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Dosismesser für Röntgenstrah. len Bei der Heilbehandlung mit Röntgenstrahlen
dienen zur Überwachung der dem Patienten zugeführten Strahlenmenge Dosismesser verschiedener
Art. Man mißt z. B. den Strom, der unter der jonisierenden Wirkung der Röntgenstrahlen
in einem in einer kleinen Meßkammer abgeschlossenen Luftvolumen entsteht, indem
man ihn zur Aufladung einer Kapazität verwendet. Bei einer bestimmten Spannung wird
ein Relais ausgelöst, das eine Anzeigevorrichtung betätigt. Beim Hammer-Dosimeter
z. B. dient als Relais ein Elektrometer, das bei einer der Dosis von 5 r entsprechenden
Spannung ausschlägt. Ein dabei geschlossener Stromkreis schaltet ein Zählwerk jeweils
um einen Sprung weiter, und die Anzahl der Sprünge bildet dann ein Maß für die Röntgendosis.
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Auf diese Weise mißt man die gesamte dem Patienten bei der Bestrahlung
zugeführte Strahlenmenge (Integraldosis); ; man kann aber auch durch eine besondere
Einrichtung die in der Zeiteinheit gelieferte Strahlenmenge, die Dosisleistung oder
Momentandosis (r:min) messen, um in jedem gewünschten Zeitpunkt die Strahlenintensität
zu überwachen.
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Anzeigegerät, das während der
Bestrahlung in regelmäBigen Zwischenräumen die Dosisleistung oder Momentandosis
selbsttätig angibt.
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Der Erfindung gemäß ist ein Zeigerwerk vorgesehen, dessen nach außen
nicht sichtbarer Zeiger bei seiner Drehung eine Skalenscheibe mitnimmt, die am Ende
der Meßzeit stehenbleibt, um deren Dauer anzug, eb ! en, während der Zeiger in die
Nullstellung zurückkehrt. Für den Fall, daß der Zeiger in einer der folgenden Meßzeiten
den Mitnehmer der Skalenscheibe nicht erreicht, bleibt der
Zeiger
stehen, und die Skala wird bis zum Anschlag an den Zeiger zurückgedreht und bleibt
stehen, worauf der Zeiger in die Nullvtstellung zurückkehrt. Der Antrieb gers und
der Skalenscheibe erfolgt zwd : mäßigerweise über elektromagnetische klung lungen,
die in Abhängigkeit von der Stellung des Zeigers zur Skalenscheibe entweder den
Zeiger oder die Skalenscheibe, letztere iiber ein Umkehrrad mit einer ständig umlaufenden
Antriebsvorrichtung, z. B. einem kleinen Synchronmotor, kuppeln.
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Die Anzeigevorrichtung nach der Erfindung ist in einer Ausführungsform
beispielsweise in der Zeichnung dargestellt.
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Abb. I zeigt das Gerät in der Außenansicht.
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Abb. 2 zeigt einen senkrechten Schnitt durch das Zeigerwerk in Richtung
der Zeigerachse.
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Abb. 3 stellt eine Aufsicht auf das Zeigerwerk dar und Abb. 4 einen
Schnitt nach Linie c-aT der Abb. 3.
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Abb. 5 ist ein Schaltbild, und Abb. 6 zeigt Abwicklungen der zur
Steuerung des Zeigerwerkes dienenden Kurvenscheiben.
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Die vordere Gehäusewand (Abb. I) hat zwei sektorförmige Ausschnitte
I und 2, hinter denen sich eine Skalenscheibe 3 dreht.
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In dem einen der beiden Fenster erscheint die Zeit in Sekunden und
in dem anderen die entsprechende Dosisleistung in r/min. Wenn die Zeit zwischen
zwei Ausschlägen oder Sprüngen des Elektrometerrelais so kurz ist, daß das Zeigerwerk
nicht zu folgen vermag, so mißt man über drei Intervalle und benutzt eine weitere
Skala, die auf Grund der dreifachen Zahl der Röntgeneinheiten (3 X 5 r = I5 r) berechnet
ist. Zur Umschaltung von der einen zur anderen Teilung dient ein Schieber S, der
die obere oder untere Hälfte des die rlmin-Werte anzeigenden Fensters freilegt oder
verdeckt. Der Schieber S schließt in der Stellung, in der er die 15 r-Teilung abdeckt,
einen Kontakt 68 (s. Abb. 5), der die entsprechenden Umschaltungen vornimmt.
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Die Skalenscheibe 3 (s. Abb. 2) ist durch eine Nabe 4 mit der Welle
5 starr verbunden, während der hinter der Skalenscheibe angeordnete, nach außen
also unsichtbare Zeiger 6 von einer Nabe 7 getragen wird, die auf der Welle 5 lose
drehbar ist. Skala und Zeiger werden durch einen während des Betriebes stetig umlaufenden
Synchronmotor angetrieben, mit dessen Achse Zahnräder 9 und 10 starr verbunden sind.
Das Zahnrad 9 treibt über das Gegenrad II die elektromagnetische Kupplung 12 an,
die auf der Welle 5 lose drehbar ist, und die in erregtem Zustand die Kupplungsscheibe
13 und die mit ihr fest verbundene Nabe 7 des Zeigers 6 mitnimmt.
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Das ZahnradIo treibt über das Umkehrrad ,-j4 das Zahnrad I5 und die
starr mit diesem verbundene Kupplungsscheibe I6 an, deren : Erregerwicklung tragende
Gegenscheibe ffi7 mit der Welle 5 fest verbunden ist. Je nachdem also die Kupplung
12 oder I7 erregt ist, .wird der mit ersterer zusammenhängende Zeiger 6 oder die
mit letzterer verbundene Skalenscheibe 3 gedreht. Durch das Umkehrrad 14 bewegt
sich die Skalenscheibe dem Zeiger entgegen. Der Zeiger 6 trägt einen Mitnehmer 19
und die Skalenscheibe 3 einen Anschlag 20. Wenn der Mitnehmer 19 gegen den Anschlag
20 der Skalenscheibe läuft, nimmt er sie im Uhrzeigersinne mit.
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Der Zeiger steht unter der Wirkung einer Feder 21 (Abb. 3), die ihn
in die Nullage zurückzieht, wenn er frei ist. Er kann in jeder Stellung durch einen
Elektromagneten 22 festgehalten werden, dessen Polschuhe 23 um die Achse 24 drehbar
sind, so daß sie sich bei der Erregung gegen die mit dem Zeiger fest verbundene
Kupplungsscheibe 13 legen.
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Die Steuerung des Zeigerwerkes erfolgt über eine Steuerwalze und
eine Reihe von Zwischenrelais durch das nach Abgabe der Einheitsdosis von beispielsweise
5 r jeweils ansprechende Elektrometerrelais des im Strahlenfelde angeordneten Dosismessers.
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Die Steuerwalze wird von einem Elektromotor 25 angetrieben, der durch
ein E ; Relais 26 gesteuert wird. Auf der Motorwelle sitzt ein Ritzel 27, dessen
Gegenrad 28 mit der Achse der Steuerwalze 29 durch eine Feder 30 (Abb. 4) nachgiebig
gekuppelt ist. Auf der Achse sitzt die Scheibe 31. Sie ist mit vier Ausschnitten
versehen (32), in die eine am Anker des Relais 26 angebrachte Sperrklinke 33 eingreifen
kann. Wenn das Relais 26 erregt wird, zieht es die Sperrklinke aus dem betreffenden
Ausschnitt. Da durch einen Kontakt 34 des Relais 26 gleichzeitig der Motor 25 eingeschaltet
wird, kann sich die Scheibe 31 drehen. Wenn das Relais inzwischen stromlos wird,
fällt die Sperrklinke in den nächsten Ausschnitt und hält die Scheibe fest. Gleichzeitig
wird der Motor abgeschaltet. Bei jeder Erregung des Relais wird also die Steuerwalze
um go0 weiter gedreht.
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Auf der Steuerwalze sitzen die Nockenscheiben a, b und c, die je
drei Kontaktfedern bedienen. Je nach der Stellung der Nockenscheibe werden zwei
oder drei Kontaktfedern zur gegenseitigen Berührung gebracht oder voneinander gelöst.
Eine Abwicklung der Nockenscheiben zeigt Abb. 6.
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Die Wirkungsweise des Anzeigegeräts nach der Erfindung ist im nachstehenden
an Hand des Schaltbildes (Abb. 5) erläutert. Der
besseren Übersicht
wegen ist die Meßeinrichtung im Schaltbild in drei Gruppen unterteilt, die je mit
gestrichelten Linien umrahmt sind.
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Das MeßrelaisMr, das imStrahlenfeld liegend die dem Patienten zugeführte
Dosis unmittelbar aufnimmt, erhält die für die Messung benötigten Ströme und Spannungen
aus dem Grundgerät G, G. Dieses enthält neben einer noch zu beschreibenden Netzanschlußeinrichtung
ein Zwischenrelais, das bei jedem Ausschlag des Meßrelais anspricht und einen Stromstoß
in das Anzeigegerät RM=4 (r/min-Anzeiger) schickt, das die Zeit zwischen zwei Stromstößen
ermittelt und die entsprechende Dosisleistung in rlmin im Skalenfenster unmittelbar
angibt.
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In dem Meßrelais Mr ist 35 die Ionisationskammer, deren Innenwand
durch die Hochspannungsleitung 36 aufgeladen wird.
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Die isolierte Innenelektrode der Kammer führt zu einer Platte 37,
der das geerdete Elektrometerblättchen 38 gegenübersteht. Es trägt einen Kontaktstift
39, der den Kontakt 40 berührt, wenn es von der Platte 37 angezogen wird. Der Anker
41 des Magneten 42 hebt das Blättchen von dem Kontakt ab und entlädt dabei die Platte
37, um dadurch einen neuen Elektrometerausschlag vorzubereiten.
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Der Netzanschlußteil enthält den Haupttransformator 43, dessen Primärwicklung
in Stufen unterteilt ist, und zwar drei Grobstufen für die Spannungen II0, I50 und
220 Volt und zwei Feinstufen von je 10 Volt, die wahlweise so an die Hauptwicklung
angeschlossen werden können, daß ihr Wicklungssinn gleich oder entgegengesetzt der
Hauptwicklung ist. Im ersteren Falle wird die Spannung der jeweiligen Grobstufe
um 10 oder 20 Volt heraufgesetzt, im andern entsprechend erniedrigt. Der Transformator
hat folgende Sekundärwicklungen: I. Eine Wicklung für eine Spannung von 1100 Volt
zum Aufladen der Ionisationskammer. Ein Ende der Wicklung ist über einen Hochohmwiderstand
geerdet, das andere ist mit einer Heizwicklung für die Glühkathode der Ventilröhre
44 verbunden. Die Anode der Ventilröhre ist über einen Hochohmwiderstand mit einem
Kondensator 45 verbunden, der durch die gleichrichtende Wirkung der Ventilröhre
auf eine Spannung von etwa - 1500 Volt aufgeladen wird. Diese Spannung gelangt über
einen weiteren Hochohmwiderstand zur Buchse H des Meßrelaisanschlusses und von hier
durch das Kabel 36 zur Innenwand der Ionisationskammer.
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2. Eine Wicklung für eine Spannung von 32 Volt, die den Gleichrichter
46 speist. Der - -Pol des Gleichrichters ist geerdet. Der +-Pol versorgt die verschiedenen
Relais mit Strom.
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Von dem Punkt 47 des Gleichrichters führt eine Leitung zu der Spule
48 eines Relais und von hier aus über den Umschalter 49 und den Anschluß C zum Kontakt
39/40 im Meßrelais Mr. An den +-Pol des Gleichrichters ist weiter angeschlossen
der Relaiskontakt 50 und der Druckknopfkontakt 5I. An den Kontakt 50 ist über eine
lösbare Brücke 52 eine elektrische Glocke 53 angeschlossen, deren Zweck noch angegeben
wird.
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Die am oberen Rande von G, G verzeichneten AnschluBpunkteA, B, C,
D, E, F, H-können unmittelbar mit den entsprechenden Punkten des RMA verbunden werden.
Man kann aber auch nach einem Merkmal der Erfindung die Teile des Grundgerätes in
einem besonderen Gehäuse zusammenfassen, das in das die Teile des r/min-Anzeigers
enthaltende und entsprechend geräumige Gehäuse eingefügt oder in beliebiger anderer
Weise mit ihm verbunden werden kann. In diesem Falle sind die Punkte I bis 7 in
einem Anschlußsockel vereinigt, dem eine gleichartige Einrichtung am rlmin-Anzeiger
entspricht. Man kann dann das Grundgerät für sich als Anzeigevorrichtung benutzen
oder zwischen das Grundgerät und den rlmin-Anzeiger weitere Meßgeräte, z. B. einen
Integraldosiszähler o. dgl., einschalten.
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Die Einrichtung arbeitet folgendermaßen, wobei zunächst der Fall
angenommen sei, daß sich die Messung jeweils über 3 X 5 r = I5 r erstreckt: Der
Synchronmotor 8 läuft dauernd, während der die Steuerwalze antreibende Motor 25
erst durch den Kontakt 34 des Relais 26 Strom erhält. Das Relais 26 hat zwei Wicklungen
BNt und BN2, von denen nur die Wicklung BN1 die Sperrklinke 33 betätigen kann,.
während die Wicl<lung BN nur den Kontakt 34 bedient. In der Nullstellung der
Steuerwalze sind alle Kontakte der Nockenscheibena, b und c geöffnet. Schlägt nach
Einleitung der Messung das Elektroineterblättchen 38 zum erstenmal aus (Sprung),
so berührt der Stift 39 das Kontaktplättchen 40, und es fließt ein Strom vom t-Pol
47 des Gleichrichters 46 durch die Spule 48. Der Relaiskontakt 50 schließt sidl
und schickt einen Strom über die Anschlußpunkte 2 und den Kontakt 54, der vom Zeiger
6 geschlossen gehalten wird, solange er sich in der Nullstellung befindet, in die
Wicklung BNt des Relais 26. Dadurch wird die Sperrklinke 33 gelöst und der Kontakt
34 geschlossen, so daß der Motor 25 die Nockenscheiben in die Stellunge (s. Abb.
6) dreht. Die Nockenscheibea schließt die Kontaktfedern 55 und 56, wodurch über
den Anschluß 4 die Kupplung I2 erregt wird, die die Scheibe I3 und den Zeiger 6
mitnimmt. Kurz bevor die Nockenscheiben
ihre erste Vierteldrehung
beenden, wird auch noch der dritte Kontakt 57 mit den Federn 55 und 56 in Berührung
gebracht.
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Da aber der Kontakt 54 nach Beginn der Zeigerdrehung offen ist, wird
durch diese Schaltbewegung kein Vorgang ausgelöst.
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Die Nockenscheibeb schließt die beiden Kontakte 58 und 59. Da der
Kontakt 54 seit Beginn der Zeigerdrehung offen ist, wird er jetzt durch die Kontakte
58 und 59 über brückt.
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Die Nockenscheibec hat den Kontakt vorübergehend geschlossen. Dadurch
geht ein Stromstoß über den Anschluß 1 zu dem Magneten 42 im Meßrelais, der durch
Abheben und Erden des Elektrometerbiättchens den nächsten Sprung vorbereitet. Erfolgt
nun dieser (erste) Sprung, so kommt über den Anschluß 2 und die Kontaktfedern 58
und 59 ein Stromstoß in die WicklungBN.
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Der Motor 25 dreht die Steuerwalze in die Stellung II. Bei den Nockenscheiben
a und b gibt es keine Veränderung, während durch die Nockenscheibe c wieder ein
Erdungsimpuls für das Meßrelais geliefert wird.
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Beim nächsten (zweiten) Sprung wird ebenso wie vorher über die Kontakte
58/59 die Spule BN1 erregt und die Steuerwalze in -die Stellung III gedreht. Nocke
a schaltet die Kontaktfeder 57 ab, während Nocke b die Feder 60 zu den Federn 58
und 59 hinzuschaltet. Es kommt dadurch aber kein Vorgang zustande, weil bis zum
Zuschalten der Feder 60 durch den Erdungsimpuls, der durch die Nocke c vermittelt
ist, das System stromlos geworden ist. Wenn jetzt der nächste (dritte) Sprung erfolgt,
sind I5 r durch die Kammer des Meßrelais gegangen, und es erfolgt nun die Angable
der hierfür gebrauchten Zeit. Das spielt sich folgendermaßen ab: Nocke a öffnet
den Kontakt 55156. Die Kupplung 12 wird stromlos und läßt den Zeiger los. Dadurch,
daß bei Nockeb beim Eintreffen des Stromstoßes die Federn 58, 59 und 60 sich berühren,
erhält das Hilfsrelais 62 Strom - vorausgesetzt, daß der Zeigerkontakt 63 (zwischen
Zeiger und Skala) geöffnet ist. Ist er geschlossen, so geht der Stromstoß an der
Relaisspule 62 vorbei, und das Relais wird nicht erregt.
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Angenommen, Zeigerscheibe und Skalenscheibe hätten beide zu Beginn
der Messung auf Null gestanden. Dann hätte die Zeigerscheibe die Skalenscheibe unter
Schließen des Zeigerkontaktes 63 vor sich her geschoben, und im Moment des Eintreffens
des dritten Sprunges wäre dieser Kontakt geschlossen gewesen. Dann würde der Zeiger,
nachdem die Vorwärtskupplung I2 stromlos geworden ist, unter dem Einfluß der Rückzugfeder
21 auf Null zurückfallen und hierbei den Kontakt 54 schließen, während die Skalenscheibe
an der erreichten Stelle stehenbleibt.
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Nun wiederholt sich das oben geschilderte Spiel. Es folgen wieder
drei Sprünge aufeinander; diesmal aber schneller, so daß der Zeiger die Stelle,
wo er beim vorigen Mal die Skalenscheibe zurückgelassen hatte, nicht erreicht. Dann
wird der Kontakt 63 zwischen Zeiger und Skala beim Eintreffen des dritten Sprunges
geöffnet sein. Nun wird die Spule 62 erregt, sie zieht ihren Anker an und verbindet
die Kontakte 64, 65 und 66 miteinander.
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Über den Anschluß 4 erhalten jetzt I7 und 22 Strom. 22 ist der Haltemagnet,
der unmittelbar vor dem Lösen der Vorwärtskupplung Strom erhält und daher den Zeiger,
nachdem er vom Synchronmotor abgekuppelt ist, festhält und ihn hindert, in die Nullage
zurückzufallen. Die Spule 17 schaltet die Kupplung ein, welche die Skalenscheibe
entgegengesetzt zur vorhergehenden Drehrichtung des Zeigers zurück, also auf diesen
zu, bewegt. Der Stromimpuls über 2 ist inzwischen beendet, da ja die Nockenscheibe
c wieder einen Erdungsimpuls gegeben und der Kontakt 50 sich geöffnet hat. Das Relais
62 bleibt gleichwohl erregt, da es über den Kontakt 66 unmittelbar an die Spannungsquelle
gelegt ist. Sobald nun durch die vorbeschriebene Rückwärtsbewegung der Skalenscheibe
diese die Stelle erreicht hat, wo der Zeiger steht, schließt sich der Kontakt 63.
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Dadurch wird ein Nebenschluß zur Spule 62 hergestellt; sie wird stromlos.
Die Kontakte 64, o5 und 66 öffnen sich. Zunächst fällt die Rückkupplung I7 ab, so
daß die Skalenscheibe stehenbleibt. Der Haltemagnet 22 hat inzwischen unabhängig
von den Kontakten 64/65 über einen von der Rückkupplung bewegten Kontakt 67 auch
noch Strom erhalten.
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Dadurch wird erreicht, daß der Magnet 22 erst einen Augenblick nach
der Rückkupplnng I7 stromlos wird, so daß der Zeiger erst dann losgelassen wird,
wenn die Skalenscheibe bereits zum Stillstand gekommen ist. Der Zeiger fällt also
jetzt in die Nullage zurück und schließt wieder den Kontakt 54, so daß sich das
Spiel wiederholen kann. Während dieses ganzen Rückführungsvorganges, der, wenn der
von der Skalenscheibe zurückzulegende Weg groß ist, mehrere Sekunden in Anspruch
nehmen kann, ist sowoh. der Kontakt 58159 als auch der Kontakt 54 geöffnet. Ein
während dieser Zeit durch erneutes Schließen des Meßrelaiskontaktes bei 2 eintreffender
Stromimpuls kann daher keine Störung des Rückführungsvorganges auslösen.
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Erst wenn dieser beendet ist und der Zeiger auf Null zurückgefallen
ist, schließt sich der Kontakt 54> und eiBinzwischen eingetroffener
Stromimpuls
würde dann sofort die beschriebenen Vorgänge auslösen, so daß keine Unterbrechung
eintritt.
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Wünscht man nun einen Sprung, also die Zeit für nur 5 r zu bestimmen,
so wird das Skalenfenster umgeschaltet, so daß die auf dem Verhältnis I Meßperiode
= 5 r errechnete Skala freiliegt. Dadurch wird gleichzeitig der Kontakt 68 geschlossen.
Wenn jetzt nach dem Eintreffen des nullten Sprunges die Nocke a zum Schluß auch
noch die Verbindung 56/57 herstellt, dann kommt die als Haltewicklung ausgebildete
Wicklung BN2 unter Strom, und die Nockenscheiben gehen sofort bis in die Stellung
III weiter. Die Nockenscheibe c bewirkt gleichwohl nur einmal einen Erdimpuls, denn
da durch den ersten Impuls schon die Kontakte 39/40 und 50 geöffnet sind, wird bei
dem zweiten und dritten Schließen des Kontaktes 6I kein Stromimpuls mehr zum Meßrelaismagreten
durchgegeben. Wenn jetzt der erste Sprung erfolgt, steht die Nockenscheibe schon
in StellungIII, und es spielen sich sofort alle jene Abfall-, Rückwickel-usw. Vorgänge
ab, wie sie oben nach dem dritten Sprung beschrieben worden sind. Parallel zur Kupplunge2
liegt eine Signallampe 69. Solange diese Lampe leuchtet, findet eine Messung im
r/min-Anzeiger statt, und während dieser Zeit darf die Taste 49/51 nicht gedrückt
werden.