DE2842751A1

DE2842751A1 - Kurvenschreiber

Info

Publication number: DE2842751A1
Application number: DE19782842751
Authority: DE
Inventors: David John Lowe
Original assignee: National Research Development Corp UK
Current assignee: National Research Development Corp UK
Priority date: 1977-10-05
Filing date: 1978-09-30
Publication date: 1979-04-19
Also published as: US4215351A; FR2405519A1

Description

NATIONAL RESEARCH DEVELOPMENT CORPORATION, London, England

Kurvenschreiber

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kurvenschreiber zum Aufzeichnen des zeitlichen Verlaufs eines Wertes eines ihm über einen Eingangsanschluß zugeführten elektrischen Eingangssignals, mit einer ersten Antriebseinrichtung für den Vorschub eines Aufzeichnungsträgers relativ zu einem Aufzeichnungselement mit wählbarer geregelter Geschwindigkeit und mit einer zweiten Antriebseinrichtung, die am Eingangsanschluß angeschlossen ist und das Aufzeichnungselement quer zum Aufzeichnungsträger in eine von dem Wert des Eingangssignals abhängige Lage verschiebt.

Ein typischer Kurvenschreiber, auch Blattschreiber genannt, zeichnet die zeitliche Abhängigkeit der Größe eines elektrischen Signals auf einem langen, von einer Rolle abgewickelten Papierstreifen auf. Er besitzt zwei Motoren. Der erste ist der Blattvorschubmotor, der den Vorschub des Papiers mit geregelter Geschwindigkeit bewirkt. Der zweite ist der Schreibfeder-Servomotor, der eine Schreibfeder quer zum Blattvorschub in eine vom Augenblickswert des Eingangssignals abhängige Lage verschiebt.

Gewöhnlich ist es möglich, die Drehzahl des Vorschubmotors zwischen zwei oder drei Werten umzuschalten, um verschiedene vorhersehbare Arten der Änderung des Eingangssignals zu berücksichtigen. Es ist jedoch nicht immer möglich, genau vorherzusagen, welche Änderungen im Signal auftreten können. Ferner können die Änderungen sehr rasch, jedoch selten auftreten, so daß unnötigerweise Antriebsenergie und Papier in den Zeiträumen zwischen diesen Änderungen verbraucht werden. Im Falle eines batteriebetriebenen Schreibers ist dies besonders nachteilig.

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Nach der Erfindung ist daher dafür gesorgt, daß in mindestens einer Betriebsart des Kurvenschreibers die erste Antriebseinrichtung mit dem Eingangsanschluß verbunden ist und auf das Eingangssignal derart anspricht, daß die Vorschubgeschwindigkeit des Aufzeichnungsträgers automatisch von einem Parameter des Eingangssignals abhängig ist-

Vorzugsweise ist der Wert des Signals, der aufgezeichnet wird, die Größe des Signals und der Parameter des Signals, der die Geschwindigkeit bestimmt, mit der die erste Antriebseinrichtung den Aufzeichnungsträger relativ zum Aufzeichnungselement verschiebt, die Änderungsgeschwindigkeit dieser Größe.

Die erste Antriebseinrichtung ist zwischen zwei Geschwindigkeiten in Abhängigkeit davon umschaltbar, ob die Änderungsgeschwindigkeit des Eingangssignals über oder unterhalb einer vorbestimmten Geschwindigkeit liegt. Um eine visuelle Anzeige der benutzten Geschwindigkeit vorzusehen, wenn eine der beiden Geschwindigkeiten gewählt ist, kann periodisch ein Warnsignal dem Eingangssignal zugesetzt sein, das der zweiten Antriebseinrichtung zugeführt wird.

Sodann kann die erste Antriebseinrichtung zwischen einer schnellen und einer niedrigen Geschwindigkeit umgeschaltet werden, und die niedrige Geschwindigkeit wird dadurch erzielt, daß der Schreiber intermittierend mit der schnellen Geschwindigkeit betrieben wird. Wenn mit der langsamen Geschwindigkeit gearbeitet wird, kann während der Ausschaltzeiten ein großer Teil der Schreiberschaltungsanordnung ausgeschaltet sein, so daß Betriebsenergie eingespart wird.

Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachstehend anhand der Zeichnungen von bevorzugten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:

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Fig. 1 ein Blockschaltbild bestimmter Bauteile eines erfindungsgemäß ausgebildeten Blattschreibers zur Veranschaulichung, wie die selbsttätige Geschwindigkeitsregelung bewirkt werden kann,

Fig.. 2 ein Blockschaltbild einer Motorregelschaltung, die in dem Schreiber verwendet werden kann,

Fig. 3 und 4 ein Blockschaltbild eines bevorzugten Blattschreibers nach der Erfindung, von denen Fig. 3 die Schreibfeder-Servoregelschaltungen und die Schaltungen zur Erzeugung eines Geschwindigkeitssteuersignals und Fig. 4 die Blattvorschubmotorsteuerschaltungen und die Stromversorgungsschaltungen zeigt, und

Fig. 5 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Wirkungsweise eines Teils des Steigungsdetektors nach Fig. 3.

Zunächst wird auf Fig. 1 Bezug genommen, die zur Erläuterung einiger wesentlicher Merkmale des bevorzugten Ausführungsbeispiels nach den Fig. 3 und4 dient. Nach Fig. 1 enthält ein Kurven- oder Blattschreiber einen Eingangsanschluß 10, dem ein Signal zugeführt wird, dessen Größe vom Schreiber aufgezeichnet werden soll. Dieses Signal wird einem Schreibfeder-Servomotor 12 über einen Regelkreis zugeführt, der einen Summierverstärker 14 aufweist, dessen nicht umkehrender Eingang mit dem Eingang 10 und dessen Ausgang mit einem Leistungsverstärker 16 verbunden ist, der seinerseits am Servomotor 12 angeschlossen ist. Der Schleifer eines potentiometrisehen Schleifdrahtes 18 ist mechanisch, wie bei 20 angedeutet, mit dem Servomotor 12 gekoppelt, und sein elektrisches Ausgangssignal wird dem umkehrenden Eingang des Verstärkers 14 zugeführt.

Der Servomotor 12 verschiebt daher die Schreibfeder in eine Lage, die den Augenblickswert des Eingangssignals darstellt, so daß das Ausgangssignal des Verstärkers 14 null ist.

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Das Aufzeichnungsblatt wird in Längsrichtung von einem Blattvorschubmotor 22, der seine Antriebsenergie über einen Leistungsverstärker 24 erhält, mit einer Geschwindigkeit angetrieben, die der Spannung aus einer stabilisierten Spannungsquelle 26 proportional ist.

Bis hierhin ist der Schreiber in herkömmlicher Weise ausgebildet. Erfindungsgemäß ist jedoch eine Steigungsdetektorschaltung 30 ebenfalls am Eingangsanschluß 10 angeschlossen. Diese Schaltung mißt die Änderungsgeschwindigkeit des Eingangssignals und erzeugt, wenn diese Änderungsgeschwindigkeit einen vorbestimmten (positiven oder negativen) Wert überschreitet, ein hohes Ausgangssignal.

Ein manuell betätigbarer Wählschalter 32 hat drei Stellungen: SCHNELL, AUTO und LANGSAM. In der Stellung SCHNELL erhält er ein hohes oder 1-Signal. In der Stellung LANGSAM erhält er ein niedriges oder O-Signal. In der Stellung AUTO erhält er das Ausgangssignal des Steigungsdetektors 30, das 1 ist, wenn sich das Eingangssignal schnell ändert, und 0 ist, wenn es sich langsam ändert.

Das Ausgangssignal des Schalters 32 zeigt daher an, ob der Blattvorschubmotor mit seiner schnellen bzw. hohen oder seiner langsamen bzw. niedrigen Geschwindigkeit (Drehzahl) betrieben werden soll. Es wäre jedoch auch möglich, das Ausgangssignal des Schalters 32 der Spannungsquelle 26 zuzuführen, um zu bewirken, daß sich ihre Ausgangsspannung zwischen einem hohen und einem niedrigen Wert ändert. Um die Batterie zu schonen, wird jedoch vorgezogen, das Ausgangssignal des Schalters 32 anders zu verwenden. Der Ausgang dieses Schalters ist, wie dargestellt, mit dem einen Eingang eines ODER-Tors 34 verbunden, das einen zweiten Eingang aufweist, an den der Ausgang eines astabilen Oszillators 36 angeschlossen ist. Dieser Oszillator schwingt zwischen zwei Werten mit einem Impuls-Pause-Verhältnis von 1 : 9 hin und her. Das ODER-Tor 34 erzeugt daher

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ein 1-Signal, wenn

der Schalter 32 in die Stellung SCHNELL gebracht ist; oder

der Schalter 32 in die Stellung AUTO gebracht und der Detektor 30 ein 1-Signal abgibt; oder

der Schalter 32 in die Stellung AUTO oder LANGSAM gebracht und das Ausgangssignal des Oszillators 36 hoch ist.

Man sieht also, daß, wenn die schnelle Blattvorschubgeschwindigkeit erforderlich ist, das ODER-Tor 34 ständig ein 1-Signal abgibt, jedoch dann, wenn die langsame Geschwindigkeit erforderlich ist, das Ausgangssignal des ODER-Tors 34 über ein Zehntel der Zeit hoch bzw. ein 1-Signal ist. Die langsame Geschwindigkeit beträgt daher ein Zehntel der schnellen Geschwindigkeit.

Das Steuersignal am Ausgang 38 des ODER-Tors 34 wird drei Schaltkreisen zugeführt. Der erste Schaltkreis 40 ist mit der Stromversorgungsbatterie 42 verbunden, um eine Hilfsstromversorgungsschiene 44 zu bilden, die zur Stromversorgung eines großen Teils der Schaltungsanordnung dient. Schaltungen, die direkt aus der Batterie gespeist werden, sind mit einem Pluszeichen in einem Kreis gekennzeichnet, während Schaltungen, die über die geschaltete Hilfsschiene 44 gespeist werden, mit dem Zeichen "+A" in einem Kreis gekennzeichnet sind.

Der Leistungsverstärker 16 wird daher über die geschaltete Schiene 44 gespeist. Wenn daher das Steuersignal 38 niedrig bzw. 0 ist, verbraucht der Schreibfeder-Servomotor 12 praktisch keine Energie. Der Schleifdraht 18 wird ebenfalls nur an Spannung gelegt, wenn er tatsächlich benutzt wird.

Auch die Spannungsquelle 26 des Blattvorschubmotors 22 wird über die geschaltete Schiene 44 gespeist. Hier ist es jedoch zweckmäßig oder günstig, einen Schalter oder eine Torschaltung 46 zwischen die Quelle 26 und den Leistungsverstärker 24 zu

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legen, der bzw. die geöffnet (nicht leitend gemacht) wird, wenn das Steuersignal 38 niedrig ist. Eine dynamische Bremse 48 für den Blattvorschubmotor 22 wird von einem weiteren Schaltkreis 50 betätigt, wenn das Steuersignal 38 niedrig wird. Diese Maßnahmen stellen sicher, daß der Blattvorschubmotor, trotz seiner Trägheit, sehr rasch anhält.

Fig. 2 zeigt eine Motorregelschaltung, die entweder für den Schreibfeder-Servomotor oder den Blattvorschubmotor verwendet werden kann. In dieser Schaltung kann die durch den Block 60 dargestellte EingangsSpannungsquelle entweder der Schreibereingang 10 oder die Spannungsquelle 26 sein. Die Ausgangsspannung der Quelle 60 wird dem nicht umkehrenden Eingang eines Summierverstärkers 62 zugeführt. Der Ausgang des Verstärkers 62 ist über einen Schalter 66 und einen Leistungsverstärker 68 mit dem Motor 64 verbunden. Eine Speicherschaltung 70 ist eingangsseitig ebenfalls über einen Schalter 72 mit dem Motor 64 und ausgangsseitig mit dem umkehrenden Eingang des Verstärkers 62 verbunden.

Die Schalter 66 und 72 werden abwechselnd geschlossen. Zu diesem Zweck ist ein Oszillator 64 direkt mit dem Schalter 66 und über eine Umkehrstufe 76 mit dem Schalter 72 verbunden. Bei dem Oszillator handelt es sich um einen astabilen Oszillator mit einem Impuls-Pause-Verhältnis von etwa 9 : 1· Während neun Zehntel der Zeit wird der Motor 64 daher vom Leistungsverstärker 68 in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Verstärkers 62 gespeist, während er in den übrigen Zeitabschnitten mit der Speicherschaltung 70 verbunden ist. Während dieser Zeitabschnitte liefert der Motor eine Ausgangsspannung, die proportional seiner Drehzahl ist, und diese Spannung wird in der Speicherschaltung als Istwert der Drehzahl gespeichert. Diese Spannung wird von der Speicherschaltung 70 ständig dem Verstärker 62 als Geschwindigkeitsregelsignal zugeführt.

Ergänzend sei darauf hingewiesen, daß, wenn diese Geschwindigkeitsregelschaltung für den Vorschubmotor 22 als den Motor

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verwendet wird, die Frequenz des Oszillators 74 um ein Vielfaches größer als die des Oszillators 36 nach Fig. 1 ist.

Der in den Fig. 3 und 4 dargestellte "bevorzugte Blattschreiber oder Kurvenschreiber weist die anhand der Fig. 1 und 2 beschriebenen Merkmale und weitere vorteilhafte Merkmale auf. Dieser Blattschreiber ist als tragbarer Schreiber ausgebildet und wird aus Batterien gespeist. Er ist daher für niedrigen Stromverbrauch ausgelegt.

Ein Eingangsanschluß 100 ist mit einem von Hand betätigbaren Spannungsbereichsschalter 102 verbunden, der einen in den Stromkreis einschaltbaren Spannungsteiler zum Wählen des gewünschten Bereichs enthält. Das Ausgangssignal des Schalters 102 wird dem nicht umkehrenden Eingang eines summierenden Verstärkers 103 zugeführt, wo es mit dem Ausgangssignal eines lagegeregelten potentiometrischen Schleifdrahts 114 verglichen wird, der am umkehrenden Eingang des Verstärkers 103 angeschlossen ist. Die Differenz der beiden Eingangssignale wird im Verstärker 103 mit dem Faktor 2000 multipliziert und einem Spannungsverstärker 104 zugeführt, der den Verstärkungsfaktor 2 aufweist. Das Ausgangs signal des Verstärkers 104 wird über Analogschalter 105 und 106 zwei Leistungsverstärkern 109 und 110 zugeführt, die im Gegentakt arbeiten, d.h. der Verstärker 109 wird für die positiven Ausgangssignale des Verstärkers 104 und der Verstärker 110 für negative Signale verwendet. Diese Verstärker 109 und 110 liefern zwischen sich eine Antriebsspannung für einen Schreibfeder-Servomotor 111, der die Schreibfeder quer zur Blattvorschubrichtung in die erforderliche Lage verschiebt. Der Servomotor 111 verstellt auch den Schleifkontakt des Schleifdrahts 114 derart, daß das Differenzsignal am Ausgang des Verstärkers 103 verringert wird. Wenn die Schreibfeder die dem Eingangssignal entsprechende Lage erreicht hat, kompensiert das Ausgangssignal des Schleifdrahts 114 das Eingangssignal, so daß das Ausgangssignal des Verstärkers 103 praktisch null ist.

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Der Regelkreis wird durch ein zurückgeführtes Geschwindigkeits-Istwertsignal gemäß Fig. 2 stabilisiert. Die Analogschalter 105 und 106 werden gemeinsam von einem astabilen Oszillator 117 betätigt, der mit einer Frequenz von 1 kHz schwingt und ein Impuls-Pause-Verhältnis von 9 : 1 aufweist. Das Ausgangssignal des Oszillators 117 wird in einer digitalen Umkehrstufe 118 (auch NICHT-Glied genannt) invertiert, und das invertierte Ausgangssignal wird einem weiteren Analogschalter 117 zugeführt, der zwischen dem Servomotor 111 und einer Analogspeicherschaltung 113 liegt. Ein einstellbarer Bruchteil des Ausgangssignals des Speichers 113 wird von einer Schaltung 150 ausgewählt und dem umkehrenden Eingang des summierenden Verstärkers 103 zugeführt.

Wie man sieht, arbeitet der auf diese Weise gebildete Geschwindigkeit sr egelkreis so, wie es anhand von Fig. 2 beschrieben wurde. Der Oszillator 117 schwingt mit einer Frequenz von 1 kHz und hat ein Impuls-Pause-Verhältnis von 9:1. Wenn das Ausgangssignal des Oszillators 117 hoch ist, sind die Analogschalter 105 und 106 geschlossen (leitend) und der Analogschalter 112, aufgrund der Umkehrstufe 118, geöffnet. Hierbei wird der Servomotor 111 vom summierenden Verstärker 103 angetrieben, so daß seine Drehzahl vom Ausgangssignal des Schleifdrahts 114, dem über den Eingang 100 und den Bereichsschalter 102 zugeführten Signal und dem über den Analogspeicher 113 über die Voreinstellschaltung 150 zugeführten Signal abhängt. Der Eingang des Speichers 113 ist jedoch durch den Schalter 112 vom Motor 111 getrennt. Wenn das Ausgangssignal des Oszillators 112 niedrig ist, öffnen die Schalter 105 und 106, während der Schalter 117 geschlossen wird, so daß der Motor 111 jetzt mit dem Eingang des Speichers 113 und nicht mit den Leistungsverstärkern 109 und 110 verbunden ist. In diesem Zustand wirkt der Motor 111 als Tachogenerator, so daß er eine Ausgangsspannung erzeugt, die dem Augenblickswert der Drehzahl proportional ist und über den geschlossenen Schalter 112 im Speicher 113 gespeichert wird. Die gespeicherte Spannung wird zur Dämpfung der Schreibfeder-Verschiebung während des nachfolgenden hohen Ausgangssignals des Oszil-

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lators 117 verwendet. Die Einstellschaltung 150 dient zur Justierung während der Herstellung, und ihre Einstellung wird normalerweise während des Gebrauchs nicht geändert.

Die mechanische Verbindung des Servomotors 111 mit dem potentiometrischen Schleifdraht 114 ist mit 151 bezeichnet. Der Schleifdraht wird aus einer BezugsSpannungsquelle 116 gespeist, die auch eine duale manuelle Steuerung 115 speist, die am umkehrenden Eingang des Verstärkers 103 angeschlossen ist. Dies ermöglicht eine manuelle Einstellung des Nullpunkts und des Vollausschlags des Schreibers.

Der Schreibfeder sind ferner zwei Grenzwertschalter 107 und 108 mechanisch zugeordnet. Der Schalter 107 ist unmittelbar oberhalb der Endausschlaglage (EA-Lage) der Schreibfeder und der Schalter 108 unmittelbar unterhalb der Nullage angeordnet. Die Schalter sind normalerweise geöffnet und werden geschlossen, wenn die Schreibfeder den Ausschlagbereich des Schreibers überschreitet und jeweils die EA- oder Nullage durchläuft. Vorzugsweise wirkt die Schreibfeder als Erdanschluß des Schalters. Wenn der Schalter 107 geschlossen wird, öffnet er seinerseits den Schalter 105, so daß der Leistungsverstärker 107 abgeschaltet wird. Die Schreibfeder läuft daher nicht über die Endlage hinaus, selbst wenn das Ausgangssignal des Verstärkers 104 noch positiv ist. Wenn das Eingangssignal in den Aussteuerbereich zurückkehrt, wird das Ausgangssignal des Verstärkers 104 negativ, und dieses Signal wird über den noch geschlossenen Schalter 106 dem Leistungsverstärker 110 zugeführt, so daß die Schreibfeder aus der Endlage wegbewegt wird. Dann wird der Schalter 107 wieder geöffnet, so daß der Schreiber wieder normal arbeitet. Ein Überschreiten des Aussteuerbereichs durch das Eingangssignal wird daher elektronisch überwacht, so daß die Verbindung 151 zwischen Schreibfeder und Servomotor 111 starr sein kann.

Wenn der Aussteuerbereich dagegen unterschritten wird, wird der Schalter 108 geschlossen und dadurch der Schalter 106 geöffnet.

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Wenn das Eingangssignal wieder in den Aussteuerbereich zurückkehrt, wird der Motor 111 über den Schalter 105 und den Leistungsverstärker 109 betrieben, so daß er die Schreibfeder vom Endschalter 108 wegbewegt.

Wie bei dem Schreiber nach Fig. 1, kann der Papiervorschub auf die drei Betriebsarten SCHNELL, AUTO oder LANGSAM eingestellt werden. Die Betriebsart kann von Hand mittels eines Wählschalters 152 eingestellt werden, der in der Stellung SCHNELL" mit einer positiven Spannung, in der Stellung LANGSAM mit Erde und in der Stellung AUTO mit einer Spannung verbunden ist, die anzeigt, ob die Änderungsgeschwindigkeit des Eingangssignals eine vorbestimmte Änderungsgeschwindigkeit überschreitet. Die Erzeugung dieses Signals wird nachstehend beschrieben.

Die Eingangssignal-Steigungsdetektorschaltung enthält einen Verstärker 138, der mit dem Ausgang des Bereichsschalters 102 verbunden ist, dem das Eingangssignal über den Anschluß 100 zugeführt wird. Der Verstärker 138 ist über ein geschaltetes Filter 139 zurückgekoppelt, um den Störabstand zu verbessern. Das gefilterte Signal wird einem Analogschalter 140 zugeführt, der zusammen mit einer Differenzierschaltung 141 einen inkrementellen Differentiator bildet. Der Schalter 140 wird von einem 0,5 Hz-Ausgangssignal eines Frequenzteilers 133 ein- und ausgeschaltet. Fig. 5 veranschaulicht die Wirkungsweise dieses Schalters 140 und des Differentiators 141 in Abhängigkeit von einem stetig ansteigenden Ausgangssignal des Verstärkers 138. Vom Punkt 0 bis zum Punkt A ist der Schalter 140 geschlossen, so daß die im Kondensator C des Differentiators 141 gespeicherte Spannung der Eingangsspannung folgt. Im Punkt A wird der Schalter 140 geöffnet, so daß der Kondensator jetzt den Augenblickswert χ der Spannung im Punkt A bis zum Punkt B festhält. Im Punkt B, eine Sekunde später, wird der Schalter 140 wieder geschlossen, und die Differenz zwischen dem Augenblickswert y der Spannung und dem gespeicherten Wert χ bewirkt die Erzeugung eines Spannungsimpulses am Widerstand R des Differentiators 141,

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dessen Spitzenwert proportional der Differenz der Spannungen χ und y ist. Diese Spannung nimmt sehr schnell bis auf 0 ab, weil die Zeitkonstante des RC-Gliedes im Vergleich zur Impulsdauer von einer Sekunde des Steuersignals vernachlässigbar ist. Im Zeitpunkt C ist die Spannung am Kondensator mithin wieder gleich der Ausgangsspannung des Verstärkers 138. Anschließend wiederholt sich der Zyklus. Da die Differenz der Spannungen χ und y innerhalb einer festen Zeitspanne von einer Sekunde ermittelt wurde, ist der Ausgangsspannungsimpuls ein Maß für die inkrementelle Steigung des Eingangssignals.

Der auf diese V/eise gebildete inkrementelle Differentiator ist mithin in der Lage, Schwingungen mit einer Frequenz von nur 0,001 Hz zu differenzieren.

Das Ausgangssignal des Differenziergliedes 141 wird von einem Spannungsverstärker 142 verstärkt und dem Eingang eines Zweifach-Diskriminators 143 zugeführt, der das Überschreiten eines vorbestimmten Wertes durch sowohl positive als auch negative Signale feststellen kann. Wenn das Ausgangssignal des Differentiatiors 141 größer als dieser Wert ist, schaltet der Diskriminator ein rückstellbares Zeitglied oder monostabiles Kippglied 144 ein. Wenn dieses Zeitglied ausgelöst worden ist, gibt es ein hohes Ausgangssignal für eine vorbestimmte Zeit von vorzugsweise einer Minute ab. Dadurch wird vermieden, daß der Steigungsdetektor den Schreiber auf die langsame Geschwindigkeit umschaltet, wenn eine kurzzeitige Spannungsspitze auftritt. Solange wie die inkrementelle Steigung des Eingangssignals daher größer als der vorbestimmte Wert bleibt, und während einer Minute danach, ist das Ausgangssignal des Zeitgliedes 144 hoch. Während der übrigen Zeit ist es niedrig. Das Ausgangssignal des Zeitgliedes 144 wird dem Kontakt AUTO des Schalters 152 zugeführt.

Das Ausgangssignal des Schalters 152 zeigt daher in jedem Falle an, ob die schnelle oder langsame Blattvorschubgeschwindigkeit erforderlich ist. Wie bei Fig. 1 wird die schnelle Geschwindig-

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keit durch einen andauernden Betrieb des Blattvorschubmotors bewirkt, während die langsame Geschwindigkeit dadurch erzielt wird, daß der Blattvorschubmotor mit der gleichen Augenblicksdrehzahl wie beim schnellen Vorschub, jedoch nur während ein Zehntel der Zeit betrieben wird. Zu diesem Zweck erzeugt ein astabiler Oszillator 130 an einem Ausgang a ein 0,2 Hz-Signal mit einem Impuls-Pause-Verhältnis von 1:9, das dem einen Eingang a eines ODER-Tors 131 zugeführt wird. Das Ausgangssignal des Schalters 152 wird einem weiteren Eingang c des ODER-Tors 131 zugeführt. Diese beiden Signale erzeugen daher am Ausgang 154 des ODER-Tors 131 ein EIN/AUS-Drehzahlsteuersignal für den Blattvorschubmotor, das in denjenigen Zeitabschnitten hoch ist, in denen der Blattvorschubmotor laufen soll. Wie dieses Signal benutzt wird, wird nachstehend anhand von Fig. 4 beschrieben.

Um anhand der Kurve die jeweilige Papiervorschubgeschwindigkeit leicht feststellen zu können, wird zum Eingangssignal des Kurvenschreibers jedesmal, wenn der Blatt- bzw. Papiervorschubmotor mit der niedrigen Geschwindigkeit läuft, ein "Störsignal" in Form einer Rechteckschwingung von + 2 mV überlagert. Auf diese Weise wird die Strichstärke der Schreibfeder vergrößert. Zu diesem Zweck wird ein 0,1 Hz-Signal am Ausgang b des Oszillators 130 erzeugt und über einen Spannungsteiler 137 einem Schalter 135 zugeführt. Dieser Schalter wird von einem Steuersignal betätigt, das durch Umkehrung des Ausgangssignals des Schalters 152 in einerUmkehrstufe 153 gebildet wird. Wenn das Ausgangssignal des Schalters 152 anzeigt, daß die niedrige Blattvorschubgeschwindigkeit erforderlich ist, wird der Schalter 135 geschlossen, um das Signal des Oszillators 130 dem umkehrenden Eingang des summierenden Verstärkers 103 über einen weiteren Spannungsteiler 101 zuzuführen. Wenn die schnelle Blattvorschubgeschwindigkeit erforderlich ist, wird der Schalter 135 geöffnet.

Die Frequenz des Signals am Ausgang b des Oszillators 130 ist halb so groß wie die des Signals am Ausgang a, so daß das Vorzeichen des Störsignals bei jedem hohen Wert am Ausgang a des Oszillators 130 wechselt.

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Die abgelaufene Zeit -wird auf der Aufzeichnung bzw. der aufgezeichneten Kurve, um festzustellen, wann ein Ereignis auftrat, dadurch wiedergegeben, daß alle halbe Stunde ein Signal mit einer Amplitude von ± 50 mV dem Schreiber-Eingangssignal überlagert wird. Das Ausgangssignal eines Oszillators 132 wird einem Frequenzteiler 133 zugeführt, der an einem Ausgang b, wie bereits erwähnt, ein Signal mit einer Frequenz von 0,5 Hz erzeugt. An einem weiteren Ausgang a gibt er alle halbe Stunde einen Impuls mit einer Dauer von zwei Sekunden ab. Dieser Impuls wird dem Auftasteingang eines Schalters 134 zugeführt, der ferner das 0,5 Hz-Signal vom Ausgang b des Frequenzteilers über einen Spannungsteiler 136 erhält. Der Schalter 134 erzeugt daher alle halbe Stunde einen zwei Sekunden dauernden Impuls des 0,5 Hz-Signals, d.h. eine vollständige Schwingung dieses Signals. Dieses Signal wird über den Spannungsteiler 101 dem umkehrenden Eingang des Verstärkers 103 zugeführt.

Damit der Blattvorschubmotor beim Auftreten dieses Zeitgeberimpulses läuft, andernfalls erscheint er nicht richtig auf der Aufzeichnung, wird das Ausgangssignal vom Ausgang a des Frequenzteilers 133 auch einem Eingang b des ODER-Tors 131 zugeführt.

Nachstehend wird anhand von Fig. 4 die restliche Schaltung des Kurvenschreibers beschrieben. Der Blattvorschubmotor 124 wird von einer "Velodyn"-Regelschaltung geregelt, die einen Geschwindigkeitsregelkreis der in Fig. 2 dargestellten Art aufweist. Der erwähnte Oszillator 117 und die erwähnte Umkehrstufe 118, die in Fig. 4 erneut dargestellt sind, steuern jeweils cLL_e Schalter 122 und 125 so, daß sie abwechselnd geöffnet und geschlossen werden, wobei der Schalter 122 während neun Zehntel der Zeit und der Schalter 125 während ein Zehntel der Zeit geschlossen wird. Der Schalter 125 verbindet den Eingang einer Speicherschaltung 126 mit dem Blattvorschubmotor 124 zur Übertragung einer drehzahlabhängigen Spannung, die in einem Verstärker 120 mit der festen Ausgangsspannung einer Bezugs- bzw.

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SollwertSpannungsquelle 119 verglichen wird. Eine hierbei zwischen diesen beiden Signalen festgestellte Differenz, die eine Drehzahl-Regelabweichung darstellt, wird verstärkt und zunächst über einen Schalter 121 und dann über den Schalter 122 und einen Leistungsverstärker 123 als Stellgröße dem Blattvorschubmotor 124 zugeführt. Die Sollwert spannung kann mit Hilfe eines (nicht dargestellten) Einstellmotors auf den gewünschten Sollwert der schnellen Drehzahl bzw. Vorschubgeschwindigkeit eingestellt werden.

Wie bereits erwähnt wurde, wird die langsame Blattvorschubgeschwindigkeit dadurch erzielt, daß der Blattvorschubmotor intermittierend betrieben wird. Das Ein-Aus-DrehzahlSteuersignal auf der Leitung 154 wird zu diesem Zweck einer dynamischen Bremse 127, die am Blattvorschubmotor 124 angeschlossen ist, über einen Analogschalter 128 zugeführt. Diese Anordnung bewirkt, daß, wenn das Signal auf der Leitung 124 niedrig ist und dadurch anzeigt, daß der Motor angehalten werden muß, daß die Bremse 127 betätigt wird. Um zu verhindern, daß der Geschwindigkeitsregelkreis den Blattvorschubmotor anzutreiben versucht, wird der Schalter 121 in Abhängigkeit von einem niedrigen Signal auf der Leitung 154 geöffnet.

Das Signal auf der Leitung 154 wird auch einem Schalter 129 in den Stromversorgungskreisen zugeführt, die wie folgt ausgebildet sind. Die Hauptstromquelle, die als Batterie 145 dargestellt ist, speist eine Motorstromversorgungsschiene +M über einen Sicherungs- und Störsignalunterdrückungskreis 147. Diese Quelle speist die Leistungsverstärker 109, 110 und 123 sowie die dynamische Bremse 127, wie es durch das Zeichen +M in einem Kreis angedeutet ist. Die Batterie 145 speist auch eine Elektronikstromversorgungsschiene +S über einen Sicherungsund Störsignalunterdrückungskreis 146. Ein weiterer Störsignalunterdrücker 148 ist an die +S-Schiene angeschlossen und speist eine stabilisierte Schiene +C. Schließlich ist der Schalter mit der +S-Schiene verbunden, und er speist eine geschaltete

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Hilfsschiene +A in Abhängigkeit von dem Ein-Aus-Drehzahlsteuersignal auf der Leitung 154.

Die Art der Stromversorgung der Hauptelektronikschaltungen ist in den Fig. 3 und 4 durch die Zeichen +S, +C und +A in Kreisen angedeutet. Wie man sieht, liegen die Steigungsdetektorschaltungen an der stabilisierten Schiene +C. Von den übrigen Schaltungen werden diejenigen, die eine höhere Leistung benötigen und die nur in Betrieb zu sein brauchen, -wenn der Blattvorschubmotor tatsächlich eingeschaltet ist, über die geschaltete Schiene +A gespeist. Zu diesen gehören die Sollwertspannungsquellen 116 und 119, die Verstärker 104 und 120, die Schalter 105, 106 und 112, der Oszillator 117 und die Umkehrstufe 118. Wenn der Schalter 129 geöffnet wird, fallen die den Leistungsverstärkern 109, 110 und 123 zugeführten Signale mithin auf null ab.

Andere Schaltungen, die ständig in Betrieb sein müssen oder nur geringe Leistung benötigen, werden über die Schiene +S gespeist.

Es sei darauf hingewiesen, daß alle Schienen eine oder mehrere positive und eine oder mehrere negative Schienen aufweisen können.

Der beschriebene Schreiber hat zahlreiche Vorteile. Zu diesen gehört, daß er sehr lange ohne Überwachung in Betrieb sein kann und der britischen Sicherheitsnorm B.S. 1259, 1958, genügt. Da er potentiometrisch arbeitet, ist er verhältnismäßig unempfindlich gegen Erschütterungen oder (Flug-) Lageänderungen.

In der Betriebsart AUTO ist der Strom- und Papierverbrauch des Schreibers gering, wenn das Eingangssignal verhältnismäßig inaktiv ist. Wenn sich das Eingangssignal jedoch rasch zu ändern beginnt, wird der Schreiber auf seine schnelle Geschwindigkeit umgeschaltet. Die aufgezeichnete Kurve zeigt gleichzeitig an, ob der Schreiber mit der hohen oder niedrigen Vorschubgeschwindigkeit arbeitete, und außerdem werden periodisch Echtzeitmarkierungen aufgezeichnet.

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Leerseite

Claims

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Dr-ϊηα. Wilhelm Reichel

Wpl-üifl. Wolfgang Boiciisl

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NATIONAL RESEARCH DEVELOPMENT CORPORATION, London, England

Patentansprüche

Kurvenschreiber zum Aufzeichnen des zeitlichen Verlaufs eines Wertes eines ihm über einen Eingangsanschluß zugeführten elektrischen Eingangssignals, mit einer ersten Antriebseinrichtung für den Vorschub eines Aufzeichnungsträgers relativ zu einem Aufzeichnungselement mit wählbarer geregelter Geschwindigkeit und mit einer zweiten Antriebseinrichtung, die am Eingangsanschluß angeschlossen ist und das Aufzeichnungseiement quer zum Aufzeichnungsträger in eine von dem Wert des Eingangssignals abhängige Lage verschiebt,

dad u r ch gekennzeichnet, daß in mindestens einer Betriebsart des Kurvenschreibers die erste Antriebseinrichtung mit dem Eingangsanschluß verbunden ist und auf das Eingangssignal derart anspricht, daß die Vorschubgeschwindigkeit des Aufzeichnungsträgers automatisch von einem Parameter des Eingangssignals abhängig ist.

Schreiber nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die erste Antriebseinrichtung auf die Änderungsgeschwindigkeit des Wertes des Eingangssignals anspricht.

Schreiber nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der Wert des Eingangssignals seine Größe ist.

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4. Schreiber nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Antriebseinrichtung zwischen zwei oder mehr vorbestimmten Geschwindigkeiten in Abhängigkeit von dem Parameter des Eingangssignals umschaltbar ist.

5. Schreiber nach Anspruch 4,
gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die auf die erste Antriebseinrichtung anspricht, wenn diese mit einer vorgewählten Geschwindigkeit arbeitet, und eine visuelle Anzeige derselben auf der Aufzeichnung ausbildet.

6. Schreiber nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die zuletzt genannte Einrichtung eine Änderung der Breite oder Dicke der Aufzeichnung bewirkt.

7. Schreiber nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Antriebseinrichtung zwischen einer schnellen und einer langsamen Geschwindigkeit umschaltet und die langsame Geschwindigkeit dadurch erzielt wird, daß der Schreiber intermittierend mit der schnellen Geschwindigkeit betrieben wird. .

8. Schreiber nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß bei langsamer Geschwindigkeit und während der Ausschaltzeiten der ersten Antriebseinrichtung zumindest ein Teil der Schreiberschaltungsanordnung von ihrer Stromversorgung abgeschaltet ist.

9. Schreiber nach Anspruch 7 oder 8,
gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Ausbildung einer periodischen Zeitangabe auf der Aufzeichnung und zur gleichzeitigen Auslösung

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des Aufzeichnungsträgervorschubs relativ zum Aufzeichnungselement, selbst wenn die Zeitangabe während einer der Ausschaltzeiten auftritt.

10. Schreiber nach einem der Ansprüche 4 bis 9, gekennzeichnet durch eine manue7.1 betätigbare Einrichtung zum Trennen der ersten Antriebseinrichtung vom Eingangsanschluß und zum Auslösen des Aufzeichnungsträgervorschubs relativ zum Aufzeichnungselement ^;ait einer vorbestimmten konstanten Geschwindigkeit.

11. Schreibar nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und/oder zweite Antriebseinrichtung einen mit einer Geschwindigkeitsregelschaltung versehenen Antriebsmotor aufweist.

12. Schreiber nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeitsregelschaltung eine Speicherschaltung aufweist, die eingangsseitig über einen ersten Schalter mit dem Motor und ausgangsseitig mit einem Vergleicher verbunden ist, der außerdem ein Motorsteuersignal erhält, daß das Vergleicher-Ausgangssignal dem Motor über einen zweiten Schalter und einen Leistungsverstärker zuführbar ist und daß die beiden Schalter abwechselnd geschlossen werden.

13. Schreiber nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeich η e t , daß die zweite Antriebseinrichtung einen starr mit dem Aufzeichnuiigselement verbundenen Motor und Grenzwertschalter zum Abschalten des Motors bei Betätigung der Grenzwertschalter enthält.

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14. Schreiber nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Antriebseinrichtung einen potentiometrischen Lagefühler aufweist.

15· Kurvenschreiber mit einem Aufzeichnungsträger-Vorschubmotor,

dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl des Yorschubmators in Abhängigkeit von der Änderungsgeschwindigkeit des Eingangssignals des Kurvenschreibers zwischen zwei Werten änderbar ist.

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