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Projektionsvorrichtung für Zeigerinstrumente Die genaue direkte Ablesung
und Überwachung von Meßinstrumenten ist oftmals mit erheblichen Schwierigkeiten
verbunden. Besonders wenn ein außerordentlich hoher Grad von Einstellungsgenauigkeit
gefordert wird, wenn geringste Belastungsschwankungen zu kontrollieren oder zu korrigieren
sind, stellt das sowohl bei feiner Skalenteilung als auch bei der ungünstigen meist
horizontalen Lage der Instrumentenskalen eine wesentlich erschwerte Arbeit dar.
Ableseeinrichtungen, die diese Schwierigkeiten beseitigen, sind bereits bei Preiswaagen
angewandt «-orden. Bei diesen Vorrichtungen werden Skalen, sei es nun in Scheiben-
oder Trommelforen, in Abhängigkeit von dem Gewicht vom Waagebalken gesteuert und
mittels einer Glühlampe beleuchtet, die ein Bild von dem das Gewicht der Last anzeigenden
Teil der Skala auf einen Beobachtungsschirm wirft. Um verschiedenartig abgestufte
Skalen entsprechend dem jeweils in Betracht kommenden Grundpreis beobachten zu können,
hat man die Projektionsvorrichtung quer zu den einzelnen Preisskalen verschiebbar
gemacht. Derartige Einrichtungen sind immerhin relativ kompliziert und schreiben
dem Instrument von vornherein eine bestimmte Bauform vor.
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Durch die Erfindung soll die Ablesung von normalen Zeigerinstrumenten,
wie sie beispielsweise bei elektrischen -Messungen in großer Zahl zur Verwendung
kommen, verbessert «erden. Bei Zeigerinstrumenten besteht noch die Schwierigkeit,
daß sich sehr leicht Para.llaxenfehler einstellen khimen. Um diese Fehler zu vermeiden,
hat man vorgeschlagen, den Zeiger des Meßinstruinentes durch ein Fernrohr zu beobachten
und das Fernrohr schwenkbar um eine Achse anzuordnen, die in einer Linie steht mit
der Achse des zu beobachtenden Zeigers. Diese Einrichtung hat jedoch den Nachteil,
daß der Beobachter immer an das Fernrohr gebunden ist und nicht gleichzeitig während
des Ablesens auch noch andere Vorgänge beobachten kann.
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Diese Nachteile werden erfindungsgemäß dadurch beseitigt, daß an dem
abzulesenden Zeigerinstrument die Optik einer Projektionsvorrichtung derart angeordnet
ist, daß sie relativ zur Skala und entlang dieser in an sich bekannter Weise, insbesondere
von Hand verschiebbar ist. Die Optik wird also bei-einer Änderung der Stellung des
Zeigers in eine dem Zeigerausschlage entsprechende Stellung nachgestellt. Das Bild
wird auf einen Projektionsschirm geworfen und dort von dein Beobachter abgelesen.
Bei der Verschiebung der Optik werden die Strahlenwege relativ zu der Zeigerstellung
unverändert beibehalten, so daß sich einerseits immer ein gleichmäßig scharfes Bild
auf dem Projektionsschirm ergibt und andererseits keine Parallaxenfehler auftreten
können. Weiterhin hat die Erfindung noch den Vorteil, daß die gesamte Projektionsvorrichtung
wahlweise an jedes beliebige Zeigerinstrument angebracht werden kann.
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In den Abbildungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Abb. i zeigt den Strahlengang zwischen Projektionsvorrichtung
und
Instrument. i ist ein Zeigerinstrument, dessen Ausschlag abgelesen werden soll.
a ist der um die Achse 3 drehbar angeordnete Zeiger. 4 ist die Skala im Querschnitt,
vor welcher der Zeiger 2 sich bewegt. 5 ist ein optisches System, dessen optische
Achse senkrecht zur Skala steht und das mittels des Spiegels 6 auf der Projektionsfläche
7 ein scharfes Bild der Skala q. entwirft. Die Lichtquelle 8 und der Kondensator
9 dienen zur intensiven Beleuchtung des zu beobachtenden Skalenabschnittes.
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Lm nun jeweils die gewünschte Stelle der Skala oder (und) die Stellung
des Instrumentenzeigers auf der Mattscheibe 7 zur Abbildung zu bringen, und zwar
unter Ausschluß jeglicher Parallaxe, ist gemäß der Erfindung die Vorrichtung so
getroffen, daß das optische System 5 entlang der Skala bis über die jeweilige Stellung
des Zeigers gebracht werden kann, wobei sich die optische Achse parallel zu sich
selbst verschieben soll.
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Eine Einrichtung, die eine derartige Parallelverschiebung der optischen
Achse gewährleistet, ist in Abt>. 2 gezeigt.
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io ist ein Gehäuse, in welchem die Optik 5, die Mattscheibe 7 und
der Spiegel 6 angeordnet sind. Das Gehäuse io sitzt auf dem um den Zapfen 12 drehbar
gelagerten Arm ii. Der Zapfen 12, der sich genau über der Drehachse 3 des Instrumentenzeigers
befindet, wird durch den Lagerbock 13 getragen. Durch Anordnung des Drehzapfens
12 in der Verlängerung der Drehachse des Instrumentenzeigers wird erreicht, daß
die Optik 5 stets dem Zeiger folgen und in gleichbleibender Weise die Skala 4 sowie
den Zeiger 2 auf der Mattscheibe 7 zur Abbildung bringen kann.
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Ein anderes Ausführungsbeispiel einer Einrichtung zum Parallele erschieben
der Optik ist in den ,1\.bb.3 und 4. dargestellt. i ist wieder das Meßinstrument
mit dem Zeiger 2. i o das die Optik 5 tragende Gehäuse. Letzteres ist auf dem Bock
15 befestigt, der einen bogenförmigen Gleitfuß 16 (Abb. d.) aufweist, der sich zwischen
der gleichfalls bogenförmigen Führung 17 und 18 gleitend bewegt. Indem man diesem
Gleitfuß sowie den Führungsschienen eine kreisförmige Krümmung gibt, deren Mittelpunkt
in die Drehachse des Instrumentenzeigers fällt, wird genau dieselbe Bewegung der
optischen Einrichtung erzielt, wie mit der in Abb. 2 dargestellten. In ähnlicher
Weise kann eine Relativbewegung bei feststehender Optik auch durch Drehen des Instrumentes
erreicht werden.
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Um die in verschiedenen Höhenlagen zur Optik liegenden Skalen und
Zeiger auf der Mattscheibe auch bei kurzen Brennweiten deutlich zur Abbildung bringen
zu können, ist es zweckmäßig, auch die Optik in entsprechende Höhenlagen bringen
zu können, z. B. beim Abbilden der Skala in eine tiefere, beim Abbilden des Zeigers
in eine höhere Lage.
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Dies ist z. B. in der Weise ausführbar, daß die Optik vertikal verschiebbar
angeordnet ist und mittels eines geeigneten Bewegungsmechanismus zwischen Anschlägen
nach aufwärts und abwärts bewegt werden kann. Abb.5 zeigt eine derartige beispielsweise
Ausführung. 5 ist das Objektiv, das eine Abbildung des Zeigers 2 bzw. der Skala
entwerfen soll. Das Objektiv 5 ist in der Hülse ä5 gleitend angeordnet und mittels
des in 26 drehbar gelagerten zweiarmigen Hebels 27 nach aufwärts und abwärts verstellbar.
28 und 29 sind die die Bewegung der Optik begrenzenden Anschläge, von denen 29 zwecks
Veränderung der Bewegungsweite verstellbar ist.
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Statt Zeiger und Skalen abwechselnd auf der Projektionsfläche erscheinen
zu lassen, können auch für die Abbildung des Zeigers und der Skala verschiedene
optische Systeme benutzt werden. Es können auch statt kreisförmiger Linsenkörper
Teile von solchen benutzt werden, z. B. derart, daß diametral oder in parallelen
Geraden geteilte Linsensysteme laut Abb. 6 bis 9 benutzt werden, von denen die einen
Teillinsen in einer, die anderen Teillinsen in einer anderen Ebene angeordnet sind,
und zwar derart, daß die ersteren beispielsweise auf die Skala, letztere auf den
Zeiger eingestellt sind. Statt kreissegmentartiger Linsen können auch konzentrisch
angeordnete Linsen gemäß Abb. io und ii benutzt werden. Abb. 6 zeigt z. B. eine
in zwei Teile zerschnittene Linse, deren Teile in verschiedenen Ebenen angeordnet
sind. 5o ist höher als 5i angeordnet. Abb.7 zeigt die beiden Linsenteile im Schnitt.
Abb. 8 zeigt eine in drei Teile zerschnittene Linse, von denen der mittlere Teil
6o höher als die beiden seitlichen Teile 61 und 62 liegt. Abb. 9 zeigt die Teile
im Schnitt. In Abb. io sind zwei konzentrische Linsen angegeben, von denen die mittlere,
70, höher als die ringförmige, 71, gelegen ist. In Abb. i i sind diese Linsen im
Schnitt dargestellt.
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Die Handhabung der optischen Ablesevorrichtung kann in der Weise geschehen,
daß die Optik genau auf denjenigen Teilstrich der Meßinstrumentenskala eingestellt
wird, auf welchem die Beobachtung des Meßinstrumentes erfolgen soll. Die Kontrolle
dieser Einstellung erfolgt an Hand der auf der Mattscheibe erscheinenden, stark
vergrößerten Abbildung der Skalenstriche. Zur Erleichterung dieser Einstellung können
auf der Mattscheibe geeignete Hilfslinien vorgesehen werden. In Abb. 12 ist beispielsweise
auf der
.Mattscheibe 8o eine vertikale Hilfsmittellinie 81, in Abb.
13 eine vertikale Linie 81 und eine horizontale Linie 82 angebracht, während in
Abb. 14 außer der Vertikallinie 81 eine mit einem Maßstab, z. B. Millimeterinaßstab,
oder der Teilung der vergrößerten Skala versehene horizontale Linie 83 vorgesehen
ist. Zur Erzielung der genauen Einstellung wird dann beispielsweise durch Verschiebung
der Optik längs der Skala der jeweils erwünschte Teilstrich bzw. die Stellung der
Skala zwischen den Teilstrichen genau mit der Mittellinie 81 zur Deckung gebracht
und die Optik in dieser Stellung fixiert. Nunmehr wird der Zeiger des Meßinstrumentes
durch entsprechende Veränderung der zu messenden Belastung in das Gesichtsfeld der
Projektionsfläche gebracht und genau auf die Hilfslinie der Mattscheibe eingestellt.
Sofern Schwankungen der Belastung vorhanden sind, kann in bekannter Weise dieses
sofort berichtigt werden, so daß der Zeiger stets sich mit der Hilfslinie decken
wird. Sofern hierbei, wie z. B. bei der Ausführung nach _1#,bb.5, auf der Projektionsfläche
entweder nur die Mattscheibe oder nur der Zeiger scharf eingestellt ist, gestaltet
sich die laufende Kontrolle der Zeigerstellung oder die l@egulierung derselben außerordentlich
einfach, da im Gesichtsfeld außer dein Zeiger nur die Hilfslinie der Mattscheibe
sichtbar ist.
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Abb. 15 zeigt eine besondere Ausführungsform der Vorrichtung, bei
welcher links und rechts von der Optik 5 die Beleuchtungseinrichtungen 8 angeordnet
sind, während die Fixierung der Optik und die Abstützung derselben durch den Stützfuß
93 erfolgen, an dessen unteren Enden, durch Schraubenspindeln 94 verstellbar. das
Gleitstück 95 vorgesehen ist. Die untere Fläche des Gleitstückes kann z. B. aufgerauht
sein und auf einer gleichfalls rauhen Unterlage 96 gleiten. Die auf diese Weise
stark vergrößerte Reibung reicht dabei zum Fixieren der Optik bei der Grobeinstellung
aus, während durch die Schraubenspindel 94 eine Feineinstellung der Optik erfolgen
kann. Abb. 16 zeigt eine Seitenansicht dieser Anordnung. Eine Fixierung der Optik
kann auch durch die Kordelschraube ioo vorgenommen werden, die den Arin ioi gegen
den Drehzapfen io2 schraubt.
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Durch Anwendung von besonderen Skalenheschriftungen auf den verwendeten
Meßinstruinenten kann eine weitere wesentliche Verbesserung der Ablesung erreicht
werden.
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Bei Verwendung von stärkeren Vergrößerungen der abzulesenden Skalenteile
auf der Projektionsfläche fallen die normalerweise vorhandenen Skalenziffern meist
aus dem begrenzten Sehfelde heraus, und die Feststellung der jeweiligen Skalenteilstriche
ist hierdurch außerordentlich erschwert.
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Auch die bei einer ev t1. optischen Umkehr des projizierten Bildes
auftretende Kopfstellung oder Seitenverkehrung der Ziffern wird die Ablesung erschweren.
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Um diese Nachteile zu vermeiden, sollen den Skalenteilstrichen Miniaturziffern
zugeordnet werden, vorzugsweise in einem solchen Abstande voneinander, daß im Sehfeld
der Projektionsfläche stets mehrere, mindestens aber eine Zahl ständig sichtbar
erscheint, und zwar eicht größer, als für eine bequeme Ablesung zweckmäßig ist.
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Um eine evtl. Umkehrung des Projektionsbildes durch die verwendete
Optik zu kompensieren, können die Ziffern der Skala kopfgestellt oder seitenverkehrt
oder beides ausgeführt werden.
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In Abb. 17 und 18 ist diese Anordnung schematisch veranschaulicht.
Die Skala d. des Zeigerinstrumentes i ist mit kopfgestellten und seitenverkehrten
Miniaturziffern 103 versehen. a ist der Zeiger des Instrumentes. Außer den Miniaturziffern
i o3 kann noch eine normale Bezifferung zo:I -vorgesehen sein. Hierdurch wird ermöglicht,
daß das Meßinstrument sowohl ohne wie auch mit einer optischen Ableseeinrichtung
benutzt werden kann. Abb. 18 zeigt das zu der Skala der Abb. 17 gehörige Bild auf
der -Mattscheibe mit aufrecht stehenden Ziffern.