrischen Kompensations- gehalten wird, daß ein Teil der Spannung eines mit meßgeräten mit Anzeigemitteln. einem Motor gekoppelten Tachometergenerators in

Ein potentiometrisches Kompensationsmeßgerät mit 35 den Eingangskreis des Verstärkers zur Wirkung Anzeigemitteln, dessen servomechanische Stromschleife kommt und daß diese Spannung durch die Stellung eine konstante Verstärkung hat, arbeitet ganz zufrieden- eines dritten, mit dem Motor gekoppelten Einstellstellend für die Zwecke der Anzeige linearer Funk- organs bestimmt ist.

tionen. Bestimmte Meßgeräte indessen erzeugen Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die im Signale, die charakteristisch für eine nichtlineare 40 vorhergehenden geschilderten Mängel bei nichtFunktion sind. Es ist in einem solchen Fall zweck- linearen potentiometrischen Kompensationsmeßgemäßig, diese Signale mittels eines nichtlinear arbeiten- raten zu beseitigen. Dies wird erfindungsgemäß den Anzeigemittels aufzuzeichnen, bei dem der dadurch erreicht, daß am Potentiometer zur Abnahme Gleitwiderstand als ein nichtlineares Element ausge- einer zusätzlichen, in Abhängigkeit von der Widerbildet ist. Beispielsweise wird bei Spektrometer- 45 Standscharakteristik des Potentiometers sich ändernden anordnungen die Strahlungsenergie oder der Strah- Teilspannung zwei im festen Abstand voneinander lungsfluß, welcher eine zu untersuchende Substanz angeordnete, vom Stellmotor bewegte Abgriffe vordurchsetzt, relativ zu der eine Bezugssubstanz durch- gesehen sind und daß eine Dämpfungsvorrichtung setzenden Strahlungsenergie bzw. dem Strahlungsfluß durch auf die abgegriffene Teilspannung ansprechende gemessen. Das Ausgangssignal wird in Prozenten als 50 Schaltungsmittel in dem die Stellspannung dem Stell-Transparenz (Durchlaßgrad, Transmittanz) der unter- motor zuführenden Stromzweig derart geregelt wird, suchten Substanz (% T) oder als Extinktion (Ab- daß das Produkt aus abgegriffener Teilspannung und sorbanz A) der untersuchten Substanz gemessen, Verstärkung in diesem Stromzweig im wesentlichen wobei zwischen der Extinktion und der Transparenz konstant ist.

die Beziehung besteht: 55 Weitere Kennzeichen, Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus den Unter-

A = log_l0 . ansprüchen, den Figuren und der Beschreibung eines

- T als Registriergerät bezeichneten Ausführungsbeispiels.

Von den Figuren zeigt

Dementsprechend liefert ein potentiometrisches 60 F i g. 1 eine perspektivische Darstellung der wesent-

Kompensationsmeßgerät mit Anzeigemittel mit einem liehen Bestandteile eines mit einem Registrierstreifen

eine nichtlineare Angriffskennlinie aufweisenden arbeitenden potentiometrischen Registriergerätes,

Potentiometer das Ausgangssignal eines Spektrometers. F i g. 2 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen

als Transparenz, während ein logarithmisch registrie- nichtlinear arbeitenden Registriergerätes,

rendes Gerät direkt die Anzeige der Extinktion liefert. 65 F i g. 3 einen Querschnitt durch ein Potentiometer

Bei nichtlinearen potentiometrischen Kompensa- mit zwei im Abstand voneinander angeordneten

tionsmeßgeräten mit Anzeigemitteln ergibt sich die Kontakten für die Zwecke der Verwendung in einem

Schwierigkeit, daß die Steilheit des Nullsignals sich Registriergerät gemäß F i g. 2,

3 4

F i g. 4 eine Schnittdarstellung entsprechend der vorrichtung zugeführte Eingangssignal mit der kon-

Schnittlinie 4-4 des in F i g. 3 dargestellten Quer- stanten Bezugsspannuiigsquelle En₂ und es findet ein

schnittes, Ausgleich der Unterschiede der beiden Spannungen

Fig. 5 ein Prinzipschaltbild der Schaltung eines durch den servomechanisch angetriebenen Gleit-

erfindungsgemäßen Registriergerätes, 5 kontakt 43 statt, der sich auf dem Widerstands-

F ig. O.Charakteristiken eines für ein erfindungs- element 44 so lange bewegt, bis ein Abgleich der beiden

gemäßes Registriergerät vorgesehenen Potentiometers, Spannungen erzielt ist. Die Schreibvorrichtung 13 ist

welches logarithmisch oder doppelt logarithmisch mit dem Gleitkontakt 43 verbunden und schreibt die

gewickelt ist, sowie die für diese nichtlinearen Funk- Verschiebungen auf, die sich beim Ausgleichen des

tionen erforderlichen Verstärkungsregelfunktionen. io Unterschiedes zwischen dem Eingangssignal und der

In F i g. 1 ist das mit einem Registrierstreifen 11 Bezugsspannung ergeben.

arbeitende Registriergerät mit 10 bezeichnet. Der Ein solches Abgleichsystem arbeitet ganz zufrieden-Registrierstreifen 11 ist auf eine Spule 12 aufgewickelt stellend für lineare Registrierungen. In einem solchen und wird an der Schreibvorrichtung 13 vorbeibewegt Fall ist die Widerstandscharakteristik des Potentio- und auf die Spule 14 aufgewickelt. Die Schreibvor- 15 meters linear, so daß der Spannungsgradient und die richtung 13 besteht beispielsweise aus einem Schreib- Spannungsänderung, die sich für die spannungsstift, der mit Schreibtinte arbeitet und eine Signalspur ausgleichende Schaltungsanordnung ergeben, bei allen auf den Streifen 11 aufzeichnet. Es können jedoch auch Stellungen des Potentiometerabgriffes dieselben sind, andere Aufzeichnungsmittel zur Anwendung gelangen, Aus diesem Grunde kann ein Verstärkersystem mit beispielsweise optische Aufzeichnungsmittel in Ver- 20 vorgegebener Verstärkung benutzt werden. Es wurde bindung mit einem lichtempfindlichen Registrier- aber bereits eingangs darauf verwiesen, daß für viele streifen. Die Schreibvorrichtung wird quer zur Anwendungszwecke jetzt eine Aufzeichnung nicht-Bewegungsrichtung des Registrierstreifens 11 durch linearer Funktionen erforderlich ist. Zwei derartige einen Seilzug 20, der über Rollen 21, 22 läuft, durch typische Funktionen sind in F i g. 6 dargestellt, in einen Servomotor 23 angetrieben. Der Seilzug 20 kann 25 deren Abszisse die Stellung des Potentiometerbeispielsweise aus einem Draht aus nichtrostendem abgriffes in Prozenten des gesamten Variationsbereiches Stahl bestehen oder ein aus Nylon bestehendes Band dargestellt ist, während der Widerstand in Prozenten sein, wie in der älteren Patentanmeldung B 62689 des Gesamtwiderstandes auf der Ordinatenachse IX/42d der Patentinhaberin beschrieben ist. dargestellt ist.

Ein Potentiometer 30 wird ebenfalls durch die 30 Die Kurve 60 der F i g. 6 gibt die Charakteristik des

Welle .24 des Servomotors 23 gesteuert, so daß ent- Widerstandselementes des Potentiometers als logarith-

sprechend der Stellung des Schreibstiftes 13 sich eine mische Funktion wieder, während die Kurve 61 eine

in bekannter Weise ändernde Spannung am Potentio- doppelt logarithmische Funktion (log log) wiedergibt,

meterabgriff ergibt. . Derartige nichtlineare Kurven verlangen eine Ver-

Üblicherweise hat der Servomotor 23 eine in der 35 Stärkungsregelung innerhalb der servomechanischen

Zeichnung nicht dargestellte Untersetzung, so daß Schaltungsanordnung, um Instabilitäten bedingt durch

eine Mehrzahl Umdrehungen des Servomotors er- zu hohe Verstärkung und zu hohe Trägerheit bedingt

forderlich ist, um die Welle 24 um eine Umdrehung durch unzureichende Verstärkung zu vermeiden. Die

zu drehen. . Verstärkungsregelungskurve, die für die logarithmische

In F i g. 2 ist ein Blockschaltbild eines Registrier- 40 Funktion erforderlich ist, ist durch die Kurve 62

gerätes für nichtlineare Funktionen gemäß der Erfin- dargestellt, und für die mit 61 bezeichnete doppelt

dung wiedergegeben. Die zum Antrieb der Schreib- logarithmische Funktion ergibt die Kurve 63 die

vorrichtung 13 vorgesehene servomechanische Schal- erforderliche Regelcharakteristik,

tung hat die Eingangsklemmen 40, 41, denen das In F i g. 2 ist für die Zwecke der Verstärkungs-

Eingangssignal zugeführt wird. Ein Gegensignal wird 45 regelung eine zweite servomechanische Schaltungsan-

von einer bekannten Spannungsquelle an der Aus- Ordnung vorgesehen. Das Potentiometer 30 weist einen

gangsklemme des Potentiometers 30 abgeleitet, wobei weiteren Kontakt 70 auf, der in der Nähe des üblichen

die Ausgangsklemme durch den Gleitkontakt 43 des Gleitkontaktes 43 auf dem Widerstandselement 44

Widerstandsdrahtes 44 des Widerstandes Rs gebildet verschiebbar ist. Das Kontaktpaar, bestehend aus dem

wird. Der Widerstandsdraht 44 ist an die bekannte 5° für die Zwecke des Abgleiches vorgesehenen Gleit-

Spannungsquelle Er₂ angeschaltet. Der Gleitkontakt kontakt 43 und dem zusätzlichen Kontakt 70, erfaßt

43 ist mit dem Servomotor 23 durch die Kupplungs- die Teilspannung Es an einem kleinen Abschnitt Δ Rs

vorrichtung 46, entsprechend der Welle 24 der F i g. 1 des Widerstandselementes 44. Die Teilspannung Es

verbunden. Mit 45 ist beispielsweise ein Quecksilber- ist durch die Beziehung bestimmt:

element bezeichnet, das eine sehr konstante Bezugs- 55

spannung liefert. Die Polarität des Eingangssignals der' _ Er₂ ._r
Registriervorrichtung und des Äusgangssignals des ■ ^s ~ r_s ' ^S'
Potentiometers ist so gewählt, daß bei einer Summierung in der Summierungsstufe 50 die Differenzspannung an der Ausgangsklemme der Stufe auftritt. 60 Diese Spannung wird dem Eingangskreis einer Mo-Das Differenzsignal wird der servomechanischen dulatorstufe 71 über die Summierstufe 72 zugeführt. Stromkreisanordnung bestehend aus dem Verstärker 52 Der Ausgangskreis dieser Modulatorstufe 71 ist mit und der Dämpfungsvorrichtung 53 und dem Ver- dem Ausgangskreis des der Modulatorstufe 51 nachstärker 54 und dem Filter 55 und dem Verstärker 56 geschalteten Verstärkerstufe 52 zusammengeschaitet; und dem Servomotor 23 und dem Potentiometer 30 65 da das an dem Widerstandsabschnitt Δ R, sich auszugeführt. " bildende- Signal hinreichend stark ist, erfordert die

Im Betrieb vergleicht das abgleichende potentio- Modulatorstufe 71 keine weitere Verstärkung. Falls

metrische System kontinuierlich das der Registrier- jedoch eine solche Verstärkung gewünscht wird, kann

5 6

der Aiisgangskreis der Modulatorstufe 71 mit dem fungsvorrichtung 53 durchsetzt. Es wird auf diese Ausgangskreis ' der Modulatorstufe 51 zusammen- Weise die Verstärkung der ersten servomechanischen geschaltet und mit dem Eingangskreis des Verstärkers Stromkreisanordnung gesteuert entsprechend der Teil-52 verbunden werden. Die beiden Signale werden dann spannung £5 an den Potentiometerabgriffen 43, 70. über die erste servomechanische Stromkreisanordniing 5 die die Null-Abgleiclispannung erzeugt, so daß das umfassend die gesteuerte Dämpfungsvorrichtung 53, Produkt der Verstärkung der ersten servomechaden Verstärker 54, das Filter 55 und den Verstärker 56 nischen Stromkreisanordnung mit der gemessenen weitergeleitet. Eine zweite servomechanische Ver- Teilspannung Es auf einem konstanten Wert gehalten stärkungsregelungsvorrichtung umfaßt die gesteuerte wird, der durch die Bezugsspannung Er₁ bestimmt ist. Dämpfungsvorrichtung 53 und die Verstärkervorrich- 10 Mit anderen Worten wird die Teilspannung Es an dem tuhg 54 und das Filter 80 und die Demodulator- Potentiometerdraht ständig festgestellt und aufwiese stufe 81 und das Filter 82 und die Suinmierungs- Weise kontinuierlich die Verstärkung in dem ersten stufe 83 und die Bezugsspannung 84. Das Filter 80 servomechanischen Stromkreis geregelt,
filtert das modulierte, dem Zwecke des NuIl-Ab- In F i g. 3 und 4 ist im einzelnen ein für die Zwecke

gleiches dienende Signal aus und leitet das der Teil- 15 der Anordnung gemäß F i g. 3 geeignetes Potentiospannung Es an dem Widerstandsabschnitt Δ Rs ent- meter dargestellt. ~ ^;

sprechende Signal weiter. Das Ausgangssignal dieses Das Potentiometer hat ein mit 90 bezeichnetes Poten-

Filters wird in dem Demodulator 81 demoduliert und tiometergehäuse, in dem drehbar die Welle 91 und fest mit der Bezugsspannung £"λ·ι verglichen für die Zwecke ein eine einzige Windung bildender Widerstandsder Erzeugung eines Steuersignals Ec. Dieses Steuer- 20 draht 92 angeordnet sind. Die Welle 91 trägt den signal bestimmt die Dämpfung der steuerbaren Dämp- Rotor 95, der Gleitkontakte 96 und 97 in einer zur fungsvorrichtung 53. Welle 91 senkrechten Ebene aufweist und ferner axial

Das Filter 55 entfernt das modulierte Signal des dazu versetzt die Kontaktringe 98, 99 trägt, an denen Modulators 71 lind^-leitet das Signal, welches dem entsprechende Stromabnehmer 100, 101 angreifen. Null-Abgleich entspricht und durch den Vergleich des 25 Die Stromabnehmerkontakte 96, 97 entsprechen den Eingangssignales des Registriergerätes mit der Span- Potentiometerabgriffen 43, 70 der F i g. 2. Der winkelnung an dem Abgriff 43 entsteht, weiter. mäßige Abstand λ zwischen den Kontakten 96, 97 ist

Die Arbeitsweise der zweiten geschlossenen servo- ■ bestimmt durch den gewählten Widerstandswert Δ Rs. mechanischen Stromkreisanordniing zur Erzeugung Dieser Wert beträgt im allgemeinen, worauf noch einer kompensierenden Verstärkungsregelung inner- 30 eingegangen werden wird, mehr als 1 % des gesamten halb der Erstgenannten servomechanischen Schaltungs- Widerstandes Rs, beträgt aber im allgemeinen nicht anordnung ist wie folgt: mehr als 10% desselben.

Die zweite servomechanische Stromkreisanordnung F i g. 5 zeigt ein Prinzipschaltbild der in F i g. 2 darsteuert die Dämpfungsvorrichtung 53, deren Über- gestellten Anordnung. Jeder der beiden Modulatoren tragung bestimmt ist durch die Steuerspannung Ee, 35 51, 71 besteht aus einer Vollweg-Zerhackervorrichtung welche in dem zweiten servomechanischen Stromkreis bei der Modulationsfrequenz und weist einen Transgebildet wird. Das letztgenannte Signal ist durch die formator 111 mit Mittelanzapfungsspulen auf. Der nachfolgende Beziehung bestimmt: Modulator51 besteht aus dem doppelpoligen Zer

hacker 104, dessen beweglicher Kontakt 105 zwischen

Ec = Es- M_e · cos 2/₂/ -Ka-K₂-G₂-De-G₃- Er₁ 40 den festen Kontakten 106, 107 durch die Erregerspule 108 hin- und herbewegt wird, wobei mit der

In der vorstehenden Gleichung bedeutet Erregerspule" 108 der die Modulationsfrequenz f_x er-

"'_'··., . , , , ., r. · zeugende Generator 109 verbunden ist. Der beweg-

Es - Te.lspannung zwischen den beiden Potentio- _{ljche Kontak{ 105 jst mit dem} Potentiometerabgriff 43

„ meterabgrirlen 4J, 70 .... „ 45 verbunden. Die festen Kontakte 106, 107 sind mit den

S ⁼ f}oduationswirkungsgraddesModulators71 _{bdden Enden der} Transformator-Primärwicklung 110

Λ = Modulationsfrequenz des Modulators 71 verbunden. Die Eingangsklemmen 40,51 des Registrier-

A₀ »Dämpfungsfaktor der Dampfungsvornch- _{gerätes sjnd mit der mittlena Klemme der} |_rimär.

^; i' ί/^Ιη^" 1 r 1 j ' 1/ ' - 1 ca wicklung 110 bzw. den Ausgangsklemmen des Poten-

A₂ = Verstärkungsfaktor des Verstärkers 54 _{5<J tiometers 44 verb}unden.

C₂ = Übertragungsfaktor des Filters,80 _{Def bew Iiche} Kontakt 113 des Modulators 71

■../).« Demodulat.onswirkungsgrad des Demodu- _{wird durch den Generatorll4 mk} der. Frequenz/,

- r,u^S. r 1 .· j tr-1. 01 angetrieben. Dieser Kontakt ist,mit dem Potentio-

G₃ = Übertragungsfunktion des Filters,82 meterabgriff 43 verbunden. Die festen Klemmen der

Lr_x - öezugsspannung ₅₅ Schaltvorrichtung dieses Zerhackers sind mit den

Klemmen der Primärwicklung 115 des Transformators

Sämtliche hier auftretenden Parameter sind kon- verbunden. Der zusätzlich vorgesehene Gleitkontakt 70 stant mit Ausnahme von E₃; dementsprechend ist die ist mit der mittleren Klemme des Transformators 115 Verstärkung dieses zweiten geschlossenen servomecha- verbunden. Das an den Ausgangsklemmen der Sekunnischen Stromkreises bestimmt durch die Teilspan- 60 därwicklung 112 des Transformators auftretende Signal nung£,s zwischen den Potentiometerabgriffen 43 und ist eine Kombination der modulierten Signale der 70. Die gesteuerte Dämpfungsvorrichtung 53 liegt Modulatoren 51 und 71, welche das modulierte Abäuch in dem ersten servomechanischen Stromkreis; da gleichsignal und das modulierte Signal der an den die Verstärkung in dem zweiten servomechanischen Abgriffen 43, 70 liegenden Teilspannung E_s führen. Stromkreis geändert wird, wird die Verstärkung 65 Diese Signale werden durch Modulation mit unterin dem ersten servomechanischen Stromkreis schiedlichen Modulationsfrequenzen gebildet, so daß ebenfalls geändert, da das Null-Signal des ersten dadurch eine Trennung der beiden Stromkreise der servomechanischen Stromkreises die gesteuerte Dämp- servomechanischen Schaltungsanordnung möglich ist.

Im gewählten Beispiel beträgt die von dem Modulator 51 erzeugte Modulationsfrequenz Z₁ 60Hz; die von dem Modulator 114 erzeugte Frequenz /₂ beträgt 400 Hz. Dementsprechend arbeitet das Filter 55 des ersten servomechanischen Stromkreises so, daß die 400-Hz-Komponente unterdrückt wird und das Filter 80 des zweiten servomechanischen Stromkreises arbeitet so, daß die Komponente 60 Hz unterdrückt wird. Die gesteuerte Dämpfungsvorrichtung 53 besteht zweckmäßigerweise aus dem Widerstand 120 und den Dioden 121 und 122. Das Regelsignal Ec, welches von dem zweiten servomechanischen Stromkreis geliefert wird, bildet ein Gleichspannungssteuersignal zur Änderung der Durchlässigkeit der Dioden 121, 122. Die Dämpfungsanordnung bildet einen Spannungsteiler, dessen einer Teil durch den Widerstand 120 und dessen anderer Teil durch die Dioden 121,122 gebildet werden; die Dioden führen parallel zu dem Erdungspunkt, wobei die Diode 122 direkt an den Erdungspunkt angeschlossen ist und die Diode 121 über die Bezugsspannungsquelle 84, die einen niedrigen Innenwiderstand hat, mit dem Erdungspunkt verbunden ist. Dementsprechend wird das im Ausgangskreis des Verstärkers entstehende Signal 52 durch die Dämpfungsvorrichtung aufgeteilt, und nur die an den Dioden 121, 122 auftretenden Spannungen werden dem Eingangskreis des Verstärkers 54 zugeführt.

Das Filter 82 besteht zweckmäßigerweise aus einem Glättungsfilter und wird durch den in Serie geschalteten Widerstand 130 und durch die parallel geschaltete Kapazität 131 und den Widerstand 132 gebildet, wobei die Kapazität 131 durch den Widerstand 130 aufgeladen wird und durch den Widerstand 132 entladen wird. Diese Filteranordnung hat den Vorteil, daß sie gestattet, einen bekannten Diodendemodulator 81 zu verwenden.

In F i g. 6 zeigten die Kurven 60 und 61 typische nichtlineare Funktionen, nämlich die log-Funktion und die log-log-Funktion. F i g. 6 zeigt ferner die Grundlage, auf der die Genauigkeit der erfindungsgemäßen Registrieranordnung beruht. Nimmt man an, daß der die Abgleichspannung liefernde Potentiometerabgriff 43 und der zusätzliche Potentiometerkontakt 70 einen Abstand voneinander haben, der etwa 10% der Gesamtlänge des Widerstandselementes Rs entspricht, so ergeben sich auf der Kurve 60 die Bezugspunkte 150 und 151. Die Teilspannung Es bei dieser Potentiometerstellung ist durch die die genannten Punkte durchsetzende gerade Linie 152 bestimmt. Die tatsächliche Neigung der Kurve 60 in dem Punkt 150 ist durch die gerade Linie 153 bestimmt. Der winkelmäßige Unterschied der Linien 152 und 153 isl das Abweichungssignal der Verstärkungsregelung im Punkt 150, wenn die Kontakte voneinander um die Widerstandsweglänge von 10% der gesamten Potentiometerlänge getrennt sind. Es ist offensichtlich, daß dieser Unterschied umso geringer ist, je geringer AR ist. Wenn indessen AR abnimmt, so nimmt auch das Signal Es ab. Der Abstand der Kontakte bildet einen Kompromißwert, bei dem die Signalamplitude hinreichend groß relativ zu dem Störsignalpegel des Potentiometers und der gesamten Anordnung ist und bei dem die Steilheitsfehler innerhalb erträglicher Grenzen des Systems gehalten werden. Im allgemeinen ist A Rs mehr als 1 %, jedoch nicht mehr als 10% der gesamten Länge des Widerstandsdrahtes.

Beispielsweise wird nachstehend die Neigung der log-Kurve 60 im Vergleich zu der Neigung wiedergegeben, die von
abgeleitet wurde:

den beiden getrennten Kontakten

	AR1 = 0	AR1 = IOf11	AR1 ^ 5%	AR1 -10%	Neigungs
5 ■(%)					fehler in % bei
	-2,04	-2,02	-1,94	-1,83	AR1 = 10%
0	-1,285	-1,27	-1,22	-1,16	10,3
20	-0,812	-0,804	-0,772	-0,728	9,7
10 40	-0,513	-0,508	-0,488	-0,459	10,3
60	-0,324	-0,321	-0,308	-0,289	10,5
80	-0,204	-0,202	-0,194	-0,183	10,8
100				10,3

Man erkennt, daß bei der log-Kurve der maximale Neigungsfehler ungefähr 11% ist, wenn der Abstand Δ Rs gleich 10 % ist. Bei komplizierteren Kurven sind die Fehler in der Steilheitsmessung größer. Fehler in der Größenordnung 30 % liegen jedoch noch innerhalb der für die meisten servomechanischen Systeme maßgeblichen Toleranzen und sind dann immer noch wesentlich kleiner, als wenn die Gesamtverstärkung des servomechanischen Stromkreises nicht kompensiert würde.

Die Erfindung beschreibt daher eine nichtlineare potentiometrische Registrieranordnung, welche sich selbst automatisch den Nichtlinearitäten des Potentiometerwiderstandes anpaßt. Die einzige erforderliche Änderung bei der Herstellung besteht darin, daß das Potentiometer entsprechend der gewünschten nichtlinearen Funktion ausgebildet werden muß. Dementsprechend kann eine Abwandlung des Registriergerätes auf eine andere nichtlineare Funktion dadurch vorgenommen werden, daß lediglich ein Potentiometer einer anderen gewünschten Widerstandscharakteristik eingesetzt wird.

Die Erfindung gestattet auch das Registriergerät so auszubilden, daß es nach verschiedenen nichtlinearen Funktionen arbeiten kann. So können in F i g. 1 zwei oder mehrere Potentiometer gemäß den F i g. 3 und 4 auf einer gemeinsamen Achse 24 angeordnet sein. Da die Schaltung automatisch die Dämpfungsvorrichtung einstellt durch Abgriff entsprechenden Spannungsgradienten, kann das Registriergerät vom Arbeiten mit dem einen Potentiometer auf ein anderes Potentiometer umgeschaltet werden.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Selbstabgleichendes potentiometrisches Kompensationsmeßgerät mit Anzeigemittel, insbesondere Kompensationsschreiber, mit einem eine . nichtlineare Angriffskennlinie aufweisenden Potentiometer und einer servomechanischen Schaltungsanordnung zur Anzeige der Spannungsdifferenz zwischen Eingangssignal und Abgriffsstelle des beweglichen Kontaktes am Potentiometer, mit Mitteln zur Verstärkung dieser Differenz und zur Bewegung der Anzeigemittel derart, daß die Spannungsdifferenz Null wird, dadurch gekennzeichnet, daß am Potentiometer (44) zur Abnahme einer zusätzlichen, in Abhängigkeit von der Widerstandsc'iarakteristik des Potentiometers (44) sich ändernde Tcilspannung (Es) zwei im festen Abstand voneinander angeordnete, vom Stellmotor (23) bewegte Abgriffe (43, 70) vorgesehen sind und daß eine Dämpfungsvorrichtung (53) durch auf die abgegriffene Teilspannung (Es) ansprechende Schal-

' 109 609/70

35

40

45

60

tungsmittel (54, 80, 81, 82, 83, 84) in dem die Stellspannung dem Stellmotor (23) zuführenden Stromzweig derart geregelt wird, daß das Produkt aus abgegriffener Teilspannung und Verstärkung in diesem Stromzweig im wesentlichen konstant ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der beiden Potentiometerabgriffe (43, 70) voneinander weniger als 10% der Potentiometerlänge (44) beträgt.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einer Summierstufe (50) entnommene, zur Steuerung des Stellmotors (23) dienende Stellspannung in einer Modulatorstufe (51) in eine für den Betrieb des Stellmotors (23) geeignete Wechselstromfrequenz überführt wird und die abgegriffene Teilspannung (Es) in einer Modulatorstufe (71) in eine Wechselspannung von wesentlich höherer Frequenz umgeformt und verstärkt und nach Ausfilterung (80) in einer Demodulator-

10

stufe (81) gleichgerichtet wird zwecks Erzeugung einer Regelspannung zur Regelung der Dämpfungsvorrichtung (53).

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsvorrichtung (53) aus einem Vorwiderstand (120) besteht, dessen einem Ende die von den Modulatoren (51, 71) gelieferten Wechselstromsignale zugeführt werden und dessen anderes Ende mit dem die Ausgangsklemme der Dämpfungsvorrichtung (53) bildenden Zusammenschlußpunkt von zwei Dioden (122,121) verbunden ist, von denen die andere Elektrode der einen Diode (122) mit dem Massepunkt verbunden ist und die andere Elektrode der anderen Diode (121) an die Ausgangsklemme einer Summierstufe (83) geführt ist, der eine Bezugsspannung und das durch Gleichrichtung in einer Demodulatorstufe (81) gebildete der Teilspannung(£s) entsprechende Signal zugeführt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen