DE932990C - Differentiiergeraet - Google Patents

Differentiiergeraet

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DE932990C
DE932990C DEH14072D DEH0014072D DE932990C DE 932990 C DE932990 C DE 932990C DE H14072 D DEH14072 D DE H14072D DE H0014072 D DEH0014072 D DE H0014072D DE 932990 C DE932990 C DE 932990C
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DE
Germany
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curve
board
display mark
roller
tangenteneinstellvorrichtung
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Expired
Application number
DEH14072D
Other languages
English (en)
Inventor
Gerhardt Dipl-Ing Haupt
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Individual
Original Assignee
Individual
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Application granted granted Critical
Publication of DE932990C publication Critical patent/DE932990C/de
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/26Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring areas, e.g. planimeters
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D13/00Component parts of indicators for measuring arrangements not specially adapted for a specific variable
    • G01D13/02Scales; Dials

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)

Description

  • Differentiiergerät In der Technik verwendet man in großem Umfang zur Auswertung experimentell oder theoretisch gewonnener Beziehungen zwischen zwei oder mehreren voneinander abhängigen Größen die graphische Darstellung, die den Funktionsverlauf in Gestalt einer Kurve in einem geeignet gewählten Koordinatensystem wiedergibt. Hierbei ist es häufig erforderlich, solche Kurven zu differentiieren, d. h. den zu den einzelnen Punkten der Kurve gehörigen Wert des Differentialquotienten zu ermitteln, der z. B. im Falle einer Weg-Zeit-Kurve die Geschwindigkeit oder im Falle einer Geschwindigkeit-Zeit-Kurve die Beschleunigung wiedergibt usw.
  • Bei einem solchen Differentiiervorgang muß an den einzelnen Punkten der betrachteten Kurve die Richtung der Tangente ermittelt werden, um daraus den Winkel zu bestimmen, den die Tangente mit der Abszissenachse der Kurve bildet. Zu diesem Zweck sind besondere Vorrichtungen gebräuchlich, die eine genaue Einstellung der Tangente und ein bequemes Ablesen des Tangentenwinkels gestatten.
  • Es ist auch bereits ein als Tangensplatte bezeichnetes Zusatzgerät zum Prismenderivator bekanntgeworden, bei welchem mittels eines gegenüber dieser Tafel der Differentialquotienten relativ einstellbaren Anzeigemittels (Striches) der zu jeder Tangente gehörige Wert des Differentialquotienten ablesbar ist. Dieses Zusatzgerät gestattet jedoch die Ablesung der Tangenswerte des von dem Prismenderivator gemessenen Winkels nur für ein einziges Maßstabverhältnis der Koordinaten der auszuwertenden Kurve.
  • Die vorliegende Erfindung bezweckt, ein Gerät zu schaifen, das sich an jedes beliebige Maßstabverhältnis der Kurvenkoordinaten ohne Zuhilfenahme zusätzlicher Einrichtungen (wie z. B. auswechselbarer Tangensplatten) und ohne jeden Zeitverlust anpassen läßt.
  • Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß a) bei feststehender Tafel und von der Tangenteneinstellvorrichtung gesteuerftr Anzeigemarke die Tafel bzw. b) bei feststehender Anzeigemarke und von der Tangenteneinstellvorrichtung gesteuerter Tafel die Anzeigemarke auf ein beliebiges MaSstabverhältnis der Kurvenkoordinaten kontinuierlich einstellbar ist und die Tafel die Werte der Differentialquotienten in einer der Einstellbarkeit der Tafel bzw.
  • Anzeigemarke entsprechenden- kontinuierlichen Anordnung als Kurvenschar wiedergibt.
  • Die Durchbildung dieses Erfindungsgedankens kann verschiedenartig erfolgen. So kann z. B. die Tangenteneinstellvorfichtung aus einer einen Einstellstrich als Tangente tragenden Glasscheibe bestehen, die in einer Ringfaslsung einer Grundplatte drehbar gelagert ist. Dabei kann diese Ringfassung mit einer Randverzahnung eine Zahnstange als Träger der Anzeigemarke antreiben, die quer zur die Kurvenschar tragenden Tafel beweglich geführt ist. Diese Tafel wird vorteilhaft als Walze ausgebildet, wodurch das Gerät wesentlich zusammengedrängt wird.
  • Man kann aber auch die Tangenteneinstellvorrichtung in Gestalt der am Rande verzahnten Fassung durch einen Kegeltrieb auf der Achse einer die Tafel tragenden. Walze verdrehen lassen, während die Anzeigemarke unabhängig von dieser Verstellung von einem relativ zur Walze verschiebbaren Schlitten getragen wird.
  • In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele eines Differentiiergerätes gemäß der Erfindung dargestellt.
  • Abb. I ist eine Draufsicht auf die eine Ausführungsform des Gerätes; Abb. 2 ist die Abwicklung einer Tafel der Differentialquotienten für das Gerät nach Abb. I; 'Abb. 3 ist eine Draufsicht auf die zweite Ausführungsform des Gerätes; Abb. 4 ist die'Abwicklung einer Tafel der Differentialquotienten für das Gerät nach Abb; 3.
  • Bei dem in Abb. I wiedergegebenen Gerät ist in der Grundplatte I eine Tangeteneinstellvorrichtung angeordnet, die in dem dargestellten Beispiel aus einer einen Einstellstric'h 2 tragenden runden Glasscheibe 3 besteht, die in einem in der Grundplatte leicht drehbar gelagerten Ring 4 befestigt ist.
  • Die untere Hälfte des Einstellringes 4 ist mit einem gezahnten Rand 5 - versehen, der' in eine Zahnstange 6 eingreift. Diese ist mit einem Schlitten 7 verbunden, der in einer senkrecht auf der Grundplatte I stehenden Wand 8 gefiihrt ist. Der Schlitten 7 trägt einen Zeiger 9, dessen Spitze sich bei der Drehung des Einstellringes 4 geradlinig an einer Walze 10 entlang bewegt, die in den Querwänden II und 12 gelagert ist und mittels der Rändelschraube I3 von Hand gegenüber einer Marke 14 gedreht werden kann. Die Walze IO trägt auf ihrer Oberfläche eine Tafel der Differentialquotienten in Form von zwei spiegelbildlich zueinander liegenden Kurvenscharen, die in der Abwicklung das aus Abb:2 ersichtliche Aussehen haben. Die Tafel enthält die Werte der Differentialquotienten für eine bestimmte Ausgangs funktion in Abhängigkeit von den verschiedenen Maßstabfaktoren, die sich aus den Koordinatenmaßstäben für die Ordinate und die Abszisse für die Kurven der betreffenden Ausgangsfunktion ergeben. Der Maßstabfaktor läßt sich stets als eine Zahl zwischen I und IO bzw. als ein Teil oder ein Vielfaches dieser Zahl darstellen.
  • Die Bedienungs- und Arbeitsweise des Gerätes bei der Auswertung einer gegebenen Kurve ist folgende.
  • Zunächst wird die Walze IO mit der Tafel der Differentialquotienten auf den für die auszuwertende Kurve gültigen Maßstabfalrtor eingestellt.
  • Zu diesem Zweck wird die Walze 10 mittels des Einstellknopfes I3 SO weit gedreht, daß die auf der Querwand 12 angebrachte Marke I4 auf den in Frage kommenden Wert des Maßstabfaktors in der am Rand der Tafel befindlichen Skala (vgl. Abb. 2) zeigt. Nach dieser Vorbereitung ist das Gerät anwendungsbereit.
  • Beim Differentiieren der Kurve muß das auf das Kurvenblatt gelegte Gerät mit seiner Grundlinie stets parallel zur Abszissenachse der Kurve bleiben.
  • Hierzu kann das Gerät an einer Reißschiene entlanggeführt oder, falls das Kurvenblatt auf einem Reißbrett mit Zeichenmaschine aufgespannt ist, an der Zeichenmaschine mittels einer hierzu geeigneten Haltevorrichtung befestigt werden.
  • Durch Drehen des Einstellringes 4 wird der Einstellstrich2 so lange verstellt, bis er die Tangente an den betrachteten Kurvenpunkt bildet. Unter der Spitze des sich entsprechend mitbewegenden Zeigers g kann dann an der Tafel auf der Walze IO der zugehörige Wert des Differentialquotienten unmittelbar abgelesen werden.
  • Beim Differentiieren einer anderen Kurve der gleichen Ausgangsfunktion braucht nur durch Drehen der Walze IO mittels des Einstellknopfes I3 der sich aus der Kurve ergebende neue Maßstabfaktor an der Marke 14 eingestellt zu werden, um das Gerät für den neuen Auswertungsvofgang wieder bereit zu machen.
  • Soll eine Kurve einer anderen Ausgangsfunktion differentiiert werden, dann braucht nur die Walze mit der Tafel bzw. die Tafel allein gegen die der neuen Ausgångsfunktion entsprechende Walze bzw.
  • Tafel ausgewechselt zu werden.
  • Bei der in Abb. 3 wiedergegebenen Ausführungsform' des Gerätes steht der Einstellring 15 mit seinem kegelförmig abgeschrägten Rand I6 im Ein- griff mit einem Kegelrad I7, das in einem senkrecht auf der Gfundplatte stehenden Wandteil I8 gelagert ist. Das Kegelrad I7 arbeitet mit einem Kegelrad 19 zusammen, das auf einer parallel zur Grundfläche des Gerätes verlaufenden, in den Lagerwänden 20 und 21 drehbaren Welle 22 angeordnet ist.
  • Der rechts der Lagerstelle 2I herausragende Teil der Welle 22 besitzt einen unrunden Querschnitt, und auf diesem Wellenteil sind eine Walze 23 und ein Rändelring 24, die eine dem Querschnitt des Wellenteils entsprechend unrunde Bohrung haben, aufgesteckt und mittels einer Mutter 25 befestigt.
  • Die Walze 23 trägt auf ihrer Oberfläche eine in der Abwicklung der Abb. 4 entsprechende Tafel der Differentialquotienten. Die Walze'kann auf Grund des unrunden Querschnitts des sie tragenden Wellenteils nur in derjenigen Lage aufgeschoben werden, in welcher die Nullstellung der Tafel zwangläufig mit der Nullstellung der Tangenteneinstellvorrichtung zusammenfällt. Der Rändelring 24 ist vorgesehen, um die Tangenteneinstellvorrichtung von dieser Stelle des Gerätes aus antreiben zu können.
  • Über der Walze 23 ist ein Fenster 26 angeordnet, das ein mit einem Fadenkreuz versehenes Ableseglas 27 trägt, das gegebenenfalls als Vergrößerungslupe ausgebildet sein kann. Das Ableseglas 27 ist an einem in der Deckplatte 28 des Gerätes parallel zur Walzenlängsachse geführten Schieber 29 befestigt, so daß die Lage des Fadenkreuzes entsprechend dem für die auszuwertende Kurve geltenden Maßstabfaktor an der auf dem Schieber 29 vorgesehenen Maßstabfaktorteilung 30 mittels der auf der Abdeckplatte 28 befindlichen Marke 3I eingestellt werden kann.
  • Mit Hilfe der auf der Grundplatte I um den Einstellring 4 herum angebrachten Winkelteilung 32 kann der zu dem betrachteten Kurvenpunkt gehörige Winkel mit dem an der Tafel abgelesenen Wert des Differentialquotienten in Beziehung gebracht werden. So kann, wenn die Walze auf den Maßstabfaktor I eingestellt ist, an der Kurventafel unmittelbar der zu jedem Winkel gehörigeTangenswert abgelesen werden.
  • Eine weitere Anwendungsmöglichkeit des Gerätes ergibt sich, wenn man in dem Einstellring 4 bzw. I5 an Stelle der Glasplatte mit dem Einstellstrich ein Lineal befestigt. Mit einem derart abgeänderten Gerät ist es möglich, aus einer gegebenen Differentialkurve die zugehörige Integralkurve punktweise aufzuzeichnen.
  • Auf der Tafel wird der Differentialquotient mittels der Ablesemarke eingestellt und dadurch das Lineal in die Tangentenrichtung gebracht, welche die gesuchte Integralkurve an der betreffenden Stelle aufweist.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: I. Differentiiergerät zum Ermitteln des Wertes des Differentialquotienten an den einzelnen Punkten einer den Funktionsverlauf zweier Größen wiedergebenden Kurve unter Verwend'ung einer Tangenteneinstellvorrichtung (Derivator), bei dem die zu den einzelnen Kurvenpunkten gehörenden Differentialquotienten auf einer mit dem Gerät vereinigten Tafel mittels einer sich relativ zu ihr bewegenden Anzeigemarke unmittelbar abgelesen werden, dadurch gekennzeichnet, daß a) bei feststehender Tafel und von der Tangenteneinstellvorrichtung gesteuerter Anzeigemarke die Tafel bzw. b) bei feststehender Anzeigemarke und von der Tangenteneinstellvorrichtung gesteuerter Tafel die Anzeigemarke auf ein beliebiges Maßstabverhältnis der Kurvenkoordinaten kontinuierlich einstellbar ist und die Tafel die Werte der Differentialquotienten in einer der Einstellbarkeit der Tafel bzw. Anzeigemarke entsprechenden kontinuierlichen Anordnung als Kurvenschar wiedergibt.
  2. 2. Gerät nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Tangenteneinstellvorricbtnng aus einer einen Einstellstrich (2) tragenden Glasscheibe (3) besteht, die in einer Ringfassung (4) einer Grundplatte (i) drehbar gelagert ist, und daß diese Ringfassung (4) mit einer Randverzahnung (5) eine Zahnstange (6, 7) antreibt, die als Träger der Anzeigemarke (g) dient und quer zu der die Kurvenschar tragenden, vorzugsweise als Walze ausgebildeten Tafel (Io) beweglich ist.
  3. 3. Gerät nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tangenteneinstellvorrichtung mit der am Rande verzahnten Fassung (15, I6) durch einen Kegeltrieb (I7, I9) verdrehbar ist, der von der Welle (22) der die Tafel tragenden Walze (23) angetrieben wird, während die die Anzeigemarke enthaltende Ablesevorrichtung (26, 27) von einem relativ zur Walze (23) verschiebbaren Schlitten (29, 30) getragen wird (Abb. 3).
    Angezogene Druckschriften: Zeitsohr. für techn. Physik, I932, Nr. 7, S. 316 bis 319.
DEH14072D 1942-10-30 1942-10-30 Differentiiergeraet Expired DE932990C (de)

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ID=7147377

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Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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