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Oszillograph Bei den bisher gebräuchlichen Oszillographen wird der
Registrierstreifen quer zur Richtung der Meßkoordinate oder, mit anderen Worten,
quer zur Richtung der Bewegung, die der Lichtstrahl unter dem Einfluß der Schwingungen
der Meßschleife ausführt, mit gleichförmiger Geschwindigkeit fortbewegt. Diese für
Laboratoriumszwecke u. dgl. sehr geeignete und zweckmäßige Ausführung ist zur Verwendung
als Reisegerät nicht recht brauchbar, insbesondere wegen der Größe der erforderlichen
Abmessungen. Außerdem ist die bisherige Ausführung auch -für manche Zwecke der Netzüberwachung,
insbesondere dann, wenn nur die Aufzeichnung gelegentlich auftretender anormaler
Verhältnisse interessiert, nicht gut verwendbar, da der Oszillograph der bisher
gebräuchlichen Bauart dauernd in Betrieb sein müßte und daher,. abgesehen von der
hierdurch bedingten Überwachung des Apparates, einem verhältnismäßig schnellen'
Verschleiß unterliegen würde.
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Die Erfindung löst die Aufgabe, einen für die obengenannten Verhältnisse
besonders geeigneten Oszillographen zu schaffen. Hierbei ist Gebrauch gemacht von
einem Drehspiegel oder anderen Ablenkungsmitteln im Strahlengang zwischen dem Oszillographensystem
und der Registrierfläche zur Ablenkung des Lichtstrahles in Richtung der Zeitachse.
Bei den bekannten Einrichtungen dieser Art ist, um die Anlaufperiode mit Bezug auf
die Aufnahme auszuschalten, die Bewegung des Drehspiegels in gleicher Weise wie
bei den üblichen Oszillogrammbeobachtungseinrichtungen eine kontinuierliche oder
eine ständig oszillierende, und es ist daher zur Durchführung von photographischen
Aufnahmen, ebenso wie bei Trommelaufnahmen, die Verwendung eines teuren pho-_ tographischen
Verschlusses erforderlich. Zudem darf die Auslösung dieses Verschlusses nur in einem
bestimmten Zeitpunkt erfolgen, der von der Stellung des Drehspiegels abhängig ist.
Infolgedessen ist diese Ausführung für manche Zwecke überhaupt nicht verwendbar.
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Bei dem neuen Oszillographen erfolgt hingegen erfindungsgemäß die
Bewegung der Ablenkungsmittel für den Lichtstrahl bei der einzelnen photographischen
Aufnahme jeweils aus der Ruhelage mit dem vollen Triebmoment und ist selbsttätig
so begrenzt, daß der Lichtstrahl nur einmal über die photographische Registrierfläche
geführt wird. Es hat sich gezeigt, daß, obgleich für die Gesamtbewegung7des Drehspiegels
nur ein verhältnismäßig kleiner Winkelweg zur Verfügung steht, es doch gelingt,
den Drehspiegel bereits auf einem Teil seines kleinen Gesamtweges selbst bei sehr
schnell verlaufenden aperiodischen Vorgängen in einem für die Zeitauflösung hinreichenden
Maße zu beschleunigen. Hierzu trägt neben der geringen Masse des Drehspiegels o.
dgl. bei, daß die Bewegung aus der Ruhe mit dem vollen Triebmoment erfolgt,
indem
beispielsweise eine vorgespannte Feder momentan -auf den Drehspiegel geschaltet
bzw. eine die Bewegung hindernde Sperrung aufgehoben wird. Wenn hier und in dem
Hauptanspruch gesagt ist, daß die Bewegung der Ablenkungsmittel, z. B. des Drehspiegels,
aus der Ruhe mit dem vollen Triebmoment erfolgt, so soll darunter selbstverständlich
auch noch der Fall verstanden werden, daß das Triebmoment über eine im Vergleich
zur gesamten Laufzeit des Spiegels kurze Zeitdauer nach Beginn der Bewegung ansteigt
und erst nach Ablauf dieser kurzen Zeitdauer den Höchstwert erreicht.
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Vorzugsweise wird gemäß weiterer Erfindung der Weg, auf dem der Drehspiegel
beschleunigt wird, auf eine Wegstrecke beschränkt, die vor der Strecke liegt, auf
welcher der Lichtstrahl über die lichtempfindliche Registrierfläche gleitet. Es
wird dadurch erreicht, daß während der Aufnahme der das Oszillogramm schreibende
Lichtpunkt in Richtung der Zeitachse mit annähernd gleichförmiger Geschwindigkeit
über die Registrierschicht läuft. Trotzdem in diesem Falle nur während eines Teiles
des an sich schon kleinen Gesamtweges der Drehspiegel o. dgl. beschleunigt wird,
gelingt es nicht nur, eine hinreichende Geschwindigkeit der Zeitauflösungsbewegung
zu erzielen, sondern es ist sogar möglich, die Geschwindigkeit der Zeitauflösungsbewegung
noch erheblich über den mit bewegtem Registrierstreifen in der Regel erreichten
Betrag zu steigern.
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Aus obigem folgt, daß der neue Oszillograph insbesondere auch zur
photographischen Aufnahme sehr schnell verlaufender aperiodischer Vorgänge geeignet
ist. Da zur Registrierung einfache photographische Platten oder Filme Anwendung
finden können, außerdem ein besonderer photographischer Verschluß nicht erforderlich
ist, so läßt sich der neue Oszillograph in so geringem Gewicht ausführen, daß er
auch als Reiseoszillograph verwendbar ist.
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Da die zu beschleunigende Masse des Drehspiegels nur klein ist und
daher zwischen Auslösung und Beginn einer Aufnahme nur eine ganz geringe Zeitspanne
liegt, so ist das neue Gerät des weiteren auch zur Überwachung von Netzen und für
ähnliche Zwecke, bei welchen nur in größeren Zeitabständen plötzlich auftretende
Störungszustände interessieren und selbsttätig zu registrieren sind, mit großem
Vorteil verwendbar.
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In der Zeichnung veranschaulicht Fig. i ein Ausführungsbeispiel und
Fig. 2 einen Teil eines zweiten Ausführungsbeispiels des Erfindungsgegenstandes.
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Bei der in Fig. i dargestellten Ausführung wird der von der Lichtquelle
i ausgehende Lichtstrahl durch eine bei 2 angedeutete Optik auf den Spiegel 3 der
im übrigen nicht näher dargestellten Meßschleife gelenkt und von dem Spiegel über
die Zylinderlinse q. auf den Drehspiegel s reflektiert und von diesem auf eine photographische
Platte oder einen Film 6 gelenkt. Die Drehachse des Spiegels 5 steht senkrecht zur
Drehachse des Meßschleifenspiegels 3, so daß, wie durch die auf der Registrierfläche
6 eingezeichnete Kurve angedeutet ist, der auf die Registrierfläche projizierte
Lichtpunkt durch die Bewegung des Drehspiegels 5 senkrecht zu den Meßkoordinaten
oder, mit anderen Worten, senkrecht zu den Bewegungen verschoben wird, die der auf
die Fläche 6 projizierte Lichtpunkt unter dem Einfluß der Schwingungen des Meßschleifenspiegels
3 ausführt.
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Zu Beginn einer Aufnahme befindet sich der Drehspiegel 5 in der mit
ausgezogenen Linien dargestellten Lage, in welcher der vom Spiegel 5 reflektierte
Lichtstrahl den Anfang der Registrierfläche 6 noch nicht trifft. An der Achse
5,
des Drehspiegels 5 greift eine Spiralfeder 7 an, die in der Anfangsstellung
des Spiegels 5 gespannt ist und ihn in Richtung des eingezeichneten Pfeiles zu drehen
sucht, hieran aber durch die mit der Achse 5" verbundene Sperrscheibe 8 und die
in diese mit einem Sperrzahn eingreifende Auslösetaste g gehindert wird.
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Bei Auslösen des Antriebes durch Niederdrücken der Taste g dreht sich
der Spiegel 5 unter dem Einfluß der Feder 7. Hierbei trifft der Lichtstrahl, nachdem
der Spiegel sich um den Winkelweg ao gedreht hat, auf den Anfang der Registrierfläche
6 und wird über diese im weiteren Verlauf der Bewegung in die mit gestrichelten
Linien angedeutete Endstellung geleitet. Diese ist erreicht, sobald eine Nase 8,t
der Sperrscheibe 8 sich gegen einen Anschlagstift io anlegt. Nach erfolgter Aufnahme
wird der Aufnahmefilm oder die Platte herausgenommen bzw. die Kassette geschlossen
und durch Drehung des am einen Ende der Achse 5,
befindlichen Aufzugsgriffes
5b entgegen dem Uhrzeigersinn die Anordnung wieder in die dargestellte Betriebsbereitschaft
gebracht.
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Um ein verzerrungsfreies Oszillogramm zu erhalten, muß der Lichtstrahl
in Richtung der Zeitkoordinate mit möglichst gleichförmiger Geschwindigkeit über
die Registrierfläche gelenkt werden. Hierzu ist es zweckmäßig, die Ruhestellung
des Drehspiegels, wie in der Zeichnung veranschaulicht, so zu wählen, daß der von
ihm reflektierte Lichtstrahl erst nach Zurücklegen eines Winkelweges a. auf den
Registrierstreifen auftrifft, und den Drehspiegel nur während der Durcheilung des
Winkelweges a, zu beschleunigen. Dies kann z. B. in der Weise geschehen, daß der
Drehspiegel in dem Zeitpunkt, in dem der Lichtstrahl auf die Registrierfläche 6
auftrifft, von dem Antrieb selbsttätig entkoppelt wird. Besonders einfach wird die
Lösung durch Verwendung
einer einseitig wirkenden Kupplung, z.
B. eines Mitnehmerarmes, in Verbindung mit einem Anschlag, der, sobald der Lichtstrahl
auf die Registrierfläche 6 auftrifft, den mit dem Antrieb verbundenen Kupplungsteil
feststellt, worauf der andere Kupplungsteil und der mit ihm verbundene Drehspiegel
sich frei weiterbewegen. Statt den einen Kupplungsteil festzustellen, würde es natürlich
auch genügen, seine Bewegung im Zeitpunkt des Auftreffens des Lichtstrahles auf
den Anfang der Registrierfläche gegenüber der Bewegung des anderen Kupplungsteiles
zu verzögern. Es ist selbstverständlich nicht notwendig, den gesamten Antrieb zu
entkuppeln. Es kann vielmehr zweckmäßig sein, den Antrieb in zwei Einzelantriebe
zu unterteilen, von welchem der eine zur Beschleunigung des Drehspiegelsystemes
und der andere im wesentlichen zur Kompensation der auf das Drehspiegelsystem einwirkenden
Reibungskräfte dient. Bei einer derartigen Aufteilung der Antriebskraft genügt es
natürlich, lediglich den zur Beschleunigung des Drehspiegelsystemes dienenden Anteil
bei Beginn der Belichtung abzukoppeln. Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß
man von einer Abkopplung des Antriebes vom Drehspiegel absieht, statt dessen aber
eine Bremsvorrichtung vorsieht, die ein mit der Bewegung des Drehspiegels sich änderndes
Bremsmoment besitzt, und zwar zu Beginn der Bewegung wenig oder gar nicht bremst,
während der Bewegung des Lichtstrahles über die lichtempfindliche Schicht jedoch
so stark bremst, daß sich dieser Teil der Bewegung im wesentlichen mit gleichförmiger
Geschwindigkeit vollzieht.
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Um die Photographiergeschwindigkeit wahlweise verändern zu können,
ist es vorteilhaft, das auf den Drehspiegel 5 einwirkende Antriebsmoment einstellbar
zu machen. Hierzu kann, wie in der Zeichnung angedeutet, das eine Ende der Feder
7 an einem einstellbaren Arm 7" befestigt werden. Vorteilhaft wird hiermit, wie
angedeutet, eine in Werten der Photographiergeschwindigkeit geeichte Skala verbunden.
Statt das Antriebsmoment einstellbar zu machen, oder in Verbindung mit der Einstellbarkeit
der Antriebsvorrichtung kann noch eine einstellbare Bremsvorrichtung Anwendung finden,
z. B. wie dargestellt, in Form einer Wirbelstrombremse i i, deren Bremsmagnet iia
bezüglich der Bremsscheibe einstellbar ist. Auch hier ist eine Skala zweckmäßig,
an der der jeweils eingestellte Wert ablesbar ist. Selbstverständlich können auch
andere aus der Technik photographischer Momentverschlüsse bekannte Zeitverzögerungsmittel
Anwendung finden.
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In Fällen, in. welchen ,die Möglichkeit einer Fernauslösung des Antriebes
für den Drehspiegel 5 oder eine Auslösung desselben in Abhängigkeit von der Meßgröße,
z. B. für Zwecke der Netzüberwachung, erwünscht ist, wird ein Auslöserelais 12 vorgesehen,
dessen Anker 12a, wie dargestellt, vorteilhaft mit der Auslösetaste g konstruktiv
vereinigt wird. Das Aufziehen der Antriebsvorrichtung erfolgt in diesem Falle wie
auch sonst zweckmäßig in Verbindung mit der Betätigung der Auslösetaste, z. B. so,
daß bei deren Betätigung zunächst die Antriebsvorrichtung gespannt und erst dann
die Auslösung bewirkt wird.
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Bei der neuen Ausführung besteht auch die Möglichkeit, statt eines
einzelnen Films oder einer einzelnen photographischen Platte in bekannter Weise
deren mehrere vorzusehen und diese nacheinander in Betriebsbereitschaft zu bringen.
Mit Vorteil sind zu diesem Zweck Rollfilms verwendbar. Für Zwecke der Netzüberwachung
u. dgl., bei welchen der Oszillograph sich selbst überlassen ist, wird die Brauchbarkeit
der neuen Anordnung wesentlich erhöht, wenn eine Fortschalteinrichtung vorgesehen
wird, die selbsttätig nach jeder Aufnahme den Rollfilm um einen Abschnitt weiterschaltet
oder bei Verwendung anderer lichtempfindlicher Registriermittel jeweils einen belichteten
Teil in Betriebsbereitschaft bringt. Dies kann in einfachster Weise so ausgeführt
werden, daß man z. B. bei Verwendung eines Rollfilms die Aufwickelwalze mit einem
billigen Uhrwerk kuppelt in Verbindung mit einer Sperreinrichtung, die bei Auslösung
das Uhrwerk für eine Zeitdauer freigibt, die ausreicht, um einen unbelichteten Teil
des Films in Betriebsbereitschaft zu bringen. Die Auslösung der Sperreinrichtung
kann z. B. durch ein dem Relais i2 parallel geschaltetes Relais erfolgen. Hierbei
wird jedoch das dem Relais 12 parallel geschaltete Relais gegenüber dem Relais i2
verzögert, so daß die Fortschaltung des Films erst nach Beendigung der mit der Erregung
des Relais 12 eingeleiteten Aufnahme erfolgt. In Fällen, in denen zu befürchten
ist, daß während der Fortschaltung des Films unter Umständen das Relais i2 von neuem
ausgelöst wird, kann eine Sperreinrichtung vorgesehen werden, die das verhindert.
Gegebenenfalls kann man auch von einem zweiten Zeitrelais Gebrauch machen, das erst
nach Ablauf eines größeren Zeitraumes nach einer Aufnahme die Einleitung einer zweiten
Aufnahme gestattet. Eine derartige Ausbildung kann bei der Netzüberwachung erwünscht
sein, um zu verhindern, daß bei Auftreten eines'zur Auslösung des Relais 12 führenden
Vorganges infolge der in der Regel damit verknüpften kurzzeitig folgenden weiteren
Vorgänge der gesamte Filmvorrat verbraucht und bei Auftreten einer zweiten neuen
Netzstörung o. dgl. der Oszillograph nicht mehr in Betriebsbereitschaft ist.
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Außer der lichtempfindlichen Registrierschicht kann in bekannter Weise
noch eine Beobachtungsscheibe,
z. B. in Form einer Mattscheibe,
vorgesehen werden, über die mittels des Drehspiegels der vom Meßwerk gesteuerte
Lichtstrahl zum Zwecke der Beobachtung in gleicher Weise wie über die lichtempfindliche
Registrierschicht geleitet wird. Zweckmäßig wird, wie in Fig. z schematisch veranschaulicht,
die Mattscheibe neben der lichtempfindlichen Schicht angeordnet, und zwar so, daß
bei Bewegung des Drehspiegels aus der Ruhestellung der Lichtstrahl zunächst über
die Mattscheibe 15 gleitet und erst dann auf die lichtempfindliche Schicht 6 auftrifft.
Es wird so der Winkelweg, den der Drehspiegel zur Beschleunigung auf eine hinreichende
Geschwindigkeit zurücklegen muß, für die Zwecke der Beobachtung ausgenutzt. Die
durch die Beschleunigung des Drehspiegels bedingte Verzerrung des auf der Beobachtungsscheibe
entworfenen Bildes ist im allgemeinen bedeutungslos, da durch die Beobachtung in
der Regel nur ein Überblick über die qualitativen Verhältnisse erreicht werden soll.
Selbstverständlich kann man die Beobachtungsscheibe auch so anordnen, daß der Lichtstrahl
mit gleichförmiger Geschwindigkeit über sie hingleitet.
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Mit Vorteil wird, um eine Dauerbeobachtung zu ermöglichen, ein Motor-
oder Handkurbelantrieb vorgesehen, der wahlweise an den Drehspiegel s ankoppelbar
ist und in an sich bekannter Weise eine derartige Bewegung des Drehspiegels 5 ermöglicht,
daß auf der Beobachtungsscheibe ein stillstehendes Kurvenbild erscheint, sofern
die Meßgröße sich periodisch ändert.
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Unter Oszillograph im Sinne der Beschreibung und der Ansprüche ist
jede Registriereinrichtung zu verstehen, bei der die Registrierung mittels eines
Lichtzeigers erfolgt, gleichgültig, ob es sich um einen eigentlichen Oszillographen
oder einen Kardiographen o. dgl. handelt. Des weiteren ist unter Drehspiegel jede
entsprechend gelagerte zur Ablenkung eines Lichtstrahles geeignete Einrichtung,
z. B. Prismen, zu verstehen.