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Einrichtung zum Ändern der Kennlinie von Meßgeräten Meßgeräte sind
im allgemeinen mit einer am Meßglied entgegengesetzt der von diesem auszuübenden
Meßkraft angreifenden Feder versehen, durch welche die Kennlinie des Meßgerätes
gegeben ist.
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Häufig tritt nun die Aufgabe auf, die Kennlinie des Meßgerätes zu
ändern, um sie verschiedenartigen Betriebsbedingungen anzupassen. Eine solche Änderung
der Kennlinie läßt sich durch Auswechseln der Feder gegen eine solche mit anderer
Federcharakteristik bewerkstelligen. In der Praxis ist dieser Weg umständlich und
zeitraubend. Er hat im übrigen den Mangel, daß eine stufenlose Änderung der Meßgerätkennlinie
auf diese Weise nicht möglich ist, ganz abgesehen davon, daß, selbst wenn man sich
mit einer stufenweisen Änderung begnügen wollte, für jede Stufe eine besondere Feder
vorrätig gehalten werden muß.
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Der Erfindung gemäß läßt sich die Änderung der Meßgerätkennlinie wesentlich
einfacher dadurch bewerkstelligen, daß die Neigung der Federlängsachse gegen die
Hubrichtung des Meßgliedes verändert wird. Damit ist auch ohne weiteres die Möglichkeit
einer stufenlosen Änderung der Kennlinie gegeben, so daß eine sehr feine und genaue
Einstellung des Meßgerätes zwecks Anpassung an die geänderten Betriebsverhältnisse
keine Schwierigkeiten bereitet.
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Wesentlich ist weiter der Umstand, daß die Kennlinienänderung gemäß
der Erfindung auch selbsttätig in Abhängigkeit von irgendeinem anderen Meßwert erfolgen
kann, und zwar durch selbsttätiges Ändern
der Federneigung: Diese
Möglichkeit hat -besondere Bedeutung für die Anwendung der Einrichtung gemäß der
Erfindung für Steuer- oder Regelanlagen, die außer dem vom Meßgerät mit veränderlicher
Kennlinie gelieferten Meßwert noch einen zweiten Meßwert berücksichtigen sollen.
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Wenn es sich darum handelt, ein Meßgerät mit be= reits vorhandener
Feder im Sinne der Erfindung auszugestalten, so empfiehlt es sich, die Feder mit
veränderlicher Neigung außer der bereits im Meßgerät vorhandenen Feder vorzusehen,
d. h. also die Feder mit veränderlicher Neigung zusätzlich anzubauen, mit anderen
Worten, zur Vereinfachung der Änderung die bereits vorhandene Feder nicht gegen
eine solche mit veränderlicher Neigung auszuwechseln.
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Die Zeichnung veranschaulicht einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes,
und zwar zeigt Abb. i die Anordnung der Feder in bezug auf die Meßkraft im Sinne
der Erfindung, Abb. 2 ein Diagramm, das die Wirkung der Federschwenkung erläutert,
Abb.3 eine Vorrichtung zum Verschwenken der Feder, Abb. q. eine Ausführung für Meßgeräte,
deren Meßglied vor< der Ausgangs- oder Mittellage aus nach beiden Richtungen
ausschlägt, und Abb. 5 ein Beispiel für selbsttätige Änderung der Kennlinie.
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In Abb. i ist die an der Feder angreifende Meßkraft durch einen Pfeil
e versinnbildlicht. Während. bei der üblichen Anordnung die Längsachse der Feder
i mit der Richtung der Meßkraft 2 zusammenfällt, also gleichachsig zur Hubrichtung
des Meßgliedes liegt, ist nach der Erfindung die Längsachse der Feder i gegen die
Hubrichtung der Meßkraft 2 geneigt, so daß von der Federkraft nur eine Komponente
als Gegenkraft zur Meßkraft 2 in Betracht kommt: Die Größe dieser Komponente hängt
von dem Neigungswinkel a ab, der gemäß der Erfindung zur Änderung der Meßgerätkennlinie
verändert werden soll. Demgemäß wird also z. B. die Feder i aus der Lage I in die
Lage II, und zwar um die Angriffsstelle 3 der Meßkraft an der Feder geschwenkt.
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Wie aus Abb. 2 ersichtlich, wirkt sich eine solche Änderung des Neigungswinkels
a in der Weise aus, daß bei ein und demselben Meßhub h die Feder in der Stellung
I um den Betrag h in der Stellung II um die Strecke 12 gedehnt wird. Die Dehnung
12 beträgt etwa nur 2/3 von der Dehnung l,. Dementsprechend ist nach einem Meßhub
h die von der Feder ausgeübte Gegenkraft im Falle II kleiner als im Falle I. Die
Wirkung ist also genau so, als ob statt der Schwenkbewegung aus der Stellung I in
die Stellung II - die Feder gegen eine weichere ausgewechselt worden wäre.
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Daraus erklärt sich ohne weiteres eine Änderung der Meßgerätkennlinie,
denn eine Änderung der Federkennlinie bringt 'zwangsläufig eine Änderung der Meßgerätkennlinie
mit sich.
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Um die Neigung der Feder bequem verändern zu können, wird die Feder
an einem Schwenkrahmen q. (Abb. 3) angeordnet, der in einem Lager 5 schwenkbar gelagert
ist, und zwar so, daß die Schwenkachse 6 auf die Ausgangslage des. Angriffpunktes-3
der Meßkraft 2 an - der Feder x ' ausgerichtet ist, mit anderen Worten liegt also
in der Ausgangs- oder Nullage des Meßgerätes die Angriffsstelle der Meßkraft in
der verlängerten Schwenkachse 6. Diese kann mit einer Handhabe, etwa einem Knopf
7, versehen werden, mit dem der Schwenkrahmen q. bequem verstellt und dadurch der
Winkel a in dem einen oder dem anderen Sinne verändert werden kann. Beim Schwenken
des Rahmens q. wird dessen Neigung gegen die Zeichenebene der Abb. 3 verändert.
Demgemäß muß man sich die Meßkraft senkrecht zur Zeichenebene der Abb. 3 an der
Feder i angreifend denken. Nach der in Abb. 3 gewählten Darstellung ist ein um eine
ortsfeste Achse 8 schwenkbarer Arm g vorgesehen, an dem die Feder = angeschlossen
ist und auf den die Meßkraft 2 entgegengesetzt zur Federkraft einwirkt.
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Die Federdehnung l (Abb. 2) ändert sich mit dem Sinus des Winkels
a. Infolgedessen nimmt die Änderung der Federdehnung mit der Annäherung des Winkels
a an den Wert 9o° allmählich ab. Die Ändeiung der Federdehnung ist in dem Bereich
zwischen 45 und 9o° verhältnismäßig gering, so daß im allgemeinen für die Praxis
ein Schwenkbereich zwischen io und etwa q.5° in Betracht kommt. Dieser Bereich ist
groß genug, um allen Anforderungen gerecht werden zu können.
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Außer der Federdehnung ändert sich zusätzlich die in Hubrichtung des
Meßgliedes wirkende Komponente der Federkraft mit dem Sinus des Winkels a, so daß
die Kennlinie des .Meßgerätes mit sing a . geändert wird.
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Es liegt auf der Hand, daß an Stelle der Zugfeder i je nach der Anordnung
in bezug auf das Meßglied auch eine Druckfeder verwendet werden könnte.
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In Fällen, in denen die Angriffsstelle 3 der Meßkraft an der Feder
sich von einer Mittellage aus nach beiden Richtungen verlagert, kann man entweder
zwei Zugfedern verwenden, die zueinander gleichachsig angeordnet sind, oder zu einer
Feder greifen, die wahlweise auf Zug oder Druck beansprucht wird.
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Abb. q. bringt ausgehend von dem in Abb. 3 veranschaulichten Aufbau
eine Abwandlung für zwei Zugfedern 3d und 3b. Hier ist der Schwenkrahmen q. über
die Schwenkachse 6 hinaus verlängert zur Aufnahme der zweiten Zugfeder. Im übrigen
ist die Anordnung grundsätzlich die gleiche wie bei der Abb. 3, so daß sich auch
an dem Einfluß der nach der Erfindung wesentlichen Neigungsänderung der Federlängsachse
auf die Meßgerätkennlinie nichts ändert.
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Der Federrahmen q. kann sowohl von Hand als auch selbsttätig geschwenkt
werden. Ein selbsttätiges Verstellen kommt z. B. dann in Betracht, wenn die Kennlinie
des Meßgerätes in Abhängigkeit von einem anderen Meßwert verändert werden soll.
Dies ist z. B. bei Wasser- oder Luftfahrzeugen der Fall, bei denen der Ruderausschlag
sich um so stärker auf die Fahrzeuglenkung .auswirkt, je höher die Fahrtgeschwindigkeit
ist. Man strebt deshalb an, unter sonst gleichen Voraussetzungen den Ruderausschlag
um so kleiner zu halten, je größer die Fahrtgeschwindigkeit ist. Dies kann dadurch
erreicht
werden, daß ein den Ruderausschlag steuerndes Meßgerät
(z. B. ein Kursgeber) verschieden stark in Abhängigkeit von der Fahrtgeschwindigkeit
aufgeschaltet wird. Der Erfindung gemäß läßt sich dies ohne weiteres durch Änderung
der Kennlinie des betreffenden Meßgerätes in Abhängigkeit von der Fahrt erreichen.
Es braucht zu diesem Zweck der Federrahmen q. nur selbsttätig von einem Fahrtmesser
aus sinngemäß verschwenkt zu werden, d. h. so, daß mit zunehmender Fahrt der Neigungswinkel
wächst.
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Hierauf bezieht sich Abb. 5. Das Ruder io wird von einem Kursgeber
ii unter Vermittlung eines aus Kraftschalter und Stellmotor bestehenden Verstärkers
12 gesteuert, an dessen Kraftschalter der Kursgeber mittels eines Gestänges 13 angreift,
und an dessen Stellmotor das Ruder angeschlossen ist. Der die Feder i haltende Schwenkrahmen
mit der Schwenkachse 6 ist in diesem Falle als Schneckenrad q.' ausgebildet, das
mit einer Schnecke 1q. kämmt. Diese wird von einem Fahrtmesser 15, gegebenenfalls
wiederum unter Vermittlung eines Verstärkers, gedreht, und zwar nach Maßgabe einer
Änderung der Fahrtgeschwindigkeit. Dadurch erfährt die Feder eine Neigungsänderung,
die sich in der beabsichtigten Weise auf die Ruderlegung auswirkt. Allgemein gesprochen
kann durch eine solche selbsttätige Federschwenkung irgendein weiterer Meßwert in
die Steuerung einbezogen werden.