-
Integrator Es sind Integratoren bekanntgeworden, bei denen die zu
integrierende Größe durch die Geschwindigkeit eines Resultatgliedes nachgebildet
und diese von einem Antrieb konstanter Geschwindigkeit durch periodische Aufschaltung
desselben auf das Resultatglied für eine im Verhältnis zur Periodenlänge regelbare
Zeitspanne abgeleitet wird. Bei einem bekannten Integrator dieserArt ist eine mit
konstanter Geschwindigkeit umlaufende Trommel vorgesehen, die eine zur elektrischen
ILontaktgabe dienende Metallbelegung aufweist, deren Breite von einem Ende der Trommel
zum anderen Ende zunimmt. Mit dieser Trommel bzw. deren Kontaktfläche arbeitet ein
parallel zur Trommelachse geführter und gemäß der zu integrierenden Größe eingestellter
Kontakt zusammen. über diesen Kontakt und die zugehörige Metallbelegung der Trommel
ist eine Kupplung an Spannung gelegt, über die wiederum ein Zählwerk mit der Trommel
bzw. dem Antrieb der Trommel gekuppelt wird.
-
Der zu der eingangs genannten Gattung gehörende Integrator gemäß der
Erfindung unterscheidet sich von den bekannten Ausführungen dadurch, daß er ein
beim Vorzeichenwechsel der zu integrierenden Größe selbsttätig umsteuerbares Wendegetriebe
zwischen dem Antrieb konstanter Drehzahl und dem Resultatglied besitzt. _ Hierdurch
ist auf einfache Weise erreicht, daß der neue,Integrator auch dann, wenn die zu
integrierende Größe positive und negative Werte durchläuft, verwendbar ist. Bei
den bekannten Integratoren der hier in Betracht kommenden Gattung ist das nicht
der Fall, d. h. sie sind nur verwendbar zur Integration von Größen, die nur positive
oder nur negative Werte durchlaufen; sie können also einen Vorzeichenwechsel der
zu integrierenden Größe nicht berücksichtigen. Das ist aber für manche Anwendungsfälle
erforderlich.
-
Bei der zur Regelung des Verhältnisses der Anschaltdauer des Resultatgliedes
zur Periodenlänge dienenden Schaltwalze ist die Anordnung erfindungsgemäß so getroffen,
daß der Schaltwalze zwei in der Längsrichtung derselben in Abhängigkeit von der
zu integrierenden Größe gegenläufig verschiebbare Gegenorgane zugeordnet sind, von
denen das eine das Resultatglied auf Rechts- und das andere auf Linkslauf einschaltet,
und daß der aktive Schaltteil der Walze längs einer Mantellinie vom durch den Kreuzungspunkt
der beiden Gegenorgane bei ihrer gegenläufigen Bewegung verkörperten Nullpunkt aus
in der einen Richtung stetig an Breite zunimmt.
-
Bei einer Ausführungsform beginnt erfindungsgemäß der aktive Schaltteil
der Walze am Nullpunkt.
-
Eine andere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß erfindungsgemäß
der aktive Schaltteil der Walze sich über den Nullpunkt hinaus fortsetzt, jedoch
auf dieser Seite des Nullpunktes von gleichbleibender Breite ist.
Die
Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel.
-
Von einem Motor i wird über die Welle 2 und das Kegelradgetriebe 3,
4 der Walzenkörper 5 mit konstanter Geschwindigkeit gedreht. Der Walzenkörper 5
besitzt eine Belegung 6, die in der Abwicklung die Gestalt eines Dreiecks aufweist.
An die Belegung 6 schließt sich in Richtung der Mantellinie des Walzenkörpers 5
eine ebenfalls erhabene Leiste 8 an, deren Zweck unten noch erläutert ist. Zu beiden
Längsseiten der Walze 5 sind mit Bezug aufeinander gegenläufig geschnittene Spindeln
9 und io angeordnet, auf denen Kontaktschlitten ii und 12 mit je einem Kontakt 13
und 14 als Gegenorgane geführt sind. Die Spindeln 9 und io stehen mit der Welle
15 über die Stirnräder 16, 17 und 18 und die Zwischenwellen i9 und 20 in Einstellverbindung.
-
Die Kontakte 13 und 14 werden jeweils dann geschlossen, wenn die Belegun6
oder die eine Verlängerung der Belegung 6 bildende Leiste 8 unter dein betreffenden
Kontakt hinweggleitet. Über den Kontakt 13 ist die Wicklung 23 eines Elektromagneten
und über den Kontakt 14 die Wicklung 24 eines zweiten Elektromagneten an die Stromquelle
21 angeschlossen. Die beiden Elektromagnete gehören einem Getriebe 22 an, das, wie
aus folgendem noch hervorgeht, eine Doppelkupp= lung und ein Wendegetriebe bildet.
Die Anker der beiden Elektromagnete sind mit 25 und 26 bezeichnet. Bei Nichterregung
der Wicklung 23 bzw. 24 kann sich der zugehörige Anker 25 bzw. 26 frei drehen. Wird
die eine oder die andere Wicklung erregt, so wird der zugehörige Anker festgehalten.
Das hat zur Folge, daß die in das Getriebe 22 über die Welle 2, das Iiegelradgetriebe
27, 28 und die Zwischenwelle 29 hineingeleitete Bewegung im einen oder anderen Drehsinne
auf die bis dahin ruhende Welle 30 übertragen wird.
-
Im einzelnen ist der Vorgang folgender: Von dem auf der Welle 29 befestigten
Kegelrad 31 wird die Bewegung auf das auf der Welle 3o frei drehbewegliche Kegelrad
32 und das ihm gegenüberstehende nicht bezeichnete Kegelrad übertragen. Dieses und
das Kegelrad 32 laufen, wie man der Darstellung entnimmt, im entgegengesetzten Drehsinne
um. Mit dem Kegelrad 32 sind zwei Zapfen 33 und 34 verbunden. Auf diesen sind frei
drehbar die als Planetenräder wirkenden Doppelstirnräder 35 und 36. Jedes der Doppelstirnräder
35 und 36 steht mit seinem einen Zahnkranz in Eingriff mit einem Stirnrad 37. Dieses
ist an einer auf der Welle 30- frei drehbaren Hülse 38 befestigt, mit deren anderem
Ende der Anker 26 verbunden ist. Jedes der Doppelstirnräder 35 und 36 steht mit
seinem zweiten Zahnkranz mit einem mit der Welle 30 verbundenen Stirnrad
39 in Eingriff. Die beschriebene Getriebeanordnung wiederholt sich symmetrisch zur
geometrischen Achse der Welle 29 innerhalb des Gesamtgetriebes 22.
-
Wird infolge Erregung der Wicklung 24 der zugehörige Anker 26 festgehalten,
so gelangt die über die Getriebeelemente 2, 27, 28, 29, 31 eingeleitete Drehbewegung
über das Kegelrad 32 und die Doppelstirnräder 35, 36 und das Stirnrad 39 auf die
Welle 30 und von dort über das Kegelradgetriebe 40 und 41 auf des Zählgerät
42. Ist hingegen die Wicklung 24 nicht erregt und können sich demgemäß die Teile
26, 38, 37 auf der Welle 30 frei drehen, so wird über diese Teile die über
das Kegelrad 32 eingeleitete Bewegung abgeleitet, d. h. die Welle 3o nimmt die über
das Kegelrad 32 eingeleitete Bewegung nicht auf.
-
Entsprechendes gilt für den im Aufbau gleichen Getriebeteil zur anderen
Seite des Kegelrades 31. Da jedoch das dem Kegelrad 32 entsprechende und ebenfalls
mit dem Kegelrad 31 in Eingriff stehende Kegelrad mit Bezug auf das Kegelrad 32
im entgegengesetzten Drehsinne umläuft, so läuft die Welle 30 bei Einschaltung der
Wicklung 24 im einen Drehsinne und bei Einschaltung der Wicklung 23 im anderen Drehsinne
um.
-
Das Getriebe 22 stellt demnach, wie schon oben gesagt, eine Kupplung
und zugleich ein Wendegetriebe dar.
-
Die freien Enden der Welle 3o sind noch mit einer trägen Schwungmasse
43 bzw. einer Bremse 44 gekuppelt; an ihre Stelle können Einrichtungen treten, die
ebenfalls von der Resultatwelle 3o anzutreiben sind.
-
Es sei die Wirkungsweise nochmals kurz im Zusammenhang erläutert:
-Der Wert der zu integrierenden Größe ist durch die Stellung der Welle 15 gegeben
bz\v. wird durch die Stellung der Welle 15 nachgebildet. Beim Wert Null der Meßgröße
nehmen die Kontaktschlitten ii und i2 auf den Spindeln 9 und io die Mittelstellungen
ein. Bei dieser Stellung der Kontaktschlitten werden während eines Umlaufs des Walzenkörpers
5 beide Kontakte 14 und 13 für eine gleich lange Zeitspanne geschlossen, und entsprechend
werden die Elektromagnete 23 und 24 eingeschaltet. Demgemäß wird die Welle
30 während eines vollen Umlaufes der Walze 5 um ebensoviel nach rechts wie
nach links gedreht; das Ergebnis der Integration ist Null. Nimmt die zu integrierende
Größe von Null abweichende Werte an, so heben sich infolge der damit verbundenen
Änderung der Einstellung der Kontaktschlitten i i und 12 die Links- und die Rechtsdrehung
der Welle 30
während eines Umlaufes der Walze 5 nicht mehr auf.
Es ergibt sich ein von Null abweichender Integralwert; er wird vom Anzeigegerät
42 angezeigt.
-
An sich würde es bei diesem Rechenvorgang (unter Annahme einer bestimmten,
an sich beliebigen Einstellung der Kontaktschlitten i2 und i i) genügen, die Welle
30 in einer Richtung zu betätigen. Diese Arbeitsweise wird erreicht, wenn
man die Leiste 8 -fortläßt und somit die Belegung 6 allein den aktiven Schaltteil
der Walze bildet. Die Nullstellung der Kontaktschlitten 12 und i i ist in diesem
Falle gegeben durch die parallel zu den Stirnflächen der Walze 5 durch die Spitze
der Belegung 6 gelegte Ebene. Wird aber, wie dargestellt, der aktive Schaltteil
der Walze durch die Belegung 6 und die an diese sich anschließende Leiste 8 gebildet,
so wird der Nullpunkt bestimmt durch die Ebene, die parallel zu den Stirnflächen
der Walze 5 verläuft und durch die beiden Punkte hindurchgeht, in denen die in der
Zeichnung die Leiste 8 begrenzenden Mantellinien auf die Begrenzungslinien der Belegung
6 auftreffen.
-
Im letzteren Falle, also dann, wenn der aktive Schaltteil der Walze
5 durch die Belegung 6 und die Leiste 8 gebildet wird, werden die sonst auftretenden
Ungenauigkeiten ausgeglichen, die dadurch bedingt sind, daß der eine der beiden
Elektromagnete 23,. 25 und 2.1., .26 gegenüber dem anderen Abweichungen in der Anzugszeit
und/oder Abfallzeit aufweist.
-
Wechselt die zu integrierende Größe ihr Vorzeichen, so gehen die Kontaktschlitten
12 und i i gegenläufig durch die Nullstellung, und es wechselt die Welle 3o ihre
Drehrichtung bzw. ihre mittlere Drehrichtung.
-
Der neue Integrator hat gegenüber Integratoren, die mit Hilfe von
Reibradgetrieben aufgebaut sind, den Vorteil, daß die Resultatwelle 3o an sich ein
beliebiges Drehmoment aufbringen kann. Ferner können das Schaltgetriebe 5 bis 2o
und das Getriebe 22 mit Zubehör voneinander räumlich getrennt werden. Schwankungen
der Drehzahl des Schaltgetriebes 5 bis 2o beeinflussen die Genauigkeit des Rechenergebnisses
nicht. Der Integrator ist grundsätzlich zur Integration 'verschiedenster physikalischer
Größen geeignet. Insbesondere eignet er sich .aber für Feuerleitgeräte, z. B. zur
Errechnung des Vorhaltwinkels und anderer Rechengrößen auf diesem Gebiete.