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Verfahren zum Ein- oder Nachjustieren von vorzugsweise für Echolotungen
bestimmten Instrumenten. Bei physikalischen Meßinstrumenten, wie z. B. bei für Echolotungen
auf Schiffen gebräuchlichen Behm-Kurzzeitmessern, werden die verschiedenen vom Instrument
auszuführenden Tätigkeiten, wie Ingangsetzen und Anhalten der dabei verwendeten
Schwungmasse, Auslösen der Bremse u. dgl., der Genauigkeit wegen unter Verwendung
von Elektromagneten elektrisch gesteuert. Es ist nun notwendig, soll die Genauigkeit
des Instrumentes nicht leiden, daß die verschiedenen verwendeten Stromkreise stets
eine ganz bestimmte Spannung haben. Da aber die Trokkenelemente bzw. Akkumulatoren,
die als Stromquellen benutzt werden, nach und nach an Spannung verlieren, so schaltet
man. den Magneten einen Regulierwiderstand vor und muß diesen Vorschaltwiderstand
entsprechend dem Spannungsnachlaß der Elemente nach und nach wieder ausschalten.
Wird nun beispielsweise die Steuerung des Instrumentes dadurch -hervorgerufen, daß
ein anderer Widerstand in dem betreffenden Stromkreis - bei Echoloteinrichtungen
der innere Widerstand
eines Echoempfängers (Mikrophons) - sich
ändert, dann muß, wenn das Instrument stets genau ansprechen soll, der Vorschaltwiderstand
so bemessen sein, daß schon eine geringe Widerstandsänderung in dem zweiten Widerstand
(Mikrophon) genügt, um die Erregung des betreffenden Elektromagneten in der gewünschten
-Weise- zu ändern und dadurch die betreffende Tätigkeit vor sich gehen zu lassen.
Der -Vorschaltwiderstand muß demnach so bemessen sein, daß sich der Apparat kurz
vor der sogenannten »Schneidenstellung« befindet, das heißt in derjenigen Stellung
seiner Teile, in welcher z. B. zwischen der Kraft des Magneten und seines unter
Federkraft stehenden Ankers labiles Gleichgewicht herrschen würde. Unter Berücksichtigung
des Spannungsabfalles der Elemente muß nun in kürzeren Zeitabschnitten eine Nachjustierung
erfolgen. Dieses ließ sich bisher nur dadurch erreichen, daß man die Batteriespannung
mittels kochempfindlicher Volt- und Amperemeter genau feststellte und danach die
Größe des vorzuschaltenden Widerstandes bestimmte. Wenn ein derartiges Verfahren
auch im Laboratorium möglich ist, so gehört hierzu doch immerhin ein mit den Einrichtungen
wohlvertrauter Fachmann, der - imstande ist, nach Vornahme der Widerstandsänderung
das Meßinstrument stets wieder einzujustieren. Will man dagegen derartige Feinmeßinstrumente
in der Praxis ver-wenden, wie es beispielsweise bei den eingangs erwähnten Echoloteinrichtungen
mit Kurzzeitmessern an Bord von Schiffen stets notwendig sein wird, so treten deren
Verwendung kaum zu überwindende Hindernisse in den Weg.
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Der Zweck der Erfindung ist nun, durch ein neues Verfahren und die
entsprechenden Einrichtungen auch ungeübten Hilfskräften Mittel und Wege an -die
Hand zu geben,. ein Meßinstrument der angegebenen Art, beispielsweise einen Behm-Kurzzeitmesser,
-in einfacher und sicherer Weise -ein- und nachzujustieren. Dies wird der Erfindung
gemäß dadurch erreicht, daß man je nach der gewünschten Empfindlichkeit des Instrumentes
vor den eigentlichen -Vorschaltwiderstand im Arbeitsstromkreis oder einem mit diesem
zusammenwirkenden .Ruhestromkreis =einen passenden Hilfswiderstand -schaltet und
den Vorschaltwiderstand dann so lange verändert, bis die zur Auslösung des Instrumentes
-notwendige Erregungsänderung des -Elektromagneten (sogenannte Schneidenstellung)
-eingetreten ist, worauf man ;den Hilfswiderstand wieder ausschalten kann. :Auf
diese Weise ist dann stets -der Vorschaltwiderstand um -ein ganz bestimmtes, entsprechend
der gewünschten .Empfindlichkeit zu wählendes Maß kleiner, als es notwendig ist,
um in dem im gleichen Stromkreis liegenden Elektromagneten die gewünschte Erregungsänderung
hervorzurufen, die zum Festhalten der Bremse oder zum Anziehen der Schwungmasse
notwendig ist. Ändert sich sodann in dem eigentlichen, die Meßvorrichtung (z. B.
den Kurzzeitmesser) in Gang setzenden Widerstand, beispielsweise in einem Echoempfängermikrophon,
der Widerstand .um eine Größe, die dem zwecks Einstellung vorübergehend vorgeschalteten
Hilfswiderstand entspricht, dann muß die Meßvorrichtung notwendig sofort in Tätigkeit
treten. Es läßt sich auf diese Weise auch für den ungeübten Arbeiter mit Leichtigkeit
(las Eintreten der sogenannten Schneidenstellung erkennen und das Einjustieren vornehmen.
Es wird also durch die Erfindung die Benutzung nur von Fachleuten anwendbarer hochempfindlicher
Volt- und Amperemeter unnötig, und trotzdem erfolgt die Einstellung des -Instrumentes
ebenso genau, wie sie mit Hilfe derartiger Instrumente erzielt werden kann.
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Um die Anwendung des Hilfswiderstandes zu erleichtern, kann dieser
in einer patronenartigen Hülse angeordnet sein. Die Patrone muß dabei so eingerichtet
sein, daß durch Einstecken derselben in eine hierfür vorgesehene Öffnung der Stromkreis
des Vorschaltwiderstandes unterbrochen und der in der Patrone enthaltene Hilfswiderstand
zwischengeschaltet wird. Die Einjustierung bzw. Nachjustierung erfolgt nun, indem
man den eigentlichen Vorschaltwiderstand nach der einen oder anderen Richtung verschiebt,
bis am Magneten die Scbneidenätellung eintritt. Statt in einer Patrone kann man
auch den Hilfswiderstand in dem hohlen Schacht einer nach ,Art eines Einsteckschlüssels
ausg " eb ildeten *Schlüsselvorrichtung t' unterbringen, mit dessen Hilfe
man gleichzeitig den Schleifkontakt des Vorschaltwiderstandes verstellen kann. Auch
hierbei muß aber die Einrichtung so getroffen sein, daß beim Einstecken des Schlüssels
der `Stromkreis des Vorschaltwiderstandes getrennt und der im Schlüssel befindliche
Widerstand dafür in den Stromkreis .eingeschaltet wird, während beim Herausziehen
-des 'Steckschlüssels :-der Zusatzwiderstand wieder ausgeschaltet und der ursprüngliche
-Stromkreis wiederhergestellt wird.
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.je nach der Einstellungsmöglichkeit -eines -Instrumentes .wird man
vorteilhaft einen 'Satz derartiger :Patronen "bzw. -Einsteckschlüssel mit verschieden
=groBem Hilfswiderstand verwenden. Soll .dann . das :Instrument -für den .-einen
oder anderen Zweck vorbereitet -%verden, dann -nimmt der . den Apparat -bedie=
nende
.tann, der von der sonstigen Einrichtung des @Ießinstrunientes keine genaue Kenntnis
zu haben braucht, die betreffende Patrone bzw. den betreffenden Schlüssel und verstellt
mit diesem den Vorschaltwiderstand so lange in der einen oder anderen Richtung,
bis der betreffende Elektromagnet anspricht. Ist dies geschehen, dann zieht er die
Patrone bzw. den Steckschlüssel wieder heraus, und das Meßinstruinent ist für den
betreffenden Verwendungszweck genau einjustiert.
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Auf der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
dargestellt, und zwar zeigen Alb. i einen Vorschaltwiderstand und den zugehörigen
Stromkreis in Ansicht, Abb.2 den Schnitt nach 11-II der Abb. i, Abb. 3 teilweise
den Schnitt gemäß Abb. 2 nach Einstecken des den Hilfswiderstand enthaltenden Hohlschlüssels;
Abb. -. ist ein als Beispiel dargestelltes Schaltungsschema bei Verwendung eines
sich nicht selbst unterbrechenden Relaisstromkreises, und Abb.5 veranschaulicht
eine etwas andere Ausführungsform des Vorschaltwiderstandes nebst den zugehörigen
Teilen, als in Abb. i dargestellt ist.
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Es soll zunächst die in den Abb. i bis 3 dargestellte Einrichtung
beschrieben -werden. An einer drehbar gelagerten Nabe 4. ist ein Arm 5 befestigt,
der den Schleifkontakt 6 trägt. Dieser schleift, wenn der Arm 5 gedreht wird, über
im Kreise angeordnete Kontaktstellen 7, die untereinander durch zwischengeschaltete
Widerstände 8 in Verbindung stehen und den Vorschaltwiderstand bilden. Von der letzten
Kontaktstelle 7 führt eine Leitung 9 über die Batterie io, den die Auslösung bewirkenden
veränderlichen Widerstand i i (z. B. das Mikrophon) und den Elektromagneten 12 nach
dein Drehzapfen 13 (Abb. 2) der Nabe d.. Dieser ist an der Nabe .4 befestigt, und
zwar mit -Hilfe einer Platte i-#", die ebenso wie der Arm 5 aus nicht leitendem
Material besteht. Die Nlabe d. besitzt eine achsiale Bohrung i5, in welcher achsial
verschiebbar ein Kontakt 16 angeordnet ist, der leitend mit dem Zapfen -13 in Verbindung
steht und durch eine Feder 17 in einer Stellung gehalten wird, in zier er mit dem
Kontakt 18 in Berührung -ist. Von dem Kontakt 18 geht eine Leitung i9 nach dem Schleifkontakt
6 und schließt auf diese Weisc den Stromkreis 9.
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In die Bohrung i5 der Nabel paßt eia hohler Einsteckschlüssel 2o,
der Ansätze 2 r besitzt. Beim Einführen des Schlüssels in die Bohrung 1:5 treten
diese -Ansätze 2 1 mit entsprechenden Ausnehmungen.= der Nahe .1 in Eingriff. Im
hohlen.Schaft des Schlüssels 2o ist ein Hilfswiderstand 23 angeordnet, der
mit seinen beiden Enden 24 und 25 beim Einstecken des Schlüssels mit den Kontakten
i8 und 16 in Berührung tritt. Gegenüber dem .Schlüssel selbst, der gegebenenfalls
aus nicht leitendem Material hergestellt ist, ist der Widerstand 23 isoliert.
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Beim Einstecken des Schlüssels 2o in die Bohrung 15 wird der Kontakt
16 entgegen der Wirkung der Feder 17 zurückgedrängt, so daß nunmehr der Hilfswiderstand
23 in den Stromkreis 9 mit eingeschaltet ist. Nunmehr wird der Arm 5 mit Hilfe des
Schlüssels 2o so lange nach der einen oder anderen Richtung verstellt, bis der Elektromagnet
12 anspricht. Ist dies geschehen, so zieht man den Schlüssel 2o wieder heraus. Der
Kontakt i6 tritt. dann unter der Wirkung i 7 wieder vor, kommt mit dem Kontakt 1-8
in Berührung und schließt den Stromkreis 9 wieder. Das Instrument ist nunmehr entsprechend
der durch den Hilfswiderstand 23 bedingten Feinheit einjustiert, so daß es bei einer
entsprechenden Widerstandsänderung den Widerstand i i (Mikrophon) anspricht.
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Etwas anders gestaltet sich die Anordnung, wenn es sich, wie bei dem
in Abb. 4 dargestellten-Schaltungsschema, um eine sogenannte Relaisschaltung -handelt.
Bei dieser Ausführungsform arbeitet der Elektromagnet 26 mit einem federnden Anker
-27 zusammen, der seinerseits mit einer Blattfeder 28 zusammenwirkt, die den einen
derRelaiskontakte29 des Relaisstromkreises 40 trägt. Die Anordnung ist hierbei so
getroffen, daß in Richtung auf die -Relaiskontakte 29 zu eine über setzung ins große
stattfindet. Der Elektromagnet 26 be-
sitzt zwei Wicklungen 30 und
31, von denen. die erste im sogenannten Ruhestromkreis 32 liegt, während die zweite
in den Arbeitsstromkreis 33 geschaltet ist, der den betreffenden Widerstand., beispielsweise
ein Mikro-` plion, in sich einschließt, durch dessen Wider-' standsänderung die
erforderliche Tätigkeit des Meßinstrumentes, sei es nun die Ingan a setzung des
Kurzzeitmessers oder das Anhalten- von dessen :Schwungmasse mittels einer Bremse,
verursacht wirrt. Im Ruhestromkreis 32 liegt außer der Batterie 38 der Regulierwiderstand
3q., der etwa dem Regulierwiderstand 6, 7 der -zuerst beschriebenen Ausführungsform
entspricht. Zwecks Einjustierung -kann -nun durch öffnen -eines den Stromkreis 32
:kurzschließenden Schalters 39 in diesen Stromkreis 32 ein Hilfswiderstand 35 eingeschaltet
werden. Dieser könnte natürlich -wieder in Form einer Patrone oder in Form eines
Steckschlüssels ausgeführt sein, mit dem der Regulierwiderstand 34 -verstellt werden
könnte. Jedenfalls -muß die Einrichtung so getroffen .sein, :daß -durch -das Einschalten
-des -,Zusatzwiderstandes der -Stromkreis 3-2 unterbrochen und der Hilfswiderstand
dafür
in die Unterbrechungsstelle -eingeschaltet wird. In dem Ruhestromkreis 32 befindet
sich noch ein Schalter 36, der diesen Stromkreis unmittelbar über den Vorschaltwiderstand
34 oder außerdem noch über die Kontakte 37 und die Blattfeder 28 zu schalten
gestattet. Dieser Schalter 36 kann mit dem Schalter 39 des Hilfswiderstandes 35
mechanisch so verbunden sein, daß durch Einschaltung des Schalters 39 in den Stromkreis
32 selbsttätig auch der Stromkreis 32 über die Kontakte 37 geschaltet wird.
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Nimmt man nun -wiederum die Einjustierung des Instrumentes durch Verstellung
des Reguliervorschaltwiderstandes 34 vor, so tritt bei Erreichung der Schneidenstellung
nicht nur eine Unterbrechung des Relaisstromkreises 40 zwischen den Kontakten 29,
sondern gleichzeitig auch eine Unterbrechung des Ruhestromkreises 32 zwischen den
Kontakten 37 ein, die durch den :Magneten 26 erst wieder aufgehoben wird, wenn der
Schalter 36 aus der Stellung a in die Stellung b umgelegt wird, da erst dann wieder
Batteriestrom durch die Spule 3o fließt. Man erreicht auf diese Weise also, wie
ohne weiteres zu erkennen ist, daß der Apparat nach dem Einjustieren selbsttätig
stromlos geworden ist, was aus verschiedenen Gründen, vor allen Dingen mit Rücksicht
auf die Schonung der Batterie,.erwünscht ist.
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Im allgemeinen leitet man bei derartigen Instrumenten die gewünschten
Tätigkeiten des Meßinstrumentes (In- und Außergangsetzen) dadurch ein, daß man die
elektromagnetische Kraft eines Elektromagneten oder Solenoides durch Widerstandsänderungen
im Arbeitsstromkreis (z. B. im Empfängermikrophon) schwächt. Das ist auch bei dem
vorgeschriebenen Beispiel angenommen worden. Genau dieselben Wirkungen lassen sich
aber auch erzielen. -wenn man die in Frage kommende Widerstandsänderung dazu benutzt,
die elektromagnetische Kraft des Elektromagneten bzw. Solenoides zu verstärken.
Auch hierbei ist es aber wesentlich, daß zwischen den beiden sich entgegenwirkenden
Kräften (z. B. Magnet und Ankerfeder) nahezu labiles Gleichgewicht herrscht, damit
schon die geringste Widerstandsänderung in dem betreffenden Stromkreis genügt, um
das Meßinstrument in Tätigkeit treten zu lassen. Auch bei so eingerichteten Meßinstrumenten
kann .nun das den Gegenstand der Erfindung bildende Ein- bzw. Nachjustierungsverfahren
angewendet werden, ja es gibt Fälle, in denen das Ermitteln der Schneidenstellung
gerade auf diesem Wege, bei dem also das gegenseitige Abgleichen der elektromagnetischen
Kraft gegen die ihr entgegenwirkende Ankerfederkraft-in der Weise geschieht, daß
man die erstere allmählich um so viel verstärkt, bis sie gerade in der Lage ist,
den Anker festzuhalten, besonders vorteilhaft ist. Hierbei tritt aber, auch wenn
zwischen Magnet und Anker ein Luftspalt vorgesehen ist, also eine unmittelbare Berührung
beider Teile an sich ausgeschlossen ist, doch das Auftreten des Remanentmagnetismus
störend in die Erscheinung. Das hat zur Folge, daß die magnetische Kraft größer
bleibt., als sie dem infolge Änderung des Vorschaltwiderstandes schwächer fließenden
Strom eigentlich entsprechen müßte. Man gelangt also auf diesem Wege nicht ohne
weiteres zur wirklichen Schneidenstellung.
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Will man die Einjustierung auch hier richtig durchführen, dann ist
es notwendig, hinterher den Strom um ein bestimmtes Maß zu schwächen, und zwar um
so viel, daß die verminderte elektromagnetische Kraft im Verein mit dem Remanentmagnetismus
gerade noch ausreicht, den Anker zu halten. Tritt dann im Arbeitsstromkreis (z.
B. im Mikrophon) die bereits erwähnte auslösende Widerstandsänderung ein, so genügt
die hiermit verbundene Schwächung der elektromagnetischen Kraft, daß der Anker unter
der Wirkung der Gegenfederkraft abgeschnellt wird und die ihm zugewiesene Tätigkeit
(Anlassen oder Stillsetzen des Instrumentes) ausführt.
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In der Praxis läßt sich das wiederum in ähnlicher Weise mit Hilfe
eines Steckschlüssels bewerkstelligen, nur daß man in diesem Falle beim Einregeln
des Vorschaltwiderstandes mit Hilfe des Schlüssels einen entsprechend abgestimmten
Hilfswiderstand ausschaltet (statt einschaltet) und dann den Widerstand so lange
ändert, bis der Magnet eben gerade hält. Eine derartige Einrichtung ist in Abb.
5 veranschaulicht. Der Verlauf des hier wiedergegebenen Stromkreises 9, io; 11,
12 usw. stimmt mit der Anordnung nach Abb. i überein, während die Anordnung des
Hilfswiderstandes 35, 39 etwa der Konstruktion der Abb. q. entnommen ist. An Stelle
des in Abb. i mit einem drehbaren Arm ausgerüsteten Vorschaltwiderstandes mit im
Kreise angeordneten Kontakten ist hier ein solcher getreten, bei dem die einzelnen
Kontakte 7 in einer senkrecht zur Bildebene verlaufenden Geraden angeordnet sind,
während der über diese Kontaktstellen gleitend-Schleifkontakt 6, -welcher dazu dient,
mehr oder weniger den Vorschaltwiderstand ein-bzw. auszuschalten, nicht mehr an
einem Arm (5 in Abb. i), sondern an einer parallel zu den Kontaktstellen 7 verschiebbaren
Zahnstange .41 angeordnet ist, die durch ein mit ihr in Eingriff stehendes. Ritzel
d.2 hin und her bewegt werden kann. In die hohle Nabe 4 dieses Ritzels kann analog
wie bei
der Ausführung nach Abb.3 ein Einsteckschlüssel 20 eingeführt
werden, durch dessen Drehung man eine Verschiebung des Schleifkontaktes 6 vornehmen
kann. Zu diesem Zwecke trägt der Einsteckschlüssel wiederum Nasen 21, die beim Einstecken
des Schlüssel mit entsprechenden Ausnehmungen 22 in Eingriff treten. . Beim Einführen
des Schlüssels 2o wird ein unter der Wirkung der Feder 17 stehender, als Kreuzkopf
dienender kolbenartiger Teil 16 verschoben, dessen Stange 167 durch einen Lenker
43 mit einem Schalter 39 in zwangläufiger Verbindung steht. Durch Einstecken des
Schlüssels 2o wird der Kolben 16 zurückgedrängt und der Stromkreis 9 durch den Schalter
39 unter gleichzeitigem Ausschalten des Hilfswiderstandes 35 kurzgeschlossen. Beim
Drehen des Schlüssels in ein oder dem anderen Drehsinne nehmen die Nasen 21 das
Ritzel 42 mit, und der Vorschaltwiderstand wird durch Verschieben der Zahnstange
41 und des Schleifkontaktes 6 verändert. Zieht man den Schlüssel wieder heraus,
so schaltet sich der Hilfswiderstand 35 unter der Wirkung der Feder 17 selbsttätig
wieder ein, und es fließt nun ein um den Betrag des Remanentmagnetismus geringerer
Strom als während der Dauer der Einstellung durch den Stromkreis g.
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Die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsmöglichkeiten des Vorschaltwiderstandes
und des Hilfswiderstandes sollen nur als Beispiele dafür gelten, wie sich der Erfindungsgedanke
durchführen läßt. Die ins einzelne gehenden Konstruktionsänderungen müssen sich
natürlich nach dem jeweiligen Zweck, der erreicht werden soll, bzw. nach der Art
des Meßinstrumentes und seiner Einjustierung richten. Soll beispielsweise der Anlaßmagnet
oder die Bremse eines Kurzzeitmessers in der angegebenen Art einjustiert werden,
und handelt es sich hierbei um ein Instrument, dessen Ablesung mit Hilfe eines von
einem reflektierten Lichtstrahl erzeugten Lichtzeigers erfolgt, so kann das Einjustieren
außerdem noch dadurch erleichtert werden, daß in den Strahlengang des Lichtzeigers
eine Blende von bestimmter Gestalt oder Farbe eingeschaltet wird, die mit der Anlaßeinrichtung
bzw. der Bremse in elektrischer Verbindung steht. Soll demnach der vorgeschaltete
Widerstand in dem einen oder anderen Stromkreis geändert und dadurch das Instrument
einjustiert werden, so verstellt der den Apparat bedienende Mann nach Einstecken
der Patrone bzw. des Steckschlüssels den Vorschaltregulierwiderstand so lange in
der einen oder anderen Richtung, bis sich die Gestalt oder Farbe des Lichtzeigers
ändert. Er weiß dann ohne weiteres, daß die Anlaßeinrichtung bzw. die Bremse angesprochen
hat. Da sich übrigens der Lichtzeiger beim Eintreten der Schneidenstellung von dem
Nullpunkt der Skala fortbewegt, so kann man auch dieses Fortschnellen des Lichtzeigers
zur Erkennung des Eintretens der Schneidenstellung im Abgangsmagneten benutzen.
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Auch bei Stöpselrheostaten uad unter Umständen auch Flüssigkeitswiderständen
würden sich leicht Lösungen finden lassen, uni das Einstellen des Vorschaltwiderstandes
unci das Ein- oder Ausschalten des Hilfswiderstandes mit Hilfe eines Steckschlüssels
zu bewirken, nur muß hierbei die Einrichtung des Steckschlüssels der Eigenart dieser
'\#,Tiderstände angepaßt werden. In diesen Fällen. würde es sich übrigens empfehlen,
vielleicht die Anordnung einer Widerstandspatrone zu wählen, die man an einer beliebigen
Stelle in die Leitung einschaltet, um dann den Vorschaltwiderstand getrennt für
sich zu verstellen. Nur hat die Anordnung des Hilfswiderstandes im Einsteckschlüssel
selbst den Vorteil größerer Einfachheit in der Handhabung und Sicherheit im Gebrauch,
weil nach Einstellung des Vorschaltwiderstandes der Hilfswiderstand beim Herausziehen
des Schlüssels ohne weiteres von selbst mit ausgeschaltet wird, was bei einer anderen
Anordnung leicht vergessen werden kann.