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Verfahren und Vorrichtung zum selbsttätigen Summieren von Meßwerten
Die Erfindung bezieht sich auf ,ein Verfahren zum selbsttätigen Summieren von Meßwerten
einer zeitlich veränderlichen physikalischen Größe, deren Verlauf durch eine Schreibspur
dargestellt ist, die im Metallbelag eines metallisierten Isolierstoffbandes vorzugsweise
durch Ausbrennen erzeugt wurde, wobei die Schreibspur den Metallbelag in mindestens
zwei elektrisch voneinander isolierte Teilflächen teilt.
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Es ist bekannt, derartige Schreibspuren dadurch zu erzeugen, daß der
Metallbelag dicht an einer Schreibelektrode vorbebewegt wird, wobei unter der Wirkung
einer an den Metallbelag und die Schreibelektrode angelegten Spannung ein elektrischer
Strom fließt, der den Metallbelag gegenüber der Schreibelektrode wegbrennt, so daß
die dünne Schreibspur entsteht. Wird die Schreibelektrode senkrecht zur Bewegungsrichtung
des aus demMetallbelag und demIsolierstoffband besteheilden Aufzeichnungsträgers
entsprechend dem augenblicklichen Meßwert der zu registrierenden physikalischen
Größe ausgelenkt, so gibt,die Schreibspur den zeitlichen Verlauf dieser Größe an.
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Bei der Auswertung derartiger Aufzeichnungen interessieren häufig
nicht nur die durch die Schreibspur dargestellten Augenblickswerte, sondern auch
die sich über eine bestimmte Zeitdauer erstreckende Summe dieser Werte, also der
Flächeninhalt einer durch die Schreibspur abgeteilten Teilfläche des Metallbelags
innerhalb derjenigen Länge des Aufzeichnungsträgers, um die er sich in einem bestimmten
Zeitraum unter der Schreibelektrode fortbewegt hat.
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Die Aufgabe, diese Teilfläche rasch und obendrein selbsttätig auszumessen,
wird nach der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, daß über die Breite des Aufzeichnungsträgers
eine Reihe von Kontakten angeordnet ist und die zu messende Teilflache
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dadurch. abgetastet wird, -daß nur die auf. dieser Teilfläche aufliegenden Kontakte
einen Beitrag zu den von einem Zählwerk zu registrierenden Stromwerten liefern.
_ Die Zeichnung enthält zwei Ausführungsbeispiele. '- - einer Meßvorrichtung zur
Durchführung des neuen Verfahrens.
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Fig. i zeigt einen Aufzeichnungsträger mit einer ausgebrannten Schreibspur
in stark vergrößertem Maßstab, Fig. 2 ein Schema der Meßvorrchtung und -das elektrische
Schaltbild dazu; in Fig. 3 ist eine andere Meßvorrichtung dargestellt. Der Aufzeichnungsträger
io besteht aus- einemetwa 30 ,u starken Isolierstoffband i i und einem auf "dieses
iri seiner ganzen Breite _ aufgedampften o,i ,u starken Metallbelag i2 aus einer
niedrigschmelzenden Zink-Cadmium-Legierung. Er weist eine aus dem Metallbelag i2
ausgebrannte Schreibspur 13 auf. Diese wurde beim Durchlaufen eines nicht gezeichneten
Maximumschreibers in der eingangs erwähnten Weise gewonnen und ;gibt beispielsweise
den. zeitlichen Verlauf des Stromverbrauches eines Betriebes wieder.
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Die- in -Ampere gemessenen, einen bestimmten Festwert überschreitenden
Spitzenwerte des Stromes sind durch entsprechende Abstände a zwischen der Schreibspur
13 und einer Festwertlinie 14 dargestellt. -Der Schreibspur sind Zeitmarken 15,
16, 17 zugeordnet, die am Rand des Aufzeichnungsträgers in einem passend gewählten
Maßstab angebracht, beispielsweise ausgebrannt sind.
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Für einen bestimmten Zeitraum, bei spielswei"sezwischen zwei durch
punktierte Linien ti und-t2 angedeuteten Zeitpunkten, gibt die zwischen, der Festwertlinie
14 und der Schreibspur i3- liegende, von der Restfläche R des Metallbelages 12 abgetrennte
Diagrammfläche F den Spitzenverbrauch in Wattstunden an, unter der Voraussetzung,
daß die Netzspannung während der Aufzeichnung konstant war.
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Zur Bestimmung des Flächeninhalts der Dia- -grammfläche F wird der
Aufzeichnungsträger in eine Meßvorrichtung nach Fig. 2 eingelegt.- Eine Tränsporteinr:chtung,
bestehend aus einem Schrittschaltwerk 21 und einer mit diesem verbundenen Transportrolle
22, besorgt den Vorschub des- Aufzeichnungsträgers io, über -dessen -Schreibbreite
Kontakte 3o bis 39 in dem Aufzeichnungsmaßstab entsprechenden gegenseitigen Abständen
so angeordnet sind, daß sie auf dem Aufzeichnungsträger io leicht gleiten.-Die Kontakte
3o bis 39 sind einzeln mit den Lamellen 4o bis 49 eines feststehenden Kollektors
5o verbunden. Die über die Lamellen gleitende Abnahmebürste 51 eines umlaufenden
Schaltarms 151
kommt jeweils erst dann mit einem der Kontakte in leitende
Verbindung, wenn sie den- vorgehenden bereits verlassen hat. Dies ist bei dem gezeichneten
Zählwerk, das aus einem Umdrehungszähler 52 und einem. diesen treibenden zweiten
Schrittschaltwerk 53 besteht, durch die Konstruktion des Schrittschaltwerks 53 bedingt,
das einige Zeit braucht, bis es aus der gezeichneten angezogenen Arbeitsstellung
wieder in die am Transportschaltwerk 2i -gezeigte-Bereitschaftsstellung zurückgegangen
ist.
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Beide Schaltwerke werden durch Stromstöße betätigt" welche aus einer
Batterie 54 über die mit den Lamellen des Kollektors So abwechselnd in Berührung
stehende Abnahmebürste fließen.
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Wie aus Fig. 2 ohne weiteres ersichtlich ist, sind an den Pluspol
der Batterie 54 die Spulen 53a und Zia der Schrittschaltwerke angeschlossen. Der
Minuspol der Batterie ist mit der durch einen Motor 56 angetriebenen Abnahmebürste
51 verbunden. -Nach- Fi-g.-2 -hat--diese gerade die Lamelle 45 erreicht, welche
an "den auf dem Metallbelag 1a innerhalb der auszumessenden Di@agrämmflächeF gleitenden
Kontakt 35 angeschlossen ist. Über eine außer-- halb .der. Diagrammfläche aufliegende
und mit der Magnetspule 53a des Meßwerks verbundene Kontaktwalze 55 und den Metallbelag
i2 ist der Stromkreis in dem dargestellten Augenblick geschlossen, und das Umdrehungszählwerk
52 wird um eine Zehntelumdrehung fortgeschaltet, da das Zahnrad zehn Zähne aufweist.
Beim Weiterdrehen der Abnahmebürste 51 in der durch den Pfeil angegebenen Richtung
auf die Lamelle 46 erfolgt über den ebenfalls mit der Diagrammfläche F verbundenen
Kontakt 36 ein weiterer Stromstoß und daher ein weiteres Fortschalten des Umdrehungszählers
um eine Zehntelumdrehung. Der nächstfolgende Kontakt 37 liegt an dieser Stelle des
Aufzeichnungsträgers io auf der Restfläche R auf und ist daher durch die Schreibspur
elektrisch von der Diagrammfläche F getrennt.
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Beim Überstreichen der mit den Kontakten 37, 38 und 39 verbundenen
Lamellen 47, .48, 49 wird infolgedessen der Umdrehungszähler 52 nicht weitergeschaltet.
Über die in etwas größerem Abstand als die übrigen Lamellen angeordnete Lamelle
57 gibt die Abnahmebürste 51 einen Stromstoß auf das Transportschaltwerk 2i, so
daß der Aufzeichnungsträger um ein bestimmtes Stück weiterbewegt und an dieser neuen
Stelle während der Umdrehung der Abnahmebürste 5 i durch die. Kontakte 3o bis 39
bzw. die Lamellen 4o bis 49 erneut abgetastet wird. Die vom Zählwerk registrierte
Anzahl der Stromstöße gibt an, wie viele Flächenelemente in der ausgewerteten Diagrammfläche
enthalten sind. Dabei stellt jedes dieser Flächenelemente eine bestimmte Arbeitseinheit
dar; deren Größe einerseits durch die bei. der Aufnahme der Diagrammfläche verwendete
Skalenteilung und Vorschubgeschwindigkeit, andererseits durch die Länge eines Fortschaltschrittes
durch den Abstand zwischen zwei Abtastkontakten bei der Auswertung bestimmt ist.
Man kann natürlich- die sich daraus ergebende Apparatekonstante, mit der die Anzahl
der gezählten Stromstöße zu . multiplizieren ist, dadurch ganzzahlig machen, daß
man den Fortschaltschritt passend wählt.
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Die. beschriebene Ausführung bietet den Vorteil, daß die Auswertung
einerseits vollkommen selbsttätig geschieht, andererseits trotz -der Einfachheit
im
Aufbau ausreichend genaue Ergebnisse ergibt. Eine Erhöhung der Genauigkeit ist vor
allem dadurch möglich, daß die Zahl der Abtastkontakte möglichst groß gewählt wird.
Dies bedingt dieYerwendung eines Kollektors mit einer entsprechend größeren Anzahl
von Lamellen. Außerdem kann die Genauigkeit des Verfahrens auch dadurch erhöht werden,
daß die Schaltschritte des Transportschaltwerks möglichst klein gehalten werden.
In Abwandlung des neuen Verfahrens ist es natürlich möglich, sowohl an. Stelle des
beschriebenen Meß-%verks als auch der Transportvorrichtung ähnlich wirkende Anordnungen
zu wählen.
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Soll außer der Gesamtsumme aller Meßwerte gleichzeitig auch die Häufigkeit
einzelner Meßwerte bestimmter Größe ermittelt werden, um beispielsweise dadurch
die Abweichungen von einem vorgeschriebenen Sollwert feststellen zu können, so werden
zwischen die Abtastkontakte und die -zugehörigen Lamellen des Kollektors weitere
Zählwerke eingeschaltet.
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In Abänderung des Ausführungsbeispiels nach Fig. 2 kann man an Stelle
der Spule 53a des Zählerschrittschaltwerks die Einzugswicklung - einer elektromagnetischen
Kupplung in einem von der Schalteinrichtung gesteuerten Stromkreis anordnen und
einen Kollektor mit dicht beieinanderliegenden Lamellen verwenden. Solange die Abnahmebürste
über die mit der auszumessenden Diagrammfläche in Verbindung stehenden Lamellen
gleitet, bleibt die Kupplung eingerückt und überträgt die Drehbewegung eines Antriebsmotors
auf den Umdrehungszähler. Sobald die Abnahmebürste den letzten, innerhalb der Diagrammfläche
gleitenden Abtastkontakt verläßt, wird der Stromkreis der Einzugswicklung unterbrochen,
die Kupplung rückt aus und der Umdrehungszähler bleibt stehen. Der Aufzeichnungsträger
wird weitergeschaltet und an dieser Stelle von den einzelnen Kontakten der Reihe
nach erneut abgetastet, wobei bewirkt wird, daß beim Auftreffen der Abnahmebürste
auf den ersten spannungführenden Abtastkontakt die Kupplung wieder eingeschaltet
wird. Bei dieser Anordnung führt die Abnahmebürste also ebenfalls zwischen zwei
Fortschaltungen des Aufzeichnungsträgers eine volle Umdrehung aus, während der Umdrehungszähler
nur um .einen Drehwinkel weitergedreht wird, welcher zu der Anzahl der innerhalb
der Diagrammfläche stehenden Abtastkontakte verhältnisgleich ist. Bei einer derartigen
Anordnung ist es zweckmäßig, den Antriebsmotor für den Kontaktarm der Schalteinrichtung
zugleich auch als Antriebsmotor für den Umdrehungszähler zu verwenden, weil dann
eine während der Messung mÖglicherweise eintretende Drehzahländerung das Meßergebnis
nicht beeinflußt.
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Bei dem zweiten, in Fig.3 dargestellten Ausführungsbeispiel wird der
Aufzeichnungsträger io durch die Transportwalze nicht ruckartig, sondern mit konstanter
Geschwindigkeit durch einen Elektromotor fortbewegt.
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An Stelle des beschriebenen Zählwerks liegen bei dieser Anordnung
ein Strommesser 61, ein Regelwiderstand 62 und ein` Strömmengenzähler 6j in Reihe
mit einer Batterie 64 an einer durch einen nicht dargestellten Motor an sich bekannter
Art angetriebenen Abnahmebürste 65 eines stililstehenden Kollektors 66. Beim Überstreichen
der mit den Abtastkontakten 71 bis 79 verbundenen Lamellen 8i bis 89 des Kollektors
66 fließt ein in seiner Stärke gleichbleibender, von der Spannung der Batterie und
dem Gesamtwiderstand des Stromkreises abhängiger Strom, solange die Abnahmebürste
65 den Stromkreis der Batterie 64 über einen der jeweils zwischen der Festwertlinie
14 und der Schreibspur 13 aufliegenden Abtastkontakte, den Metallbelag 12 und eine
auf dem Randstreifen des Aufzeichnungsträgers . abrollende Kontaktwalze 69 schließt:
Bei genügend hoher Drehzahl der Abnahmebürste 65 wird im Strommesser 61 und im Strommengenzähler
63 infolge der Trägheit dieser Instrumente ein Mittelwert gebildet, dessen Größe
der Anzahl derjenigen Kontakte entspricht, welche bei der Messung mit der auszuwertenden
Meßfläche F in Verbindung stehen. Diese Anordnung bietet den Vorteil, daß man an
dem in passenden Einheiten geeichten Strommesser 61 die Größe der auf dem Aufzeichnungsträger-
registrierten Meßwerte laufend ablesen sowie die Vorrichtung damit eichen kann.
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Für eine genaue Summ,ierung der Meßwerte mit dieser Vorrichtung muß
die Vorschubgeschwindigkeit des Aufzeichnungsträgers während eines Auswertvorgangs
gleichbleiben. Die Genauigkeit nimmt bei dieser Vorrichtung mit wachsender Anzahl
der Abtastkontakte und kleiner werdender Vorschubgeschwindigkeit des Aufzeichungsträgers
zu, außerdem aber auch mit zunehmender Drehzahl der Abnahmebürste. Durch Schalter
gi können dabei einzelne Kontakte abgeschaltet werden. Es ist auf diese Weise möglich,
bei der Summierung nur diejenigen Meßwerte zu erfassen, welche innerhalb bestimmter
Grenzwerte liegen.
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Bei den beschriebenen Vorrichtungen nach Fig. 2 und 3 ist es in manchen
Fällen zweckmäßig, eine zweite Kontaktwalze 70 über den Randstreifen 'bei
der Restfläche R des Metallbelages anzuordnen,. um auch diese Restfläche ausmessen
zu können und dadurch eine Kontrolle des Meßergebnis.ses zu bekommen. Durch Umlegen
eines Schalters 8o kann entweder die Kontaktwalze 69 oder die Kontaktwalze
70 in den Stromkreis eingeschaltet und dadurch die Diagrammfläche F oder
die Restfläche R ausgemessen werden.