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Verfahren und Vorrichtung zum Summieren von Meßwerten einer zeitlich
veränderlichen physikalischen Größe Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine
Vorrichtung zum Summieren von zeitlich veränderlichen Meßwerten, welche durch eine
in dem sehr dünnen Metallbelag eines metallisierten Isolierstoffbandes vorzugsweise
durch Ausbrennen erzeugte fortlaufende Schreibspur aufgezeichnet sind, die den Metallbelag
in mindestens zwei voneinander isolierte Teilflächen trennt.
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Bekanntlich kann eine derartige Schreibspur dadurch hergestellt werden,
daß der aus dem Metallbelag und dem Isolierstoffband bestehende Aufzeichnungsträger
dicht unter einer Schreibelektrode fortbewegt wird, wobei unter der Wirkung einer
an den Metallbelag und die Schreibelektrode angelegten Spannung ein Strom fließt,
der den Metallbelag an dieser Stelle wegbrennt und dadurch eine zusammenhängende
Schreibspur erzeugt. Wird die Schreibelektrode entsprechend der Größe des darzustellenden
Meßwertes senkrecht zur Bewegungsrichtung des Aufzeichnungsträgers ausgelenkt, so
gibt die aufgezeichnete Kurve den zeitlichen Verlauf der Meßwerte wieder.
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Es ist nun häufig sehr erwünscht, eine sich über ein bestimmtes Zeitintervall,
also über eine bestimmte Länge des Aufzeichnungsträgers erstreckende Summe von den
auf diese Weise dargestellten Meßwerten möglichst rasch und einfach zu ermitteln.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß mindestens eine der durch
die Schreibspur abgetrennten Teilflächen des Metallbelags einer elektrisch leitenden
Hilfsfläche gegenübergestellt wird, so daß sie mit dieser zusammen einen elektrischen
Kondensator bildet, dessen Kapazität nach einem an sich bekannten Meßverfahren
zur
Bestimmung des Flächeninhalts der Teilfläche gemessen wird.
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Das neue Verfahren ist nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispiels
und einer Zeichnung näher beschrieben und erläutert.
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Fig. i zeigt in raumbildlicher Darstellung einen Aufzeichnungsträger
mit einer ausgebrannten Schreibspur, wobei die Dickenverhältnisse stark vergrößert
dargestellt sind, Fig. 2 eine Meßvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens als
Raumbild; Fig. 3 zeigt einen anderen Aufzeichnungsträger mit einem Indikatordiagramm,
Fig. q. einen Teil einer anderen Meßvorrichtung mit eingelegtem Aufzeichnungsträger,
Fig. 5 diesen Teil und den Aufzeichnungsträger in einem nach der Linie mV-V in Fig.
q. geführten Schnitt. Der Aufzeichnungsträger io besteht nach Fig. z aus einem Isoherstoffband
ii von etwa 30,u Stärke und einem ursprünglich zusammenhängend auf dieses aufgedampften
o,iß starken Metallbelag 12 aus einer Zink-Kadmium-Legierung. Der Aufzeichnungsträger
io hat einen Leistungsschreiber von der eingangs erläuterten Art durchlaufen und
sich zwischen den durch punktierte Linien angedeuteten Zeitpunkten t1 und t2 um
die Länge b vorgeschoben. Dabei ist aus seinem Metallbelag 12 eine Schreibspur 14
ausgebrannt worden, deren jeweiliger Abstand a von einer ebenfalls ausgebrannten
Bezugslinie 13 den in Kilowatt bzw. Watt gemessenen Augenblickswerten einer von
einem nicht gezeichneten Verbraucher aufgenommenen Leistung entspricht. Durch die
Schreibspur 14 ist die für die Aufzeichnung zur Verfügung stehende Oberfläche des
Metallbelags 12 in zwei elektrisch voneinander getrennte Teilflächen F und G aufgeteilt,
welche in dem zur Auswertung bestimmten Bereich durch die Linien t, und t2 begrenzt
sind. Der Flächeninhalt der Teilfläche F stellt das Integral der im Intervall von
t1 bis t2 aufgenommenen Leistung, also den beispielsweise in Kilowattstunden gemessenen
Verbrauch, dar: Um diesen rasch ermitteln zu können, wird die Teilfläche F entsprechend
Fig. 2 der Unterseite einer Metallplatte 2o gegenübergestellt. Dazu wird der Aufzeichnungsträger
io mit der Metallschicht i2 nach oben in einen Isolierkörper 21 eingelegt, mit einer
durchsichtigen Polystyrolfolie 22 von etwa io ,u Stärke bedeckt und darauf die Metallschicht
2o gelegt. Auf diese Weise entsteht eine als elektrischer Kondensator wirkende Anordnung
mitTmehreren Teilkapazitäten, deren Größe außer durch die als gemeinsames Dielektrikum
wirkende Polystyrolfolie nur durch die Flächeninhalte der von der Metallplatte 2o
bedeckten Teilflächen des Metallbelags bestimmt sind. Die Breite des Ausschnitts
im Isolierkörper 2i ist ebenso wie die der Polystyrolfolie 22 und der Metallplatte
2o der Breite des Aufzeichnungsträgers io angepaßt. Die Länge der Metallplatte 2o
entspricht dem im Zeitraum von t, bis t2 erfolgten Vorschub b des Aufzeichnungsträgers
io.
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Mit einer Zuleitung 23 wird die Metallplatte 2o mit einer Zuleitung
24 die Teilfläche F an die Klemmen einer bekannten Meßbrücke angeschlossen und dann
die Kapazität Cl gemessen. Um Fehler auszuschalten, werden die übrigen Teile des
Metallbelags 12 während dieser Messung elektrisch leitend mit der Metallplatte 2o
verbunden. Sinngemäß wird ebenso die Kapazität C2 für beide Teilflächen F und G
zusammen ermittelt. Der Flächeninhalt H der rechteckigen, aus den beiden Teilflächen
F und G gebildeten Summenfläche läßt sich ohne weiteres direkt messen.
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Der gesuchte Flächeninhalt F ergibt sich dann zu
Die Fläche F gibt unter Berücksichtigung des bei der Aufnahme verwendeten Zeit-
und Leistungsmaßstabes den Verbrauch in dem Zeitintervall t, bis .t2 an, aus dem
sofort auch der zeitliche Mittelwert der Leistung berechnet werden kann.
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Es kann besonders bei Reihenmessungen zweckmäßig sein, die Meßbrücke
neben den oder statt der Kapazitätswerte gleich in den Einheiten der durch die Fläche
F dargestellten Größen zu eichen. Für die Genauigkeit des Verfahrens ist es außerordentlich
wichtig, daß die Auflagefläche für den Aufzeichnungsträger io im Isolierkörper 21
und die Unterseite der Metallplatte 2o zueinander parallel sind. Die als Dielektrikum
dienende Isolierstoffolie 22 kann auf der Metallplatte 2o fest angebracht sein.
In jedem Fall soll sie gleichmäßig stark und dabei so dünn als möglich sein, damit
der Metallbelag 12 und die als Hilfsfläche dienende Metallplatte 2o eine möglichst
große Kapazität bilden, so daß ihr gegenüber die unvermeidbaren Fehler infolge von
Schaltkapazitäten und dergleichen vernachlässigt oder leicht eliminiert werden können.
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Es ist natürlich auch möglich, das Isoherstoffbandii selbst als Dielektrikum
zu verwenden und dabei den Aufzeichnungsträger io mit der Metallschicht i2 gegen
die Isolierkörper 21 und mit der nicht metallisierten Seite gegen die Metallplatte
2o zu legen. Diese Methode wird vorteilhaft dann angewendet, wenn, wie bei dem in
Fig.3 dargestellten Indikatordiagramm, der Vorschub nicht mit gleichmäßiger Geschwindigkeit
erfolgt ist, sondern ebenfalls eine zeitlich sich ändernde physikalische Größe angibt
und die zu messende Teilfläche J des Metallbelags von der Schreibspur 39 ganz eingeschlossen
ist. In diesem Fall sind die übrigen Teile des Aufzeichnungsträgers 38 von der Meßfläche
J elektrisch getrennt. Der Anschluß der zu messenden Fläche erfolgt dann zweckmäßig
über mindestens einen von mehreren im Isolierkörper versenk-und einstellbar angeordneten
federnden Anschlußbolzen.
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Eine derartige Vorrichtung ist in den Fig. ¢ und 5 dargestellt. Die
Anschlußbolzen q.o bis 49 sind über die Auflagefläche 34 für den Aufzeichnungsträger
im Isolierkörper 21 so verteilt, daß mindestens einer von ihnen in eingeschaltetem
Zustand nur mit der zu messenden Teilfläche J des Metallbelags in Berührung kommt,
keinesfalls aber diese mit den übrigen Flächen des Metallbelags elektrisch leitend
verbindet. Nach Fig. 5 sind die Anschlußbolzen mit- einem zylindrischen Kontaktkopf
50 versehen, der in einer Bohrung 32 des Isolierkörperoberteils 31 geführt
ist und über eine schwache Druckfeder mit einem Zuleitungsstreifen 52 in leitender
Verbindung steht. Der Schaft 51 ist einerseits
mit dem Kontaktkopf
5o, andererseits mit einer Vierkantscheibe 54 fest verbunden. In der gezeichneten
Stellung ist der Anschlußbolzen 41 ausgeschaltet, weil die Vierkantscheibe 54 nicht
in den quadratischen Durchbruch 35 im Isolierkörperoberteil 31 eindringen kann und
dadurch den Kontaktkopf 50 unterhalb der Auflagefläche 34 für den Aufzeichnungsträger
festhält.
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Vor dem Einlegen des Aufzeichnungsträgers 38, dessen Dicke zur deutlicheren
Darstellung in Fig. 5 stark vergrößert gezeichnet ist, wird mindestens einer der
Anschlußbolzen 40, 43, 45 für den Anschluß ausgesucht, während die übrigen in die
für den Anschlagbolzen 41 gezeichnete Ausschaltstellung gebracht werden. Zu diesem
Zweck wird in einen im Kontaktkopf 50 vorgesehenen Schlitz 55 eine Schraubenzieherklinge
eingesetzt, nach unten gedrückt und um etwa 45° gedreht. Der Anschluß der zu messenden
Fläche J an die Meßbrücke erfolgt über den mit dem kontaktgebenden Anschlußbolzen
verbundenen Anschlußstreifen 52. , Es ist natürlich auch möglich, die aus einer
Metallplatte und einem Isolierkörper bestehende Vorrichtung in abgewandelter Form
so zu verwenden, daß die Metallplatte unten liegt und als Auflage für den Aufzeichnungsträger
dient, dessen nach oben gerichteter Metallbelag von dem Isolierkörper bedeckt wird.
Für diese Anordnung ist ein Isolierkörper aus durchsichtigem Werkstoff besonders
geeignet, in dem ein Anschlußbolzen von der beschriebenen Art angeordnet ist. Ein
derartiger Isolierkörper gestattet es auch, sehr kleine Flächen ohne Beschädigung
des Metallbelags sicher anzuschließen.
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In Anwendung des beschriebenen Verfahrens können ohne weiteres auch
mehrere nebeneinander auf einem Aufzeichnungsträger vorhandene Meßwertkurven von
untereinander unabhängigen physikalischen Größen ausgewertet werden. Es kann in
diesem Falle zweckmäßig sein, bei der Aufnahme eine oder mehrere Meßwertkurven um
einen festen Grundbetrag gegeneinander zu verschieben, um zu vermeiden, daß sich
die Meßwertkurven allzuoft schneiden und eine die Auswertung erschwerende Vielzahl
von kleinen Teilflächen erzeugen.
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Besonders geeignet ist das beschriebene Verfahren auch zur Messung
von Verbrauchsspitzen, wobei nur die über einem vorgeschriebenen Sollwert liegenden
Flächenteile gemessen werden.