DE1548773B2 - Messwertschreiber zur aufzeichnung einer messgroesse in abhaengigkeit von einer unabhaengigen variablen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Meßwertschreiber gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es sind Meßwertschreiber bekannt, bei denen eine Meßgröße in Abhängigkeit von der Zeit aufgezeichnet wird. Die unabhängige Variable ist bei diesen Meßwertschreibern die Zeit, deren Ablauf nicht beeinflußbar ist. Bei bekannten Meßwertschreibern ist der Aufzeichnungsträger ein Schreibstreifen, der an seinem Rand mit einer Perforation versehen und mit dieser über eine Aufzeichnungsträgeraufnahme in Gestalt einer oder mehrerer Zackenrollen geführt ist. Die Zackenrollen werden von dem Stellantrieb angetrieben und transportieren den Schreibstreifen in der Abszissenrichtung. Bei einem bekannten Meßwertschreiber enthält der Stellantrieb einen mit konstanter Drehzahl laufenden Antriebsmotor sowie ein umschaltbares Getriebe, über welches eine Zackenrolle wahlweise mit zwei verschiedenen Drehzahlen antreibbar ist. Zur Einstellung der Registerstreifen auf eine Zeitmarke ist eine ausrückbare formschlüssige Kupplung zwischen Stellantrieb und Zackenrolle vorgesehen. Diese Kupplung weist bei einer bekannten Anordnung zwei Kupplungsglieder mit ineinandergreifenden, ausdrücklich feinen Verzahnungen in Form von v-förmigen axialen Zähnen auf (DT-AS 10 55 253). Bei einer anderen bekannten Konstruktion besteht die Kupplung aus zwei radialverzahnten Zahnrädern, von denen eines zum Ausrücken der Kupplung axial verschiebbar ist (DT-AS 10 44 426). Es geht bei dieser Konstruktion darum, das Registrierpapier möglichst genau auf eine vorgegebene Zeitmarke einzustellen. Die Genauigkeit dieser Einstellmöglichkeit hängt von der Feinheit der Verzahnungen ab, weshalb diese Verzahnungen möglichst fein ausgebildet werden. Die Kupplungen sind somit zwar nur in relativen Stellungen der Kupplungsglieder einrückbar, die sich um einen oder mehrere definierte endliche Schritte entsprechend dem Zahnabstand der Zahnräder unterscheiden, diese Schritte sollten jedoch nach der Aufgabenstellung der bekannten Anordnung möglichst klein sein.

Es sind weiterhin Meßwertschreiber bekannt, bei denen durch den Stellantrieb nicht nur die Relativbewegung zwischen Aufzeichnungsträger und Schreibglied erzeugt wird, sondern auch die unabhängige Variable innerhalb eines endlichen Bereiches willkürlich veränderbar ist, wobei der Anfang dieses Bereiches einen Abszissenursprung definiert. Es ist also die unabhängige Variable nicht, wie bei den vorstehend erörterten Meßwertschreibern die kontinuierlich und unabhängig von dem Gerät ablaufende Zeit, sondern eine Größe, wie die abgetastete Wellenlänge eines Spektralphotometers, die ebenfalls von dem Stellantrieb willkürlich vorwärts und rückwärts veränderbar ist (US-PS 29 48 185). Bei solchen Schreibern treten besondere Probleme auf.

Es ist manchmal erforderlich, die Abhängigkeit einer

Meßgröße von der unabhängigen Variablen über einen vorgegebenen Bereich derselben wiederholt, u.U. in größeren zeitlichen Abständen, zu messen. Beispielsweise kann es wünschenswert sein, das Absorptionspektrum einer Probe in Abhängigkeit von der Wellenlänge in einem bestimmten Wellenlängenbereich wiederholt in Abständen von z. B. Tagen aufzuzeichnen, wenn langfristige Veränderungen der Probe untersucht werden sollen. Es wird dann nach Durchführung eines Meßlaufs der Aufzeichnungsträger aus dem Meßwert- w schreiber herausgenommen, damit der Meßwertschreiber in der Zwischenzeit für andere Messungen zur Verfügung steht. Soll dann der nächste Meßlauf erfolgen, dann wird der Aufzeichnungsträger, z. B. ein Schreibstreifen, wieder in den Meßwertschreiber eingelegt. Es ist nun erforderlich, daß die neue Aufzeichnung der zu einem bestimmten Wert der unabhängigen Variablen gehörenden Meßgröße bei genau dem gleichen Abszissenwert auf dem Aufzeichnungsträger erfolgt, wie bei dem vorhergehenden Meßlauf, damit ein Vergleich dieser Aufzeichnungen möglich ist. Bei bekannten Schreibern erfordert das eine genaue Einstellung durch den Benutzer, die zeitaufwendig ist und die Gefahr von Fehlern und Ungenauigkeiten in sich birgt.

Ähnliche Probleme treten auf, wenn nur ein definierter Teil eines vorher aufgenommenen Spektrums nochmals aufgenommen werden soll.

Ein anderes Problem tritt bei Gitterspektrometern auf, bei denen zur Erfassung eines großen Wellenlängenbereiches nacheinander in verschiedenen Ordnungen des Gitters oder mit verschiedenen Gittern gearbeitet wird. Der Wechsel oder die Umschaltung des Gitters erfordert eine endliche Zeit. Während dieser Zeit läuft bei bekannten Gitterspektralphotometern (US-PS 29 48 185) der Abszissenantrieb des Meßwertschreibers unter Abschaltung des Meßwertes weiter, so daß die Aufzeichnung des Spektrums in den Punkten des Gitterwechsels oder die Gitterumschaltung jeweils Lücken zeigt. Es ist wünschenswert, trotz des Gitterwechseis oder der Gitterumschaltung eine kontinuierlich durchgehende Aufzeichnung zu erhalten, wobei aber das mit dem neuen Gitter oder der neuen Gitterordnung aufgezeichnete Spektrum mit genau der gleichen Wellenlänge an der gleichen Stelle des Aufzeichnungsträgers anfangen muß, bei der das mit dem vorhergehenden Gitter oder der vorhergehenden Gitterordnung aufgezeichnete Spektrum endet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Meßwertschreiber der eingangs angegebenen Art so auszubilden, daß auch nach einer Unterbrechung der Antriebsverbindung eine stets reproduzierbare Zuordnung der Werte der unabhängigen Variablen zu den Abszissenpunkten des Aufzeichnungsträgers gewährleistet ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe laut kennzeichnendem Teil des Anspruchs 1 gelöst.

Es ist somit bei dem erfindungsgemäß gestalteten Meßwertschreiber wie bei den bekannten als Funktion der Zeit registrierenden Schreibern, eine Kupplung zwischen Abszissenantrieb und Aufzeichnungsträgeraufnahme vorgesehen, die zur Einstellung des Aufzeichnungsträgers ausgerückt werden. Zur Anwendung bei einem Meßwertschreiber mit willkürlich veränderbarer unabhängiger Variabler ist jedoch die Kupplung so ausgebildet, daß einmal ein Kuppeln in Abszissenursprung erfolgen kann und weiterhin ein Einkuppeln nur in Stellungen erfolgen kann, die bei Festhalten eines Kupplungsteils um ein oder mehrere unverkennbar große Abszissenintervalle von dem Abszissenursprung entfernt sind. Im Gegensatz zu den bekannten Anordnungen z. B. nach DT-PS 10 55 253 sind daher die Stellungen zum Einkuppeln nicht möglichst dicht beiander angeordnet, sondern möglichst weit auseinander, so daß eine Abweichung der Abszisse beim Einkuppeln von der beim Auskuppeln auf jeden Fall deutlich erkennbar ist. Eine solche Gewähr ist bei den vorerwähnten zeitabhängig registrierenden Schreibern nicht gegeben.

Bei dem Schreiber mit der Erfindung kann somit die Antriebsverbindung nach dem Auskuppeln stets wieder in genau definierter Weise wiederhergestellt werden, also so, daß jedem Wert der unabhängigen Variablen wieder genau die gleiche Abszisse des Aufzeichnungsträgers zugeordnet ist.

Vor dem Gitterwechsel in einem Spektralphotometer kann die Kupplung ausgerückt und damit der Schreibstreifen angehalten werden, während der Stellantrieb weiterläuft und den Gitterwechsel vollzieht. Wenn dies geschehen ist, kann die Kupplung in einer anderen relativen Stellung von antriebs- und abtriebsseitigen Kupplungshälfte (die ggf. auch einer 360°-Drehung entsprechen kann) eingerückt und damit die Antriebsverbindung zum Schreibstreifen wiederhergestellt werden. Es muß und kann konstruktiv dafür gesorgt werden, daß nach dem Stellweg des Stellantriebes von der einen Kupplungsstellung zur anderen die mit dem neuen Gitter oder der neuen Gitterordnung abgetastete Wellenlänge wieder genau dem Wert entspricht, bei dem das Ausrücken der Kupplung erfolgte.

Solche Probleme lassen sich mit einem erfindungsgemäß ausgebildeten Meßwertschreiber lösen.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung ist nachstehend an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die zugehörige Zeichnung näher erläutert.

Die Erfindung ist hier anhand eines Meßwertschreibers an einem Gitterspektrometer beschrieben, wobei der Meßwertschreiber einen mittels eines Transportmechanismus in der Abszissenrichtung bewegten Schreibstreifens aufweist.

Ein Schreibstreifen 1 mit einem vorgedruckten Liniennetz und einer Perforation am Rand wird durch einen Transportmechanismus in Richtung eines Pfeils A gegenüber e^;nem Gehäuse und einer Schreibfeder S bewegt. Der Transportmechanismus enthält ein Paar von Zackenrollen 2, die mit einer drehbar gelagerten Welle 3 verkeilt sind. Auf der Welle 3 sitzt ein Knopf 4, mit dessen Hilfe der Benutzer den Schreibstreifen in oder entgegen der Richtung des Pfeils A von Hand verstellen kann.

Ein Mechanismus zur Verschwenkung eines Gitters bei einem Gitterspektralphotometer ist durch einen Kasten 9 dargestellt. Dieser Mechanismus wird von einem Stellantrieb mit einem Stellmotor 5 angetrieben, auf dessen Welle ein Ritzel 6 sitzt. Das Ritzel 6 ist in Eingriff mit einem Zahnrad 7 auf einer Welle 8. Die Welle 8 treibt den Gitierschwenkmechanismus. Der Motor 5 wird von einem Programmgeber 10 gesteuert, welcher Begrenzungssignale von Mikroschaltern 11 und 12 erhält. Die Mikroschalter 11, 12 werden in den Endstellungen des Zahnrades 7 an den Grenzen des Abtastbereiches von einem Finger 13 betätigt, der an dem Zahnrad angebracht ist.

Mit der Welle 8 ist eine Kettenscheibe 15 verkeilt.

Eine kleinere Kettenscheibe 19, die auf der Welle 3 frei drehbar gelagert ist, ist mit der größeren Kettenscheibe 15 über eine Kette 16 gekuppelt, welche über Umlenkrollen 17 und 18 geführt ist. Die Kettenscheibe 19 ist somit mit dem Stellantrieb phasenstarr gekuppelt. Die Kettenscheibe 19 ist in definierten relativen Winkelstellungen mit der Welle 3 und den Zackenrollen 2 kuppelbar. Die Kupplung enthält als antriebsseitige Kupplungshälfte eine Scheibe 20, die mit der Kettenscheibe 19 fest verbunden ist. Abtriebsseitige Kupplungshälfte ist ein radialer Arm 21, der starr mit der Welle 3 verbunden ist. In dem freien Ende des Armes 21 ist ein Stift 22 axialbeweglich geführt. Die Scheibe 20 weist drei unter jeweils 120° zueinander angeordnete außermittige Bohrungen ßauf. Der Stift 22 kann in diese Bohrungen B eingreifen, wenn Arm 21 und Scheibe 20 in den richtigen Winkellagen zueinander sind. Durch diesen Eingriff wird die Kupplung eingerückt und der Transportmechanismus mit dem Stellantrieb in definierten Stellungen gekuppelt.

Der Durchmesser der Bohrungen ßist derart deutlich größer als der Durchmesser des Stiftes 21, daß der Stift 21 ungehindert und ohne Verschleiß in die Bohrung B eingeführt werden kann und sich erst nach einer Drehung der Scheibe 20 von einigen Winkelgraden an deren Wandung anlegt; diese Anlagestellung ist definiert.

Das Einrücken der Kupplung wird durch einen Elektromagneten 23 mit einem Anker 24 gesteuert. Die Bewegung des Ankers 24 wird über einen Hebel 25 auf eine Hülse 26 übertragen, die verschiebbar auf der Welle 3 gelagert ist. Von der Hülse 26 wird die Bewegung über einen Arm 27 auf den Stift 22 übertragen, der einerseits an der Hülse 26 und andererseits an dem Stift 22 befestigt ist.

Zur stetigen Verstellung des Schreibstreifens 1 von Hand ist der Knopf 4 axial gegen die Wirkung einer Feder 29 eindrückbar. Dadurch wird ein mit dem Elektromagneten in Reihe liegender Mikroschalter 30 geöffnet, der Elektromagnet 23 abgeschaltet und der Stift 22 aus der Bohrung B herausgezogen, so daß die Kupplung ausgerückt wird.

Jedes Zackenrad 2 enthält drei mit einer Markierung versehene, um 120° gegeneinander versetzte Zacken Γι, T₂ und (nicht sichtbar) T3. Der Schreibstreifen 1 muß mit seiner Perforation so auf die Zackenräder 2 aufgesetzt werden, daß eines der mit einer Markierung M versehenen Perforationslöcher auf einem solchen markierten Zacken T\, T₂ oder Γ 3 sitzt. Die Abstände der Markierungen Mvoneinander auf dem Schreibstreifen entsprechen den Abständen zwischen den möglichen Kupplungsstellungen des Armes 21 mit der Scheibe 20.

Die Schreibfeder 5 ist quer zur Bewegungsrichtung A des Schreibstreifens 1 beweglich in einem gehäusefesten Rahmen R geführt und wird von einem (nicht sichtbaren) Motor nach Maßgabe einer Meßgröße, z. B.

der Durchlässigkeit der Probe verstellt. Die jeweils gerade gemessene Wellenlänge oder Wellenzahl (unabhängige Varaible) ist mittels einer Marke fan einer auf der Welle 8 sitzenden Skalenscheibe D ablesbar.

Bei diesem Ausführungsbeispiel hat die Kupplung 20, 22 noch eine weitere Funktion:

Der Abtastbereich des Gitterspektralphotometers erstreckt sich von einer Wellenzahl 4000 cm-¹ bis zu einer Wellenzahl 625 cm-'. Bei einer dazwischenliegenden Wellenzahl von 2000 cm-¹ erfolgt ein Gitterwechsei oder Gitterordnungswechsel. Es muß dafür gesorgt werden, daß nach diesem Gitterwechsel die Aufzeichnung des Spektrums stetig und ohne Lücken und mit genau den richtigen Abszissen fortgesetzt wird.

Bei Erreichen der 2000cm-'-Stellung des Gitter-Schwenkmechanismus 9 wird von dem Arm 13 der zwischen den Mikroschaltern 11 und 12 angeordnete Mikroschalter 14 betätigt. Dieser Mikroschalter 14 gibt ein Signal an den Programmgeber 10. Der Programmgeber 10 bewirkt über den Elektromagneten 23 ein Lösen der Kupplung 20,22, so daß der Schreibstreifen 1 von dem Stellantrieb entkuppelt wird und mit der Schreibfeder S auf der 2000 cm-' -Abszisse stehenbleibt. Der Programmgeber 10 bewirkt weiterhin einen Gitterwechsel mittels eines (nicht dargestellten) Mechanismus und steuert den Motor 5 um, so daß dieser das Zahnrad 7, die Skala D und die Welle 8 in die Ausgangsstellung zurückfährt, in welcher der Arm 13 den Mikroschalter 11 betätigt.

In der Zeichnung ist der Zustand dargestellt, in welchem die Skalenscheibe Z? mit der 2000 cm-'-Marke der äußeren Skala fast bis zu der Bezugsmarke P zurückgedreht ist. Von dieser letzteren Stellung aus beginnt die Wellenlängenabtastung mit dem neuen Gitter bis zu der Wellenzahl 625 cm-¹. Die Bohrung B nähert sich dem Stift 22. Wenn die Bohrung B vor dem Stift 22 steht, wird der Mikroschalter 11 durch den Arm 13 betätigt und dadurch der Elektromagnet 23 wieder erregt und gleichzeitig die Rücklaufbewegung des Motors 5 beendet.

Dadurch wird der Stift 22 lose in die Bohrung B hineinbewegt. Wenn der Motor 5 dann für die weitere Abtastung des Spektrums in Vorwärtsrichtung angetrieben wird, kommt der Stift 22 nach einer kurzen Winkelbewegung in einer genau definierten Stellung an der Wandung der Bohrung B zur Anlage und bewirkt eine Mitnahme des Schreibstreifens wieder in definierter Beziehung zu dem Gitterantrieb 9.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Meßwertschreiber zur Aufzeichnung einer Meßgröße auf einem Aufzeichnungsträger, bei welcher der Aufzeichnungsträger in definierter Lage von einer Aufzeichnungsträgeraufnahme aufgenommen wird und durch einen Stellantrieb eine Relativbewegung in einer Abszissenrichtung zwischen dem Aufzeichnungsträger und einem Schreibglied erzeugt wird und das Schreibglied nach Maßgabe der Meßgröße in einer quer zur Abszissenrichtung verlaufenden Ordinatenrichtung auslenkbar ist, wobei die Relativbewegung über eine gesteuerte, formschlüssige Kupplung mit einem antriebsseitigen und einem abtriebsseitigen Kupplungsglied übertragen wird, welche zusammenwirkende Mitnahmeglieder aufweisen, die so angeordnet sind, daß nach Ausrücken der beiden Kupplungsglieder bei festgehaltenem einen Kupplungsglied und Bewegung des anderen in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung ein Wiedereinrücken nur dann stattfinden kann, nachdem das bewegte Kupplungsglied aus seiner Ausrückstellung um einen vorgegebenen Schritt oder eine Mehrzahl von vorgegebenen Schritten verlagert worden ist, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Stellantrieb in an sich bekannter Weise die unabhängige Variable innerhalb eines endlichen Bereiches willkürlich veränderbar ist, wobei der Anfang dieses Bereiches einen Abszissenursprung des Stellantriebs definiert,

daß bei Einstellung des Stellantriebs auf diesen Abszissenursprung die Kupplungshälften in wenigstens einer definierten Stellung der Aufzeichnungsträgeraufnahme relativ zu einem festen Bezugspunkt durch zusammenwirkende Mitnahmeglieder einrückbar sind, wobei diese Einrückstellung einen Abszissenursprung auf dem Aufzeichnungsträger definiert, und

daß die geometrische Anordnung der Mitnahmeglieder solche Winkelwege zwischen aufeinanderfolgenden Wiedereinrückstellungen ergibt, daß jeder der besagten Schritte einem unverkennbar großen Abszissenintervall entspricht.

2. Meßwertschreiber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufzeichnungsträgeraufnahme ein Paar von Zackenrollen (2) aufweist, die durch eine Welle (3) verbunden sind und über welche der Aufzeichnungsträger in Gestalt eines mit Randperforation versehenen, in der Abszissenrichtung gegenüber dem Schreibglied beweglichen Registrierstreifens (1) geführt ist, daß mit der Welle (3) ein abtriebsseitiges Kupplungsglied (21) verbunden ist und eine antriebsseitige Kupplungshälfte in Gestalt einer mit dem Stellantrieb (5) phasenstarr gekuppelten Scheibe (20) drehbar auf der Welle (3) zwischen der einen Zackenrolle (2) und der abtriebsseitigen Kupplungshälfte gelagert ist, und daß die Scheibe wenigstens eine außermittige axiale Bohrung aufweist und die abtriebsseitige Kupplungshälfte (21) einen beweglichen Stift (22) aufweist, der zum Einrücken der Kupplung mittels eines Elektromagneten (23) in die axiale Bohrung einschiebbar ist.

3. Meßwertschreiber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der axialen Bohrung (B) deutlich größer als der Durchmesser des Stiftes (22) ist.

4. Meßwertschreiber nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der Welle (3) ein axial eindrückbarer Stellknopf (4) angebracht ist und daß bei Einrücken des Stellknopfes ein Schalter (30) betätigbar ist, durch den der Elektromagnet (23) abgeschaltet und damit die Kupplung ausgerückt wird.