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Anordnung zur Feststellung und Aufzeichnung kleiner Bewegungen von
mechanischen Apparaten, z. B. von Wählern in Fernsprechanlagen Die Erfindung betrifft
eine Anordnung zur Feststellung und Aufzeichnung kleiner Bewegungen von mechanischen
Apparaten, z. B. von Wählern in Fernsprechanlagen.
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Es sind bereits Anordnungen zur Messung von Erschütterungen, die an
mechanischen. Apparaten auftreten; bekannt. Diese Anordnungen bedienen sich beispielsweise
der biekannten Mikrophon und Telephonsysteme, haben aber den Nachteil., daß genauere
Messungen damit nicht möglich sind, weil z. B. die durch das Streufeld des Wählerkraftma
gneten_ gleichzeitig in der Telephonspule entstehenden Störspannungen von derselben
Größenordnung wie die Nutzspannungen sind und dagegen auch durch entsprechende Abschirmung
kein genügender Schutz gegeben ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es; eine Anordnung zu schaffen, die es ermöglicht,
m.ecbanische Bewegungen, z. B. die von Wählern in Fernsprechanlagen, einwandfrei
aufzunehmen und. zu registrieren, beispielsweise mit starker Vergrößerung o:szMographisch
aufzuzeichnen, wobei Verzerrungen und Rückwirkungen auf die untersuchten Apparate
vernachlässigbar klein bleiben. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß
an dem zu untersuchenden Gegenstand ein Anker starr befestigt ist, der derart ausgebildet
und an dem Gegenstand so angeordnet äset, daß ,er sich mit seinen Enden in dem Luftspalt
der Eisenkerne zweier symmetrischer, in die Zweige :einer Brückenanordnung eingeschalteter
Meßspulen frei bewegen kann, deren. Scheinwiderstand sich bei der Ankerbewegung
ändert, wodurch die die Brücke speisende Meßspannung im Rhythmus der Ankerbewegung
moduliert wird, - worauf die verstärkten
und dann gleichgerichteten
Schwingungen auf beliebige Weise wahrnehmbar gemacht, z. B. über eine Meßschleife
durch einen Oszillographen aufgezeichnet werden.
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Die Erfindung ist nachstehend an Hand des in der Zeichnung in Fig.
i und 2 dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es stellt dar Fig.
i das grundsätzliche Gesamtschaltbild der Anordnung, Fig.2 den an einem zu untersuchenden
Gegenstand (Wähler) angebrachten Meßanker mit den Meßspulen.
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In dem Ausführungsbeispiel ist angenoinmen, daß die Bewegungen eines
Wählers in Fernsprechanlagen, die dieser während seines Arbeitens oder durch das
Arbeiten .eines Nachbarwählers erleidet, festgestellt und oszill'ographisch aufgenommen
werden. Die Anwendung der erfindungsgemäßen Anordnung ist auf dieses Ausführungsbeispiel
nicht beschränkt.
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An dem Wähler Wi, Fig. 2, ist der Meßanker A starr befestigt. Die
Meßspulen Spl und Sp" sind z. B. an einem festen Stativ so vor dem Wähler IV, angeordnet,
daß sich der Meßanker A bei seiner Bewegung in der durch den Pfeil gekennzeichneten
Richtung in dem Luftspalt Lsp der Spulen Spl und Sp.. frei bewegen kann, sobald
er, sei es bei der Betätigung des Wählers W, oder durch das Arbeiten eines Nachbarwählers
W., in Erschütterung versetzt wird. Durch seine Bewegung ändert der Anker den Scheinwiderstand
der Spulen. Diese liegen je in einem Zweig der Meßbrücke M, Fig. i, die bei ruhendem
Anker A nahezu, d. h. bis auf ,eine kleine Restspannung, zu einem später noch erörterten
Zweck abgeglichen ist. Di° Speisung der Meßbrücke erfolgt z. B. durch einen Summer
oder eine sonstige Wechselstrom; quelle WQ mit der in dem Ausführungsbeispiel gewählten
Frequenz von 5ooo Hz. Diese Meßspannung wird durch einen Verstärker Vstl verstärkt
und über ein Bandpaßfilter BP
und einen Übertrager Ob, auf die Meßbrücke
M übertragen. Das Bandpaßfilter BP
läßt nur ein schmales Frequenzband von
ungefähr 2ooo Hz zwischen 4000 und 6ooo Hz durch, zu dem Zweck, die Meßfrequenz
von Obertönen und von tiefer liegenden Störfrequenzen zu befreien.
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Durch die Änderung des Scheinwiderstandes der Spulen Spi und Spe wird
nun das Gleichgewicht der Brücke gestört und infolgedessen die Ausgangsspannung
der Brücke geändert. Mit anderen Worten, die Ausgangsspannung von der Meßfrequenz
5ooo Hz wird im, Takt der Bewegung des Wählers W1 moduliert. Die modulierte Meßspannung
wird über ein Hochpäßfilter zwecks Zurückhaltung niederfrequenter Störspannungen,
wie solche z.- B. durch das Streufeld eines arbeitenden Kraftmagneten in den Meßspulen
entstehen, geleitet und in dem Verstärker Vsts verstärkt und alsdann über einen
Übertrager übe dem Gleichrichter Crl zur Gleichrichtung bzw. Demodulation zugeführt.
Hinter letzterem ist nun eine gleichgerichtete Spannung vorhanden, die der Bewegung
des Meßankers proportional ist. Diese Spannung wird nach Durchlaufen eines Tiefpaßfilters
TP, das zur Beseitigung noch vorhandener Störspannungen und unerwünschter Modulationsprodukte
dient, auf eine Oszillographenscbleife gegeben. Der Oszillograph zeichnet die Bewegungen
des Wählers entsprechend vergrößert auf. An Steile des Oszillographen können auch
andere Einrichtungen verwendet werden. Es kann z. B. ein Geräuschspannungsanzeiger
angeschlossen werden, so daß es dann möglich ist, Bewertungszahlen für verschiedene
Wählerkonstruktionen hinsichtlich ihres Einflusses auf die Geräuschbildung zu gewinnen.
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Dadurch, daß die Brücke auf eine kleine Restspannung abgeglichen ist,
wird erreicht, daß die aufzunehmenden Schwingungen mit ihren positiven und negativen
Halbwellen richtig abgebildet werden und keine Umklappung der einen Kurvenhälfte
eintritt. Zwischen dein Tiefpaßfilter TP und der Meßschleife des Oszillographen
ist eine sog. Kompensationseinrichtung, bestehend aus einem regelbaren Widerstand
und einer Gegenzelle, vorgesehen, die den Zweck hat, die. Kurvenform des Gleichrichters
auszugleichen, d. h. zu bewirken, daß derselbe von den kleinsten Spannungen an linear
arbeitet, und außerdem den von der Restspannung der Brücke herrührenden Gleichstrom
in seiner Wirkung auf die Oszillographenschleife bzw. ein sonstiges Anzeigegerät
zu kompensieren.
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Der Wert des Gleichstromes, der in der Ruhestellung des Ankers auftritt
und von der erwähnten Restspannung herrührt, dient als Anzeige dafür, daß die Spule
dem Meßanker gegenüber, der am Wähler befestigt ist, in die richtige Stellung vor
Beginn einer Messung eingestellt ist.
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Die Empfindlichkeit der Anordnung ist groß und beruht insbesondere
auf der Verwendung von zwei Meßspulen, die in zwei gegenüberliegende Zweige der
Meßbrü,ckeeingeschaltet sind. Der am Wähler befestigte Meßanker bewegt sich zwischen
den Spulen in deren Luftspalt in der durch den Pfeil angedeuteten Richtung und erhöht
dadurch den Scheinwiderstand der einen Spule und verringert gleichzeitig den der
anderen Spule. Dadurch wird auch die Empfindlichkeit der Anordnung für diese Bewegungsrichtung
des Meßankers stark erhöht. Bewegt sich der
Anker in einer anderen
Richtung, z. *B. senkrecht zu der angedeuteten, so -wird der dadurch hervorgerufene
Einfluß gering bleiben, denn per wird in der Brücke kompensiert. Will man die Bewegung
des Wählers in einer anderen Richtung feststellen, so muß man den Meßanker :entsprechend
am Wähler anordnen und die Spulen in die alsdann maßgebende Lage bringen. Jedenfalls
gestattet die Anordnung, verschiedene Bewegungsrichtungen festzustellen bzw. aufzunehmen.
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Zur weiteren Empfindlichkeitssteigerung werden beide Spulen auf Resonanz
bei der Meßfrequenz äbgestimmt. Dann verschiebt eine Änderung des Scheimviderstandes
der Spulen die Resonanzkurven, und der Gesamtsch:einwiderstand .ändert sich längs
der steilen Scheinwiderstandskurve der Resonanzkreise. Genügt die in dem Ausführungsbeispiel
gewählte Meßfrequenz von 5ooo Hz noch nicht, -d. h. gelangen noch Störfrequenzen,
die sich über ein breites Frequenzband erstrecken können, durch die Filter hindurch
auf die Oszillographenschleife, so kann die Meßfnequenz noch höher gelegt werden,
da die Amplituden der Störfrequenzen nach höheren Frequenzen hin abnehmen.