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Einrichtung zur Ablesung des Ausschlages eines Spiegelgalvanometers
In der Meßtechnik bedient man sich in den meisten Fällen zur Ablesung der Meßwerte
eines Galvanometers, dessen Ausschläge ein Maß für die zu messenden Größen darstellen.
Die älteste und bei wissenschaftlichen Untersuchungen am häufigsten angewendete
Einrichtung dieser Art, die Gauss-Poggendorffsche Spiegelablesung, bei der mittels
eines Fernrohres eine verhältnismäßig lange Skala beobachtet wird, die über dem
Fernrohr angeordnet und über ihre ganze Länge beleuchtet ist, wobei in dem mit einer
Strichmarke versehenen Gesichtsfeld ein der jeweiligen Stellung des Spiegels des
Galvanometers entsprechender Ausschnitt der Skala erscheint, ist wegen des großen
Abstandes zwischen dem Galvanometer und der Ableseeinrichtung für technische Apparaturen
ungeeignet. Weiterhin ist der Beobachter genötigt, mit einem Auge an einem Okular
abzulesen, was für den technischen Gebrauch ebenfalls sehr störend ist. Eine andere
bekannte Anordnung, bei der von einer feststehenden Projektionseinrichtung das Bild
einer leuchtenden Marke vom Galvanometerspiegel auf einer langen Skala entworfen
wird, ist insbesondere deswegen nachteilig, weil der Lichtzeiger auf dieser langen
Skala vom Beob#achter verfolgt werden muß. Ein weiterer Nachteil dieser bekannten
Anordnung ist ferner der, daß die Teilungsintervalle je nach der optischen
Bildvergrößerung verschiedenen Winkelwerten der Spiegeldrehung entsprechen, so daß
man gezwungen war, bei jeder neuen Messung, bei der die gegenseitige Anordnung des
Meßgerätes, der Projektionsvorrichtung und der Teilung nicht genau mit der früheren
übereinstimmte, eine neue Eichung der Teilung vorzunehmen.
Dieser
Nachteil ist bei einer weiteren bekannten Vorrichtung behoben, bei der der Drehspiegel
des Meßinstruinentes als Hohlspiegel ausgebildet ist und dieser selbst als Projektionseinrichtung
zur Abbildung der Teilung auf der Projektionsfläche benutzt wird, so daß der Abbildu#ngsstrahlengang
der Projektion der Teilung eine Ablenkung am Spiegel des Meßsystems erfährt, während
der Zeiger fest auf der Projektionsfläche angebracht ist. Eine erneute Eichung,
der Teilung ist dann unnötig, solange das Meßgerät und die Projektionsvorrichtung
mit der als Objekt dienenden Teilung ihre gegenseitige Lage nicht ändern, gleichgültig,
wie groß die Entfernung der Projektionsfläche, also die Bildvergrößerung ist. Allerdings
kann auch bei dieser Vorrichtung die erforderliche Vergrößerung bei der Abbildung
der Teilung nur erreicht werden, wenn die Projektionsfläche getrennt in einigem
Ab-
stand vom Meßgerät aufgestellt wird.
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Die Anforderungen, die man an eine Galvanometereinrichtung, die für
den technischen Gebrauch bestimmt ist, stellen muß, die aber bei den bisher vorgeschlagenen
und verwendeten Einrichtungen nicht, insbesondere nicht gleichzeitig bei ein und
derselben Einrichtung verwirklicht sind, sind die folgenden: i . Große relative
Genauigkeit, alsa Ausnutzung eines Bildwinkels von etwa :2o0, entsprechend einer
Spiegeldrehung von io', sowie Ablesung an einer Skala mit so vielen Teilstrichen,
daß die optisch durch die Größe und die Drehung des Spiegels bedingte relative Genauigkeit
voll ausgenutzt werden kann; 2. der Beobachter darf nicht genötigt sein, mit einem
Auge an einem Okular zu beobachten; er soll das Bild auf einer Mattscheibe mit beiden
Augen sehen können, damit in bequemer Kopfhaltung ohne Bindung an eine bestimmte
Beobachtungslage abgelesen werden. kann; 3. der Beobachter darf nicht genötigt
sein, auf einer lang,-n Skala den Lichtzeiger zu verfolgen; er soll sein Augenmerk
vielmehr immer auf dieselbe Stelle am Instrument bei der Ablesung richten; 4. der
Ab-
stand zwischen dem Galvanometer und der Ableseeinrichtung soll die übrigen
Abmessungen des Instrumentes nicht wesentlich überschreiten.
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Die Einrichtung gemäß der Erfindung erfüllt alle obengenannten Forderungen
gleichzeitig. Bei ihr wird ebenfalls eine feststehende, über ihre ganze Länge gleichmäßig
beleuchtete Teilung über den Drehspiegel auf einer Projektionsfläche-abgebildet-,
erfindungsgemäß entwirft sie aber durch ein sammelndes optisches Linsensystem zunächst
ein reelles, entsprechend der Spiegeldrehung wanderndes Bild der Teilung in einer
Zwischenb#ildebene in ungefähr natürlicher Größe, das durch ein Projektionssystem
vergrößert auf der als Mattscheibe ausgebildeten, mit einer Ablesernarke versehenen
Projektionsfläche abgebildet wird. Im Gegensatz zu den beiden erstgenannten bekannten
und oben beschriebenen Einrichtungen, bei denen eine Skala von etwa i m Länge mit
tausend Teilstrichen verwendet wird, kann bei der erfindungsgemäßen Einrichtung
eine z. B. auf das Zehnfache verkleinerte Skala benutzt werden, d. h. eine
Skala. von ioo mm Länge mit einem Strichab#stand von o,i mm. Wenn man nun gemäß
der erfindungs- mäßen Einrichtung "e den Abstand zwischen Galvanomete#r und -Skala
entsprechend der Verkiritierung der Skala gleichfalls auf ein Zehntel verkleinert,
so entsprechen den Enden der Skala wieder die gleichen, Spiegeldrehutigen wie vorher,
Da die Skala nur noch ioo mm lang ist, kann man hinter ihr eine Ko#ndensorlinse
anbringen, die in der Nähe der Skala angebracht ist und den Glühkörper einer elektrischen
Lampe durch die Skala hindurch auf dem Drehspiegel abbildet. Dieses Skalenbild,
das auf einer Mattscheibe aufgefangen werden könnte,. wird aber zur Ablesung noch
nicht verwendet, vielmehr wird es durch ein weiteres sammelndes System vergrößert
nochmals auf einer mit einer Ablesemarke versehenen Mattscheibe abgebildet. Da wegen
der geringen Länge der abzub#ildenden Skala eine genügende Lichtmenge zur gleichmäßigen
Durchleuchtung der Skala ohne weiteres zur Verfügung gestellt werden kann, so gelingt
die weitere Abbildung des Bildes der Skala auf das Zehn- bis Fünfzehnfache, ohne
daß eine-, Beeinträchtigung der .,%,blesung eintritt.
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Das vor dem Galvanometerspiegel angebrachte sammelnde optische System
wird von den abbilderiden Strahlen zweckmäßig nochmals durchlaufen, nachdem diese
von dem Drehspiegel zurückgeworfen worden sind. Das reelle Bild der von diesem sammelnden
Sy7stem abgebildeten Skala liegt dann in unmittelbarer Nähe der Skala.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung seii an Hand der im nachfolgenden
näher beschriebenen beispielsweisen Ausfülirungsfürm erläutert.
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Hierin bedeutet i eine elektrische Glühlampe, welche mittels eines
aus drei Linsen 2, 3 und 4 bestehenden Kondensorsystems mit großem
Öff-
nungsverhältnis auf dem Drehspiegel 5 eines Spiegelgalvanometers
6 abgebildet wird. In unmittelbarer Nähe dieses Kondensorsystems ist eine
Skala 7 angeordnet, die in ihrer ganzen Ausdehnung gleichmäßig durchleuchtet
wird. Durch ein weiteres Linisensystem 8 wird die Skala 7 in der Ebene
E-E abgebildet, und zwar erfolgt diese Ab-
bildung etwa, im Verhältnis i
: i. Bei der Abbildung >der Skala wird das Linsensystern von den abbildenden
Strahlen nochmals durchsetzt, nachdem diese von dem Drehspiegel 5 zurückgeworfen
worden sind. Die Abbildung der Skala in der Ebene E-E erfolgt unter Reflexion der
abbildenden Strahlen an einem totalreflektierenden Prisma g. Das in der Ebene E-E
liegende Bild der Skala wird nunmehr zur Ablesung auf einer Mattscheibe io mittels
eines kurzbrennweitigen Objektivs ii von großem Öffnungsverhältnis mit einer Vergrößerung
auf das Fünfzehnfache abgebildet, wobei der Strablengang erneut durch einen an der
Oberfläche versilberten Spiegel 12 rechtwinklig umgelenkt wird.