DE240331C

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Publication number: DE240331C
Application number: DENDAT240331D
Authority: DE

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

. - .M 240331 KLASSE 42 d. GRUPPE

SIEMENS & HALSKE AKT-GES. in BERLIN.

Bewegung des Schreiborganes.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 16. Juni 1910 ab.

Bei elektrischen, mechanischen oder sonstigen Zeigerinstrumenten mit gewöhnlicher Anordnung der Federn ist der Ausschlag des Instrumentes, d. h. der Ablenkungswinkel des Zeigers dem Drehmoment proportional. Verwendet man ein solches Instrument zum Registrieren, etwa derart, daß die Zeigerspitze mit einer Schreibfeder versehen ist und unter der Schreibfeder ein Papierstreifen fortschreitend bewegt wird, so erhält man eine Kurve, bei der die geradlinigen Ordinaten dem Drehmoment nicht proportional sind; vielmehr sind nur die durch jeden einzelnen Punkt der Kurve mit einem Radius gleich der Zeigerlänge beschriebenen Kreisbögen dem jeweiligen. Drehmoment proportional. Mithin ist es auch nicht möglich, durch gewöhnliche Planimetrierung der mit einer derartigen Einrichtung gewonnenen Kurvenfläche das wahre Bild der aufgezeichneten Vorgänge zu erhalten.

Gemäß der Erfindung kann es nun durch Anwendung eines, das von dem Instrumentensystem ausgeübte Hauptdrehmoment unterstützenden oder schwächenden Hilfsdrehmomentes, welches für die verschiedenen Zeigerstellungen verschiedene Größe besitzt, erreicht werden, daß das auf den Instrumentenzeiger ausgeübte Gesamtdrehmoment eine derartige Einstellung bewirkt, daß in jeder Zeigerstellung die zu dem angezeigten Kurvenpunkt gehörige geradlinige Koordinate dem Hauptdrehmoment proportional ist. Die durch die Kurve gewonnene Fläche ergibt dann, durch Planimetrierung ausgewertet, praktisch den für gewöhnliche rechtwinklige Koordinaten giltigen Wert. Dieses Zusatzdrehmoment kann durch eine oder mehrere Spiral- oder sonstige Federn, auch durch an exzentrischen Scheiben angreifende Gewichte oder ähnliche j Vorrichtungen ausgeübt werden.

Aus Fig. ι sind die Bedingungen für die Wirkungsweise des Zusatzdrehmomentes ersichtlich. Über dem Registrierstreifen R bewege sich der Zeiger r, so daß bei stillstehendem Registrierstreifen die Aufzeichnungen seiner Spitze sich auf einem' Kreisbogen k befinden. Der Teilung dieses Kreisbogens entspricht nun, wenn man auf geradlinige Koordinaten übergehen will, eine Teilung mit kleineren Einheiten auf zwischen dem Mittelpunkt P₁ und den Endpunkten p₂, p₃ liegenden Geraden g, während in den genannten drei Punkten selbst die Teilung gerade übereinstimmt. Zeichnet man die einer Teilung, beispielsweise, wie angedeutet, in die Hälfte, ein Viertel, ein Achtel, sowohl des Bogens als auch der Ordinate zukommenden Radien oder Zeigerstellungen r' und r ein, so ergibt sich, daß, und zwar unabhängig davon, ob der Skalennullpunkt bei P₁ oder p_a liegt, mit zunehmendem Ausschlagwinkel von der Mittelstellung (P₁) des Zeigers aus die durch die in ausgezogenen Linien dargestellten Radien r oder Ausschläge zunächst geringer als die punktiert dargestellten r' bei . dem System. mit bogenförmigen Koordinaten sein müssen, bis sie schließlich am Rande des Registrier-

Streifens wieder damit übereinstimmen. Diesen Bedingungen entsprechend muß das Hilfsdrehmoment auf den Zeiger wirken.

Wenn nun auch bei den mit einer derartigen Einrichtung erhaltenen Kurven die geradlinigen Ordinaten stets dem Hauptdrehmoment proportional sind, so erscheint es zunächst dennoch fraglich, ob eine Planimetrierung der Fläche völlig richtige Werte

ίο ergibt, da die in der Richtung der Streifenbewegung gemessenen Abszissen der Kurvenpunkte mit Rücksicht auf die Bogenbewegung der Zeigerspitze nicht ohne weiteres der durch die Streifenbewegung dargestellten Zeit proportional sind. Um nämlich die jedem Kurvenpunkt entsprechende Zeit zu erhalten, müßte man, wie in Fig. 2 der Zeichnung angedeutet, den zugehörigen Kreisbogen einzeichnen, da nur die Abstände dieser Kreisbögen die Zeiten ergeben. Die einem Kurvenpunkt P entsprechende Zeit ist dann aber nicht gleich der dem in der Ordinatenprojektion liegenden Punkt A zugehörigen, sondern gleich dem durch den Schnittpunkt B des Kreisbogens mit der an der Seite des Registrierstreifens vorgesehenen Zeitskala gekennzeichneten Zeitpunkt, d.h. die Zeitabstände kann man nur durch Vergleichung der Schnittpunkte der durch die einzelnen Kurvenpunkte gelegten Kreisbögen mit der Zeitskala auf dem Streifenrand oder auf irgendeiner sonstigen der Abszissenachse parallelen geraden Linie erhalten.

Trotzdem nun die von den einzelnen durch die Zeigerspitze markierten Punkten gegebenen Kurve in diesem Sinne verzerrt ist, erhält man bei deren Planimetrierung mit einem normalen Planimeter praktisch richtige Werte. Es ergibt sich das aus folgender Betrachtung:

In Fig. 3 der Zeichnung ist ein Instrument mit dem Nullpunkt in der Mitte der Skale angenommen, da sich dadurch die Beweisführung einfacher gestaltet, trotzdem sie auch für .Instrumente mit seitlichem Nullpunkt gilt. Beim Planimetrieren der Fläche B-C-D-E des Registrierstreifens R mit einem gewöhnlichen Planimeter erhält man das Integral

MdT,

wobei T die geradlinige senkrechte Koordinate (Abszisse) eines Kurvenpunktes P in Richtung des Pfeiles als Abstand von einem Anfangspunkt T₀ gemessen und M die dem Punkt P zugehörige wagerechte Koordinate (Ordinate) bedeutet. Die Werte von M messen also bei einem System mit Zusatzdrehmoment unmittelbar das Hauptdrehmoment des Instrumentes, während, wie bereits erwähnt, der einem Punkt P der Kurve entsprechende Zeit-. wert nicht durch die Abszisse dieses Punktes oder seiner wagerechten Projektion T, sondern durch die Abszisse t des auf der Zeitskala liegenden Punktes B und für den der Abszisse T' entsprechenden Anfangspunkt D der Integralfläche durch die Abszisse /' gemessen wird. Das gesuchte Integral ist somit

Mdt,

wobei t = Γ—ζ ist, wenn ζ den senkrechten Abstand des Punktes P von der durch den jeweiligen Punkt B gezogenen Wagerechten bedeutet. Wenn weiter mit h die Differenz zwischen dem Radius r, der Zeigerlänge, und dem größten Wert von ζ bezeichnet wird, erhält man

t =

J/V² —ikf² + h.

Dieser Wert von t in das erste Integral eingesetzt ergibt:

τ rt

MdT = M dt

Mdz

= Mdt —

■Μ

μ² '

wobei M das dem Zeitwert t, M' das dem Zeitwert t' entsprechende Drehmoment darstellen.

Man erhält somit die Differenz von zwei Integralen. Das erste Integral davon ist nichts anderes als das gesuchte Integral, das zweite ist ein Ausdruck, der dadurch entsteht, daß die Kurve unter Annahme rechtwinkliger Koordinaten für Zeit- und Drehmoment planimetriert wurde, während diese Annahme — wie oben gezeigt ist — nicht zutrifft. '

Hiermit ist aber zunächst bewiesen, daß das Integral der bei Vorhandensein des Zusatzdrehmomentes erhaltenen Kurve in erster Annäherung gleich ist dem gesuchten Integral

MdT, d.h. Mdt

gleich oder annähernd gleich

MdT.

Das zweite Integral

Γ^Μ Μ²

dM

M'

ist nun gleich:

ι M]/V — M² arc sin

M'

Der Wert des bestimmten Integrals ist somit o, wenn M gleich M' ist, d. h. wenn man die' Kurve zwischen zwei Punkten integriert, die beide auf derselben Abszissenlinie liegen* Ist dies nicht der Fall, so wird das Fehlerglied in den meisten Fällen, insbesondere bei ■ Planimetrieru'ng längerer Streifen, klein sein gegen die beim Planimetrieren unvermeidlichen Fehler, während andererseits bei den bisher üblichen nicht korrigierten Systemen die Fehler mit der Länge des Streifens sehr bald eine unzulässige Größe erreichen. Übrigens kann auch das Fehlerglied genau bestimmt werden, da r bekannt ist und die dem Anfangs- und Endpunkt der Kurve entsprechenden Werte von M und M' aus der Kurve abgelesen werden können.

Claims

Pate nt-An SPRU CH:

Korrektionsvorrichtung an registrierenden Zeigerinstrumenten mit bogenförmiger Bewegung des Schreiborganes, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Achse des beweglichen Systems eine feder- oder ge- wichtsbelastete Kurvenscheibe, ein Federsystem o. dgl. einwirkt, welches derart eingerichtet ist, daß je nach dem Ausschlagwinkel des Zeigers das von dem Instrumentensystem ausgeübte Hauptdrehmoment vergrößert oder verkleinert wird, derart, daß die zu jedem Punkt der Kurve gehörige geradlinige Koordinate dem Hauptdrehmoment proportional ist, zum Zweck, die Kurvenfläche mit einem gewöhnlichen Planimeter ausplanimetrieren zu können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.