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Einrichtung zur Abtastung der jeweiligen Stellung des Zeigers eines
Anzeigegerätes Die Abtastung bestimmter Zeiger stellungen von Anzeigegeräten auf
lichtelektrilsohem Gebiet geschieht meist so, daß an bestimmten Stellen der Zeigerbahn
lichtelektrische Organe angebracht sind, die dann ansprechen, wenn der Zeiger eich
über oder unter sie hinwegbewegt. Um nicht nur bestimmte Zeigerstellungen, sondern
möglichst. die j eweilige Stellung des Zeigers längs der ganzen Skala abzutasten,
kennt man Einrichtungen, die mit vielteiligen lichtelektrischen Organen, die längs
der ganzen Skala angebracht sind, arbeiten. Diese Einrichtungen haben aber den großen
Nachteil, daß man einmal die Zeigerlstellung nicht kontinuierlich, sondern nur in
mehr oder weniger großen Stufen abtasten kann, zum anderen benötigen sie entsprechend
der Vielzahl der einzelnen Teile des lichtelektrischen Organs eine umfangreiche
elektrische Schaltung.
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Es ist ferner bekannt, über einen Registrierstreifen periodisch eine
Markierungsvorrichtung zu bewegen, die von einer Fotozelle gesteuert wird und eine
Markierung bewirkt, wenn von einem auf der Achse des Meßwerk angebrachten Spiegel
ein Lichtstrahl aus einer Lichtquelle auf die Fotozelle geworfen wird, wobei entweder
die Fotozelle synchron mit derMarkierungsvorrichtung bewegt wird oder Lichtquelle
und Fotozelle feststehend angebracht sind und ein Umlenkspiegel synchron mit der
Markierungsvorrichtung bewegt wird.
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Hierbei wird zwar nur ein einfaches lichtelektrisches Organ benötigt
und auch eine kontinuierliche Abtastung der jeweiligen Stellung des Meßwerks erreicht,
nachteilig ist jedoch, daß die Einrichtung nur ;bei Meßinstrumenten, bei denen an
sich bereits auf der Meßwerksachse ein Spiegel vorhanden ist, beispielsweise bei
Spiegelgalvanometern,
verwendet werden kann, nicht aber bei normalen
Zeigerinstrumenten.
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Die Erfindung, die ebenfalls zur Abtastung der jeweiligen Stellung
eines Anzeigegerätes einen periodisch über die Zeigerbahn bewegten, die Zeigerstellung
abtastenden Lichtstrahl, eine von diesem betätigte lichtelektrische Vorrichtung
und eine von dieser gesteuerte und synchron mit dem Lichtstrahl bewegte Markiervofrichtung
verwendet, bezweckt, eine lichtelektrische Abtastvorrichtung zu schaffen, die als
Vorsatzgerät vor jedes normale Zeigergerät oder Gerät mit Lichtzeiger oder vor einen
Kathodenstrahl-Oszillographen gebracht werden kann, um die Stellung des Zeigers
oder des Leuchtflecks abzutasten. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß
ein vor der abzutastenden Zeigerbahn angeordnetes, zur Führung dies Lichtstrahles
von einer feststehenden Lichtquelle zur Zeigerbahn und zur Führung des von der spiegelnden
Zeigerbahn reflektierten Lichtes zu der in der Drehachse des Zeigers feststehenden
lichtempfindlichen Zelle (z. B. Fotozelle) dienendes Schw'enkrohr mittels eines
Synchronmotors hin und her schwenkbar ist oder in derselben Richtung drehbar i.st
und daß die Reflexion des Lichtstrahls nicht erfolgt, wenn er, von dem Schwenkrohr
geführt, auf den Zeiger selbst fällt.
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Mit dem -Schwenkrohr kann synchron eine von dem lichtelektrischen
Organ gesteuerte Markiervorrichtung über einen Registrierstreifen bewegt werden
und zusätzlich hierzu oder an Stelle hiervon mit dem Schwenkarm synchron der bewegliche
Teil eines Kollektors bewegt werden, über den im Zusammenwirken mit dem lichtelektrischen
Organ eine Anzeige- und/oder Zähl- und/oder Regel ein richtung gesteuert wird. Hierbei
kann dann. die Einrichtung außer zur Übertragung der Zeigerstellung eines Anzeigegerätes
auf einen Registrierstreifen noch zur Lösung weiterer zusätzlicher Aufgaben verwendet
werden, wie Regelung, Steuerung, Durchffihrung von Schaltungen, Zählen wie oft der
Zeiger einen bestimmten Skalenwert in einer bestimmten Zeit übenschreitet, integriierende
Messungen (z. B. Aufnahme von Belastungsdauerlinien; Arbeit.smessungen), Auslösen
von Warnsignalen.
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Darüber hinaus läßt sich die Erfindung mit Hilfe eines Zusatzgerätes
auch für die Fernübertragung der Zeigerstellung verwenden.
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In der Zeichnung ist in Fig. I und 2 ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung in Anwendung auf die Registrierung der Zeigerstellung eines Anzeigegerätes
dargestellt, Fig. 1 zeigt schematisch den Gesamtaufbau, Fig. 2 das elektrische Schaltschema.
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In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiels der Erfindung in Anwendung
auf die Abtastung und vergrößerte Wiedergabe des Leuchtflecks eines Kathodenstrahl-Oszillographen
dargestellt.
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Gemäß Fig. I wird von einem Motor I aus über das Getriebe 2, 3 der
als Schwenkrohr 4 ausgebildete Abtastarm angetrieben. Eine Lichtquelle 5 wirft ein
Strahlenbündel über die Optik 6, die Spiegel 7, 8 und 9 und die Optik 10 auf die
abzutastende Skala 11 und den Zeiger 12 des Anzeigegerätes 13. D'as von der Skala
11 reflektierte Licht wird nun auf dem umgekehrten Weg über die Optik I0, die Spiegel
9, 8 und 7 auf die Fotozelle I4 geworfen. Die Lichtquelle 5, die Optik, der Spiegel
7 und die Fotozelle 14 sind raumfest an; geordnet.
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Über das Getriebe I5, I6, I7 und I8 wird die Trommel 19 angetrieben.
Bei Einsetzen der Drehbewegung des Schwenkrohres 4 wird ein auf der Trommel 19 befestigtes
Band bewegt und dabei ein Schreibstift 21 an dem Registnerpapier 22 entlang geführt.
Auf der gegenüberliegenden Seite wird das Band 20 auf einer entgegengesetzt federnden
Rolle 23 aufgewickelt.
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Sobald das freie Ende des Schwenkrohres 4 über den Zeiger 12 des
Anzeigegerätes hinweggleitet, wird kein Licht von der Skalenebene reflektiert, so
daß der Strom der Fotozelle 14 kurzzeitig unterbrochen wird. Diese Stromabsenkung
wird in. bekannter Weise zur Betätigung des Relais 25 ausgenutzt, das dann einen
Fallbügel 24 verschwenkt, der den Schreibstift 2I auf das Registrierpapier drückt.
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Durch Änderung Indes Übersetzungsverhältni'sses des Getriebes I5,
I6, I7, I8 zwischen dem Schwenkrohr 4 und der Tromel 19 kann erreicht werden, daß
die Registriereinrichtung jeweils die gesamte Breite des Registrierpapiers 22 ausnutzt,
unabhängig davon, wie groß die abzutastende Skalen länge des Anzeigegerätes ist.
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Zwischen der Registrierinrichtung und dem Schwenkrohr ist eine nicht
Idargestellte Kupplung vorgesehen, die so gesteuert wird, daß das Band 20 jeweils
nur in einer Bewegungsrichtung mechanisch mit dem Schwenkrohr bei dessen Abtastung
der sich nur über einen Teil eines Kreises erstreckenden Skala des Anzeigegerätes
gekuppelt ist, während für die Rückführung des Bandes 20 in seine Ausgangslage die
meclhanische Kupplung mit dem Schwenkrohr während der Zeilt aufgehoben wird, wo
dieses über den Teil des Anzeigeger.ätes I3 gedreht wird, über den siich die Skala
nicht erstreckt.
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Mit Ider Trommel 19 ist die Bürste 27 eines mehrteiligen Kdllektors
26 in der Weise gekuppelt, daß die Bürste gerade eine volle Umdrehung macht, während
der Schreibstift 21 die Breite des Registrierpapiers bestreicht. An die Segmente
des Kollektors ist je ein Zählrelais 28 angeschlossen. Je nachdem, nach welchem
Segment die Bürste 27 im Augenblick der Abtastung des Zeigers 12 steht, wird das
an diesem Segnient angeschlossene Zählrelais erregt.
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Die Fotozelle 14 ist, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, in einer an
sich bekannten Schaltung mit einer Gasentladungsröhre 29 so zusammengeschaltet,
daß jeweils bei Schwächung des auf die lichtempfindliche Schicht der Fotozelle auffallenden
Lichtes die Röhre 29 gezündet wird. Der über den Widerstand 30 aufgeladene Kondensator
3I entlädt sich über die Bürsten 26, das von dieser berührte Segment des Kdilelitors
27, die zugehörige Betätigungsspule 28 eines Zählrelais und die Spule des Relais
25.
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Statt eines Zählrelais können von den Betätigungs-
spulen
28 auch andere Organe, z. B. Schalter, betätigt werden.
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Die Unterteilung des Kollektors 26 hängt vom Verwendungszweck ab.
Man verwendet einen zweiteiligen Kol'lektor, wenn es sich darum handelt, einen bestimmten
Skalenwert konstant zu halten.
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Der Grundkörper Ides Kollektors mit den Segmenten wind dabei zweckmäßig
durch eine besondere Verstelleinrichtung um seine Achse verdrehbar gemacht. Dann
kann jeder beliebige Skalenwert dadurch als Arbeitspunkt eingestellt werden, daß
man den Kollektor jeweils so weit verdreht, bis die Segmentunterteilung mit dem
Arbeitspunkt auf der abzutasten den Skal.a übereinstimmt.
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Soll die Einrichtung gleichzeitig zur Zählung der jeweiligen Zeigerstellungen
und zum Regeln oder Schalten benutzt werden, so können in den Anodenstromkreis der
Röhre 29 zwei Kollektoren mit daran angeschlossenen Betätigungsspulen 28 parallel
geschaltet werden.
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Für die Verwendung der vorgesohriebenen Einrichtung al.s integrierendes
Meßgerät benutzt man d'ie konstante Umdrehungszahl bzw. die konstante Schwingungszeit
des Schwenkrohres 4 als kleines Zeitelement #t. Bei Verwendung eines vielteiligen
Kdllektors stellt das an das betreffende Kol'lektorelement angeschloissene Zählrelais
jeweils einen ganz bestimmten Zahlenwert als Grundlage für den Amplitudenwert dar,
mqt anderen Worten, das Instrument bildet mit einem gewissen Fehler die Produktes
#t (A-Skalenwert) und ist somit ein Mengenmeßgerät, wobei die Menge je nach Zahl
der Kollektorlamellen genügend fein abgestuft werden kann.
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Bei der Verwendung des Gerätes als Warn- bzw.
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Scha'ltgerät wird das Schwenkrohr 4 auf einen ganz bestimmten Skalenwert
fest eingestellt, so daß bei Unter- bzw. Überschreitung dieses Wertes die Fotozelle
14 ein Warn- bzw. Schaltgerät zum Ansprechen bringt.
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In Fig. 3 ist mit 32 eine Kathodenstrahl-Oszillographenröhre bezeichnet,
deren Leuchtfleck dadurch abgetastet wird, daß das Schwenkrohr 4 von dem am Netz
liegenden Synchronmotor I über das Getriebe 2 und 3 gedreht wird. Das freie Ende
des Schwenkrohres 4 bewegt sich dabei über die Bahn des Leuchtflecks, und jedesmal
wenn hierbei das Licht dies Leuchtflecks über das Schwenkrohr auf die Fotozelle
14 geworfen wird, wird über die Röhre 29 die Lichtquelje 33 zum Aufleuchten gebracht.
Synchron mit dem Schwenkrohr wlnd durch den ebenfalls am Netz liegenden Synchronmotor
38 eine Scheibe 37 gedreht, auf der ein Spiegel 36 und eine Optik 35 so angeordnet
sind, daß das Licht von der Lichtquelle 33 über einen Reflektor 34 auf die Optik
und den Spiegel geworfen wird. Vo.n dem Spiegel 36 wird das Licht auf eine Mattscheibe
oder einen Projektionsschirm 39 geworfen und hierdurch die Bahn des Leuchtflecks
auf Idem Schirm der Kathodenstrahl-Oszillographenröhre vergrößert zur Darstellung
gebracht.
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Bei der Anwendung Ider Erfindung zur Fernübertagung der abzutastenden
Skalenwerte wird in an sich bekannter Weise z. B. dem Starkstromnetz eine tonfrequente
Frequenz überlagert. Diese Frequenz wird mit Hilfe der lichtelektrischen Abtasteinrichtung
so zu- oder abgeschaltet, daß jeweils beim Durchgang des Abtastorgans durch den
Nullpunkt der Skala Idie Frequenz eingeschaltet und (bei Hinweggleiten über den
Zeiger des Instrumentes ausgeschaltet wird, bzw. umgekehrt, so daß man die Fernübertragung
entweder nach der Länge des Impulses oder nach der Länge des Impuls-Intervalls festlegen
kann.