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Elektrisches Meßgerät mit Diagrammaufzeichnung Durch das Patent 427
605 ist eine Richt kraftverstärkung für schreibende Meßgeräte bekanntgeworden,
deren wesentliches Merkmal darin beruht, daß die Richtkraft vor der eigentlichen
(Punkt- oder Typen-) Aufzeichnung verstärkt und die Verstärkung nach der eigentlichen
Aufzeichnung wieder aufgehoben wird.
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Die neue Erfindung beruht in einer weiteren Ausgestaltung dieser Anordnung,
und zwar durch Anwendung der gleichen Merkmale auf schreibende Meßgeräte mit laufender
Aufzeichnung, wie sie unter dem Namen Linienschreiber oder Tintenschreiber bekannt
sind.
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Eine weitere Ausgestaltung erfährt die Erfindung außerdem dadurch,
daß die zeitweise Verstärkung vom Werte Null der Richtkraft auf den Gebrauchswert
im Augenblick des Schreibens und die Aufhebung der Verstärkung wieder auf den Nullwert
stattfindet, so daß auch die reine Ein- und Ausschaltung des die verstärkte Richtkraft
hervorrufenden Stromes einbegriffen ist.
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Die Anwendung des oben gekennzeichneten Erfindungsgedankens auf Linienschreiber
erweist sich als eine willkommene Maßnahme, um derartige Linienschreiber erhöhten
Anforderungen gegenüber ihrer früheren Verwendung ohne Verstärkung anzupassen. Dies
sei an einigen Beispielen erläutert.
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In Abb. z handele es sich um die Temperaturmessung mit Hilfe. eines
Linienschreibers mit Kreuzspulmeßwerk und eines Widerstandsthermometers. Es sind
s1 und s2 die über Kreuz angeordneten Spulen und z der auf deren gemeinsamen Achse
befestigte Zeiger, an dessen Ende eine Saugrohrfeder r leicht beweglich angeordnet
ist. Diese saugt die Tinte aus dem Tintentrog t und überträgt sie auf den Papierstreifen
p. Das Widerstandsthermometer wt ist, wie üblich, in Reihe mit der einen Spule si
in den einen Zweig der Schaltung eingefügt, während sich in Reihe mit der anderen
Spule s2 ein unveränderlicher Widerstand w im anderen Zweig der Schaltung lr-findet.
Im Mittelzweig liegt die Batterie b.
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Erfindungsgemäß ist nun in ähnlicher Weise wie bei der bekannten Anordnung
ein Schalter sch in den Batteriezweig eingebaut, welcher von einem Uhrwerk
oder einem Motor, z. B. mit Hilfe einer Nockenscheibe n, periodisch für kurze Zeit
geschlossen wird, während des übrigen Zeitraumes jeder Periode aber geöffnet bleibt.
Dieser Schalter kann durch einen weiteren, in der Zeichnung gestrichelt dargestellten
Widerstand wb überbrückt sein. Bei Nichtvorhandensein dieses Widerstandes (wb
- co) würde der die Richtkraft erzeugende Strom durch die Einschaltung von
Null auf seinen wirksamen Wert, bei - Vorhandensein des Widerstandes dagegen von
einem geringeren Wert auf seinen wirksamen Wert gebracht werden.
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Bisher, d. h. vor Anwendung der periodischen Ein- und Ausschaltung
des richtkrafterzeugenden Stromes, war die Temperaturaufzeichnung
mit
Hilfe eines an ein Widerstandsthermometer angeschlossenen Linienschreibers noch
fast unmöglich. Wenn man auch bereits gelegentlich solche Linienschreiber mit Dauerstrom
für diese Zwecke verwendet hat, so konnte man aber damit nur ungünstige Skalen erreichen,
und mußte überdies erhebliche Meßfehler in Kauf nehmen. Handelte es sich z. B. um
eine Höchsttemperatur von 5oo° C, so mußte man die Skala von o bis 5oo° beziffern,
während gewöhnlich ein viel engerer Meßbereich, z. B. von 4.0o bis 5oo° C, gefordert
wird.
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Für den Meßbereich des Kreuzspulohmnieters ist die Differenz zwischen
der großen und der kleinen Achse des elliptischen Eisenquerschnittes maßgebend.
So wird beispielsweise der genannte Meßbereich von o bis 5oo° mit einer Achsendifferenz
des Eisenkernes von 45 mm und der Meßbereich von q.oo bis 5oo° mit einer Achsendifferenz
von 0,3 mm erzielt. Mit der größeren Achsendifferenz (i,5 mm) würde nun der
an das Widerstandsthermometer angeschlossene Linienschreiber notdürftig auch bei
Dauereinschaltung des Stromes aufzeichnen. Bei der geringen Achsendifferenz von
o,3 mm reicht dagegen die Richtkraft nur zur Bewegung eines reibungslosen Zeigers
(anzeigendes Meßgerät), nicht aber eines schreibenden Zeigers mit auf dem Papier
aufliegender Schreibfeder aus. Wird nun der Meßstrom gemäß vorliegender Erfindung
in den Linienschreiber periodisch kurzzeitig geschickt, so kann man diesen Meßstrom
auf ein Vielfaches, z. B. auf den dreifachen Wert, erhöhen, so daß nach Einschaltung
des Meßstromes eine hinreichend große Richtkraft entsteht, um die Schreibfeder des
Linienschreibers von ihrer letzten Einstellung auf den neuen Meßwert zu rücken.
Damit aber ist der Linienschreiber auch für die gewöhnlichen und selbst für die
höchsten Anforderungen brauchbar geworden, während er früher nur für geringe Anforderungen
höchstens gerade eben noch verwendbar war.
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Infolge der Pausen, während denen die Stromverstärkung nicht stattfindet,
werden nicht alle Linienelemente der aufgezeichneten Linien den genauen Wert der
Meßgröße anzeigen. Es werden vielmehr in der entstandenen Linie nur bestimmte, in
ihrer Zeitfolge festgelegte Punkte durch die Richtkraftverstärkung.eingestellt und
beeinflußt, während zwischen ihnen das Schreibelement nur unter dem Einfuß eines
schwachen Meßstroines oder überhaupt keines Stromes sowie der Reibung am Papier
und im Instrument unterworfen ist und, auf dem fortbewegten Papier schleifend, Kurvenstücke
erzeugt, die von dem eigentlichen Meßverlauf auch verschieden sein können. Diese
Linien dienen dann nur zur Kennzeichnung der zu einem Linienzug gehörenden Punkte.
Auf diese Weise werden die Kreuzspulinstrumente als Linienschreiber brauchbar gemacht,
ohne daß ständig ein starker Strom zu fließen braucht, *der die Spulen unnötig erwärmt
und dessen Entnahme die Batterie schnell erschöpft.
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In Abb. z handele es sich um die Fernaufzeichnung vonMeßwerten mit
demKreuzspullinienschreiber finit Hilfe der bekannten Fernsenderwalze (oder eines
anderenWiderstandsferngebers), die in bekannter Weise, wie dargestellt, in die Meßschaltung
eingefügt sei. Auf dieser Fernsenderwalze w schleift ein Schleifkontakt k, dessen
relative Stellung zum Walzenwiderstand von irgendeinem Gebergerät, z. B. einem Manometer
oder einem Mengenmesser, beeinflußt wird. In den Seitenzweigen liegen Abgleichwiderständewa,
die zusammen mit den äußeren Fernleitungen 1i und 1, bestimmteBeträge haben
müssen, um den günstigsten Meßbereich des Gerätes zu erwirken.
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Es sei beispielsweise angenommen, daß der Eisenkern des Kreuzspullinienschreibers
wiederum eine Achsendifferenz von etwa 1,5 mm hat, und daß alsdann die Außenleitungen
einschließlich Abgleichwiderstände einen Wert von 3oo Ohm haben müssen, um mit dem
Linienschreiber zuverlässig aufzeichnen zu können. Alsdann kann man den Fernleitungen
je nach dem verwendeten Leitungsquerschnitt eine bestimmte Länge, beispielsweise
iooo m, geben. Bei einer geringeren Achsendifferenz von et-,va o,5 mm würden dagegen
die Außenleitungen einschließlich Abgleichwnderstände einen höheren Widerstandswert
haben können, etwa goo Ohm, um den gleichen günstigen Skalenausschlag zu erreichen.
In diesem Falle würde aber die Richtkraft des Ohmmeters ebenfalls nur ausreichen,
um einen reibungsfreien Zeiger (Anzeigegerät) in die Meßstellung zu bringen, nicht
dagegen einen schreibenden Zeiger. Schickt man dagegen erfindungsgemäß den Strom
nicht dauernd, sondern periodisch kurzzeitig hindurch, so kann man wiederum einen
Eisenkern von geringerer Achsendifferenz, z. B. von 0,5 mm, für den Linienschreiber
verwenden. Dadurch gewinnt inan den Vorteil des größeren Widerstandes in den Fernleitungen,
in dem genannten Beispiel also goo Ohm, d. h. aber, man kann mit dem Gerät erheblich
größere Entfernungen überwinden, in vorstehendem Beispiel also 3ooo m statt nur
iooo m bei Dauerstrom.
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Die in obigen Beispielen angegebenen Zahlen stellen keine genauen
Werte dar, sondern dienen nur zum Vergleich.
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In vorstehenden Beispielen ist angenommen,
daß es
sich bei den Linienschreibern um solche mit Ouotientenmeßwerk ohne Gegenfeder handelt.
Statt der ausdrücklich genannten Kreuzspulgeräte können auch andere Quotientenmesser,
z. B. Kreuzeisengeräte oder Ringeisengeräte, verwendet werden. Allen diesen Geräten
kommt hierbei die Eigenschaft zugute, daß, da keine Gegenfeder vorhanden ist, die
Schreibfeder auch beim Ausbleiben des Stromes bis zum nächsten Stromschluß auf ihrem
bisherigen Wert verbleibt, um danach in die neue Stellung zu rücken.
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Aber auch bei Linienschreibern mit Gegenfeder, wie Drehspul- oder
Ferraris-Linienschreiber, ist der Erfindungsgedanke mit Vorteil anzuwenden. Hier
muß jedoch durch besondere Mittel, z. B. durch eine Bremsfeder, dafür gesorgt werden,
daß die Schreibfeder beim Ausbleiben des Meßstromes nicht von der Gegenfeder auf
Null zurückgeführt wird, sondern ebenfalls in ihrer letzten Stellung stehenbleibt.
Dies kann z. B. in der Weise geschehen, wie es in Abb.3 angedeutet ist. In ihr ist
s die Drehspule eines Drehspullinienschreibers, f1 und f2 sind ihre Gegenfedern,
und b ist eine Scheibe, die auf der Spulenachse sitzt. Das Gerät sei beispielsweise
an einen Nebenwiderstand zaw angeschlossen. In den Spulenstromkreis ist ein Schalter
sch eingeschaltet, der durch eine von einem Uhrwerk angetriebene Nockenscheibe
nd periodisch für kurze Zeit geschlossen wird. Die Nockenscheibe enthält zwei verschieden
breite Nocken n1 und %, von denen die breiteren, den genannten Spulenstrom zeitweise
ein- und ausschaltet. Die schmalere Nocke n2 hebt dagegen kurz nach dem Einschalten
des Spulenstromes die Bremsfeder f von der Bremsscheibe b ab, so daß
sich die Drehspule entsprechend dem Meßwert einstellen kann. Nach - Einstellen der
Schreibfeder verläßt die Nocken, die Feder f, so daß sie sich auf die Bremsscheibe
auflegt und die Drehspule mit der Schreibfeder wieder festhält. Erst danach verläßt
auch die breitere Nocke n1 den Hebel des Schalters sch, so daß der Spulenstromkreis
wieder geöffnet wird. Auch hier wird der Spulenstrom selbst gemäß der Erfindung
erheblich stärker gewählt als bei Dauerstrom, was in verschiedener Hinsicht vorteilhaft
sein kann. Beispielsweise würde man mit einem solchen verstärkten periodischen Meßstrom
bei gleichem Ausschlagswinkel einen Linienschreiber mit längerem Schreibhebel verwenden
können, der auf einem breiteren Papierstreifen aufzeichnet, als es bei en bisherigen
Linienschreibern mit Gegenfedern bei Verwendung von Dauerstrom möglich ist, oder
es können längere Verbindungsleitungen zwischen dem Nebenwiderstand und dem Linienschreiber
angewendet werden.