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Registrierendes elektrisches Meßinstrument Man kennt dynamische Anzeigevorrichtungen,
wie z. B. Amperemeter zur unmittelbaren Ablesung oder zum Registrieren, elektromechanische
Oszillographen oder ähnliche Instrumente, die elektromagnetische oder andere Kräfte
in mechanische Verschiebungen eines Zeigers verwandeln. Die Spitze eines solchen
Zeigers kann über einer Strichteilung, genannt Skala, spielen (direkte Ablesung)
oder aber Kurven auf einem schmiegsamen und beweglichen Streifen, wie es z. B. Papier
ist, schreiben, und zwar mittels eines tintenartige Substanz benutzenden Verfahrens,
auf elektrochemischem oder elektrothermischem Wege, durch Einritzen auf paraffiniertem
oder geschwärztem Papier oder mittels eines anderen Verfahrens (registrierende Ablesung).
Bei den bekannten Vorrichtungen, wie es die elektrischen Meßinstrumente mit einem
beweglichen Teil oder die elektromechanischen. Oszillographen sind, ist der Zeiger
an dem drehbar gelagerten Meßsystem befestigt und der Einwirkung einer Spiralfeder
als Rückstellkraft unterworfen.
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Die Erfindung bezieht sich auf ein registrierendes elektrisches Meßinstrument
mit mindestens einem beweglich gelagerten Zeiger bzw. einer Schreibnadel. Aufgabe
der Erfindung ist, die Lagerung der Nadel unter Verwendung einfacher und einfach
herstellbarer mechanischer Hilfsmittel so auszubilden, daß sie unter Ausschluß störender
Reibungskräfte und verzerrender Einwirkungen eine hohe Empfindlichkeit des Ausschlages
gewährleistet.
Dies wird.erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die
Lagerung der Nadel durch mindestens eine Blattfeder erfolgt, die durch parallele
Sehlitze in an ihren Enden nn Verbindung stehende Federlamellen, unterteilt ist.
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Die Zeichnungen stellen als Beispiel einige Ausführungsformen der
Vorrichtung nach der Erfindung dar.
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Fig. i stellt eine Ansicht der Aufhängevorrichtung dar; Fig. 2 ist
ein Schnitt durch die Fig. i nach der Linie 4-4; Fig.3 ist eine schematische Darstellung
der elastischen Verformungen der Blattfeder; ' Fig. 4 ist ein Schnitt durch die
gleiche Blattfeder nach ihrer Knickung um die Linie 4-4; Fig. 5 stellt schematisch
die elastischen Verformungen von zwei Blattfedern dar, die der Aufhängung und der
Kupplung des Zeigers eines Oszillographen dienen; Fig.6 ist der Hauptschnitt durch
einen Teil eines Oszillographen, der einen Zeiger enthält, der durch eine Blattfeder
entsprechend Fig. 4 aufgehängt ist; Fig. 7 ist ein Schnitt nach der Linie A-A der
Fig. 6; Fig. 8 ist eine Ansicht von vorn des in Fig. 7 dargestellten Instrumentes
unter Weglassung einzelner Teile; Fig. 9 ist die Ansicht einer Blattfeder, wie sie
in den Fig. 6 bis 8 zur Kupplung dient; Fig. io ist ein Schnitt durch die Fig. 9
nach der Linie B-B; Fisg. i i ist die Ansicht einer spinnenförmigen Blattfeder,
wie sie in dem Instrument nach Fig. 6 bis 8 Verwendung findet; Fig. 12 ist die Ansicht
einer Lamelle, wie sie in den Fig. 6 bis 8 enthalten ist; Fig. 13 ist ein Schnitt
durch eine abweichende Ausführungsform des Zeigers nach Fig. 6 bis 8; Fig. 14 ist
die Ansicht eines verzahnten Rades der Fig. 8; Fig. 15 ist der vergrößert gezeichnete
Schnitt durch eine Düse in der Fig. 8; Fig. 16 und 17 stellen die Schaltungen für
die elektrische Kompensation der mechanischen Resonanzerscheinungen des Zeigers
der Fig. 6 bis 8 dar; Fig. i8 zeigt Kurven von Resonanzen, die sich gegenseitig
kompensieren; Fig. i9 ist die Ansicht einer geteilten Blattfeder für die Aufhängung
einer oszillierenden Welle; Fig. 2o ist ein Schnitt durch die Fig. r9 nach der Linie
C-C; Fig. 21 und 22 sind Schnitte durch abgeänderte Ausführungsformen der Blattfedern
nach der Fig. i9; Fig. 23 bis 25 sind drei schematische Ansichten eines mit zwei
verschiedenen Schreibvorrichtungen ausgerüsteten Oszillographen mit einer Einrichtung
zur diäskopischen Projektion; Fig. 26 zeigt in schematischer Form einen Oszillographen,
wie er in der Fig. 6 in allen Einzelheiten dargestellt ist; Fig.27 zeigt ebenfalls
in schematischer Form und zum Zweck des Vergleichs die Anordnung mehrerer Schreibvorrichtungen,
die in Linie nebeneinanderliegen, wobei die einzelne Schreibvorrichtung nach einem
anderen Prinzip aufgebaut ist, als es das in der Fig. 6 dargestellte ist; Fig.28
bis 34 stellen verschiedene Ansichten eines Oszillographen vom Typ der in der Fig.
27 schematisch gezeichneten Konstruktion dar; Fig.28 ist ein Schnitt durch diesen
Oszillographen; Fig. 29 istein Schnitt durch die Fig. 28 nach der Linie A-A; Fig.3o
zeigt die Kupplungsfeder gemäß der Fig. 28; Fig. 3 i ist ein Schnitt durch die Fig.
29 nach der Linie B-B; Fig. 32 ist eine Ansicht des Mittels zur Aufhängung der Schreibvorrichtung
der-Fig. 28; Fig. 33 ist ein Schnitt durch die Fig. 31 nach der Linie C-C; Fig.
34 ist ein Schnitt durch die Fig. 31 nach der Linie D-D. ,
Entsprechend den
Fig. i und 2 weist die geschlitzte Blattfeder zwei Befestigungspunkte i und :2 und
einen Schwingungsmittelpunkt 3 auf, der sich auf der Oszillationsachse 4-4 befindet,
die im nachfolgenden als »virtueller Drehzapfen« bezeichnet wird. Die Blattfeder-
ist durch parallele, teils außenliegende, teils innenliegende Schlitze 5 bzw.6 in
an ihren Enden in Verbindung stehende Federlamellen unterteilt, die senkrecht zu
dem virtuellen Drehzapfen liegen.
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Die Enden- der parallelen Lamellen sind durch kurze Traversen miteinander
verbunden. Die Länge jeder Lamelle ist zweckmäßig mindestens dreimal so groß wie
ihre Breite, die ihrerseits wieder mindestens dreimal größer sein soll als die Dicke
der Lamelle.
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Die Fig. J zeigt schematisch die elastischen Verformungen der Blattfeder,
wenn deren Schwingungsmittelpunkt-3 durch eine Kraft 8 angeregt wird, die ein. statisches
Moment in bezug auf diesen Punkt hat. Der Vorgang verläuft so, als wenn jede Lamelle
zwei elementare virtuelle Drehzapfen 9 und io und einen starren Steg i i aufweisen
würde und jeder Drehzapfen der Einwirkung einer Rückstellkraft ausgesetzt wäre.
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Obgleich jede Lamelle im wesentlichen einer Deformation durch Biegungsbeanspruchung
unterworfen ist, ergibt sich als Resultante aller dieser Elementarbiegungen eine
Verdrehung des Zentrums 3 relativ zu den Befestigungspunkten i und 2.
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Da die Schlitze und die Lamellen symmetrisch zu dem virtuellen Drehzapfen
4-4 angeordnet sind, befindet sich die Blattfeder im dynamischen Gleichgewicht bei
allen Frequenzen der Kraft B. Die Eigenfrequenz jeder Lamelle gleicht der einer
eingespannten Feder. Wenn man die Länge der Lamellen verkleinert und ihre Anzahl
vergrößert, ist es möglich, die Eigenfrequenz und die resultierende Elastizität,
unabhängig voneinander, zu verändern, was wiederum gestattet, alle unerwünschten
Eigenfrequenzen
der einzelnen Bauelemente auszuschalten.
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Die so beschriebene Blattfeder ist aber noch mit einer Unvollkommenheit
behaftet; die Steifigkeit des Drehzapfens ist groß in der Ebene der Blattfeder,
aber klein in der Ebene, die senkrecht zu der Ebene der Blattfeder steht. Wenn sich
zu der Umfangskraft 8 eine radiale Kraft hinzugesellt, kann der Drehzapfen 4-4 sich
verformen.
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Dieser Nachteil wird vermieden, wenn man die Blattfeder der Fig. i
bis 3 entlang des virtuellen Drehzapfens 4-4 entsprechend der Fig.4 knickt. Auf
diese Weise befinden sich die beiden Hälften der Blattfeder in zwei Ebenen, die
sich längs der Achse des virtuellen Drehzapfens schneiden und die einen mit 15 bezeichneten
Winkel bilden. Wenn dieser Winkel 9o° beträgt, ist die Steifigkeit des Drehzapfens
4-4 in bezug auf sonstige Richtungen gleich. Praktisch genügt es jedoch, diesen
Winkel zwischen i5o und 9o° zu halten.
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Die Fig. 5 zeigt in schematischer Darstellung die elastischen Verformungen
der zwei Hälften 17 und 18 einer auf z2o° geknickten Blattfeder für den Fall,
daß der Schwingungsmittelpunkt 3 durch eine Kraft 2o angeregt wird, die ihn um einen
mit 2i bezeichneten Winkel verdreht.
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Die Blattfeder kann z. B. aus Bronze oder aus Stahl gefertigt sein.
Die Härtung wird nach dem Anbringen der Schlitze und nach der Knickung der Blattfeder
vorgenommen.
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Die Zahl der zu dem virtuellen Drehzapfen 4-4 senkrecht stehenden
Schlitze kann z. B. zwischen zwei und hundert liegen.
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Die Blattfeder der Fig. 4 kann zur Befestigung eines Zeigers 22 für
einen Oszillographen, entsprechend der Fig.6 bis 8, dienen. Der Schwingungsmittelpunkt
3 und die Befestigungsstellen i und 2 sind in diesem Falle mit dem Zeiger 22 bzw.
mit den starren Trägern 23 und 24 verbunden. Hierzu dienen Teile, die gegenüberliegende
U-förmig angeordnete Flächen 25 und 26 bzw. 27 und 28 aufweisen.
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Die Teile 27 und 28 werden gegen den starren Träger 23 mit Hilfe der
Mutter 29, der Schraube 30 und der Schraubenfeder 31 gedrückt. Dieser Druck kann
somit reguliert werden, indem man die Schraube 30 mehr oder weniger anzieht.
Die Größe des Druckes hat maßgebenden Einfluß, da die der Befestigung dienende Blattfeder
17, 18 sich bei zu hohem Druck verformen könnte, während bei zu niedrigem Druck
die Befestigungsstellen anfangen könnten nachzugeben.
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Der Zeiger 22 ist mit der Antriebsachse 41 mit Hilfe der Kupplungsfeder
42, die in ihren Einzelheiten in den Fig. 9 und io dargestellt ist, verbunden. Diese
Feder ist von äußeren Schlitzen 43 und von inneren Schlitzen 44 durchbrochen, die
senkrecht zu der Schwingungsachse 45-45 stehen. Sie stellt somit ebenfalls einen
virtuellen Drehzapfen im dynamischen Gleichgewicht dar. Diese Kupplungsfeder formt
auf diese Weise die Translationsschwingungen der Achse 41 in Pendelschwingungen
des Zeigers 22 um. Diese elastischen Verformungen sind schematisch in der Fig. 5
dargestellt. Die Verformung vollzieht sich ohne Spiel und ohne Abnutzung. Störende
Resonanzen und dynamische Asymmetrien sind dabei vermieden. Die Teile der Kupplungsfeder,
die die Befestigungspunkte 46 und 47 mit der Antriebszunge48 verbinden, sind verstärkt,
z. B. indem man sie aus ihrer Ebene entsprechend 49 herausfaltet, zu dem Zwecke,
um diesem Teil die notwendige Steifigkeit zu geben.
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Die Antriebsachse 41 ist verbunden mit einer beweglichen Spule, die
zwei Wicklungen 51 und 52 trägt, die aneinander anstoßend gewickelt sind. Diese
Spule ist in dem Spalt eines permanenten Magneten 53 mit Hilfe einer Feder 54 mit
einer Zentrierspinne (s. Fig. i i) und über vier geschlitzte Lamellen 55 (Fig. 12)
befestigt. Die Zentrierspinne 54 ist mit drei auf einem Kreis liegenden.Schlitzen
57 versehen, die es gestatten, die Befestigungsschrauben 58 in ihnen zu verschieben
und auf diese Weise die Federkonstante der Feder zu verändern. Jede der Lamellen
55 (Fig. 12) ist durchbrochen von zwei abgewinkelten Schlitzen 59 und 6o. Die Lamellen
bestehen aus federndem Metall. Sie dienen sowohl der mechanischen Aufhängung der
bewegliehen Spule als auch der Versorgung der beiden Wicklungen 51 und 52 mit elektrischem
Strom. Auf diese Weise werden Verbindungen durch Drähte; die infolge der Schwingungen
brechen könnten, vermieden. Die Zunge 48 der Kupplungsfeder ist mit Hilfe der Schraube
56 und der Mutter 56, in einen Aufnahmeschlitz 53 eingespannt. Der bewegliche Spulenkörper
wird gegen die Antriebsachse 41 mit Hilfe des Rohres 57a und der Schraube 57 gepreßt.
Die Achse 41 trägt an den beiden Enden Gewinde.
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Die Zeigernadel 22 besteht aus mehreren teleskopartigen Rohren 61
und 62. Ihr Ende ist mit einer Spritzdüse 63 (Fig. 7) versehen. Das Profil einzelner
Rohre kann elliptisch sein, wie es in der Fig. 13 dargestellt ist.
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Der Teil 25, dessen eines Ende geschlitzt und mit einem Vorsprung
versehen ist, der Ring 65 und die Mutter 66 gestatten es, den Schwingungsmittelpunkt
der Kupplungsfeder 42 mit dem der Aufhängungsfeder 17 und 18 zu verbinden.
Die Zeigernadel 6i, 62 kann in den Teil 25 hineingeschoben und dort durch
Anziehen der Mutter 67, deren Durchmesser kleiner als der der Mutter 66 ist, fixiert
werden. Mit Hilfe eines auf die Mutter 67 passenden Rohrschlüssels kann man die
Nadel bi, 62 auswechseln, ohne die der Kupplung und der Aufhängung dienenden Federn
zu lockern. Die hohl ausgeführte Nadel bi, 62 wird aus dem Vorratsbehälter 68 mit
Tinte versorgt, und zwar mit Hilfe des Verbindungsstückes 69 aus Gummi, des starren
Rohres 7o und des Gummischlauches 71.
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Die Spritzdüse 63 wird wahlweise durch einen Draht 72 aus rostfreiem
Stahl verschlossen. Hinter der Düse durchsetzt dieser Draht die elastische Verbindung
73, er wird in dem Rohr 74 geführt und endet an dem Druckknopf 75, der durch die
Feder 76 in seiner Lage gehalten wird. Dieser Druckknopf 75 wird von dem Steuerungsteil
77, der den
Motor für den Transport des Papiers 78 elektrisch ein-
oder ausschaltet, gesteuert. Gleichzeitig gestattet dersebbe Steuerteil 77, mittels
.des Rohres 79 eine Belüftungsöffnung 68" im Behälter 68 zu öffnen oder zu schließen.
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Auf diese Weise löst die Betätigung des Steuerteiles 77 gleichzeitig
drei Vorgänge aus: das Einschalten des Motors, des Öffnen der Düse und die Belüftung
des Tintenbehälters. In der Ruhestellung (Fig. 7) sind sämtliche Öffnungen, durch
welche die Tinte austreten oder austrocknen könnte, automatisch geschlossen.
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Die gesamte Schreibvorrichtung des Oszillographen, bestehend aus dem
Magneten 53 und der Düsennadel 61, 62, kann sich um die Winkel Si und 82 (Fig. 7)
in der ringförmigen Lagerung 83 drehen. .Auf diese Weise kann der senkrechte Auflagerdruck
der Nadel 61, 62 gegen die Führung 84 eingestellt werden. Diese Führung gestattet
es, die Geradlinigkeit der Schwingungsanschläge zu verbessern und die Reibung, d.
h. die Dämpfung, einzustellen. Eine Mikrometerschraube 85 erleichtert die Einstellung
dieses Druckes.
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Die Lagerung 83 kann sich relativ zu dem Tragarm 86 um die Achse der
Schraube 87 um die Winkel 88 und 89 (Fig.6) drehen. Auf diese Weise kann der Nullpunkt
verändert werden. Die Achse der Schraube 87 befindet sich genau in der Verlängerung
des-virtuellen Drehzapfens der Aufhängungsfeder.
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Der Tragärm 86 kann in der Nut 9o des starren Rahmens des Oszillographen
verstellt werden. Auf diese Weise kann die Düse 63 von dem Registrierpapier 92 entfernt
oder an dasselbe herangeführt werden, was wiederum gestattet, den axialen Druck
dieser Nadel zu regulieren. Eine Mikrometerschraube 93 gestattet, diese Einstellung
vorzunehmen.
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Die Ebene ioi des Papiers Zwischen den Papierführungsrollen r07
und ro8 bildet mit der Achse der Nadel einen bestimmten Winkel roo. Die Verformung
des Schreibstreifens 92 in Umfangsrichtung ist eine Funktion des Cosinus dieses
Winkels roo. Sie ist für gewöhnlich vernachlässigbar, solange dieser Winkel zwischen
9o und 6o° beträgt. Zweckmäßigerweise wählt man einen Winkel, der zwischen 82 und
7¢° liegt.
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Damit der Druck der Düse 63 gegen das Papier 92 konstant bleibt, wird
dieses durch die Führungen 103 und 104 derart gebogen, daß seine Krümmung sich .genau
dem von der Spitze der Nade161, 62 durchlaufenen Bogen anschließt. Die gekrümmte
Führung 103 befindet sich von der Spitze der Nadel 61, "62 in einem Abstand von
3 bis 12 mm. Die Führung 104 befindet sich in einer Entfernung von 4 bis 2o mm.
Auf diese Weise ist der Druck der Nadel gegen das Papier, das gleichzeitig elastisch
und geführt ist, vernachlässigbar oder wenigstens genügend konstant. Die Führungen
liegen vorzugsweise in einer solchen Lage zu dem urideformierten Papierstreifen,
daß der Streifen eine mittlere Sehne des Führungsbogens darstellt.
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Die geradlinige Führung 84 ist mit der gebogenen Führung ro3 verbunden.
Alle diese Führungen sind auf einem U-förmigen Träger ro5 befestigt, dessen Lage
mit Hilfe einer Schraube roh eingestellt werden kann.
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Die Verformung des Papierstreifens 92 durch die Führungen 103 und
104 muß symmetrisch zur nicht.deformierten Achse roi sein, in der Weise, daß alle
Längsfasern des Papiers der gleichen Spannung ausgesetzt sind. Ist das nicht der
Fall, so entstehen Wellungen des Papiers, die die Regelmäßigkeit der Registrierungen
beeinträchtigen.
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Wenn mehrere Nadeln in der gleichen Ebene auf dem gleichen Papier
schreiben sollen, können die Führungen für das Papier aus aneinandergereihten Krümmungen
bestehen, vorausgesetzt, daß die Deformationen in der Längsrichtung symmetrisch
bleiben.
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Die Rolle ro8, welche sich gegen die infolge der Tinte noch feuchte
Oberfläche des Papiers stützt, besteht aus verzahnten Scheiben ro9 (Fig.14), die
zwischen Distanzstücken i i o (Fig. 8) eingesetzt sind. Diese Scheiben können aus
einem Bronzeblech von o, i bis 0,3 mm Dicke herausgeschnitten werden. Auf
diese Weise bleiben die Schreibstreifen uriverwischt, obwohl die Tinte noch nicht
trocken ist.
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Der Behälter 68 für die Tinte befindet sich oberhalb und vor der Spitze
der Nadel 61, 62. Andererseits befindet sich die Auslauföffnung i i i in der Diagonale
gegenüber der Belüftungsöffnung. Auf diese Weise fließt die Tinte aus dem Behälter
immer der Nadel zu in sämtlichen drei verschiedenen Stellungen, die das Instrument
einnehmen kann und die gegeneinander um 9o° verdreht sind.
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Der Behälter 68 ist abnehmbar. Dieses gestattet, den Oszillographen
unter einen diaskopischen Projektionsapparat zu stellen, ohne daß der Behälter dessen
Funktion stört.
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Wie in der Fig. 15 gezeigt, kann die Spritzdüse auf den äußersten
Rohrstummel 115 der Nadel aufgesetzt sein. Sie besteht aus einem konischen Körper
116 in den eine konische Spitze 117 aus hartem Material, wie z. B. Saphir, Rubin,
Hartmetall od. dgl., einsgesetzt ist. Der Draht 72 au,s: rostfreiem Stahl .gestattet,
nach Wunsch die Öffnung der Düse zu verschließen.
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Die Nadel und der Düsenkörper sind zweckmäßigerweise aus nicht korrodierendem
Leichtmetall hergestellt. Um jegliche Korrosion oder elektrochemische: Einwirkung
auszuschalten, soll die Tinte im Behälter 68 zweckmäßigerweise neutral sein (pH-Wert
ungefähr gleich 7). Andererseits ist sie zwcckmäßigerweise undurchsichtig, soll
aber die Nadel nicht verschmutzen. Es ist daher zweckmäßig, eine Tinte von brauner
Farbe zu verwenden, die durch Beimischung von Ruß zu roter Tinte gewonnen wird.
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Der Verschlußdraht 72 soll aus einem Material bestehen, das demjenigen
der Nadel elektrochemisch nahe verwandt ist, z. B. aus nichtrostendem Stahl, wenn
die Düsennadel aus einer Aluminiumlegierung besteht. Um jeglichen elektrolytischen
Effekt zu vermeiden, kann der Draht 72 emailliert oder lackiert sein. Wie in dem
Schaltschema der Fig. 16 dargestellt ist, kann ein elektrischer Stromkreis die
mechanische
Resonanz der beweglichen Schreibvorrichtung der Fig.6 kompensieren. Diese Vorrichtung
stellt ein System, bestehend aus einer Masse M, einer Elastizität E und einer Reibu
ngsdämpfung D dar, welch letztere als Funktion des Druckes der Nadel gegen das Papier
und gegen die Schwingungsführung 84 variabel ist. Der Koeffizient der mechanischen
Resonanz ist
wo F die Resonanzfrequenz ist. Er kann zwischen 2 und 6 liegen. Der elektrische
Widerstand der zwei in, Serie -liegenden Wicklungen 51 und 52 ist R (Ohm).
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In Serie zu diesem Widerstand wird: eine Impedanz, bestehend aus der
Induktivität Lp (Henry), dem Widerstand Rp (Ohm) und der Kapazität Cp (Farad) geschaltet.
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Die induktive Reaktanz (Blindwiderstand) 6,3 - F - L wird in
derselben Größenordnung wie der Widerstand R der beweglichen Spule gewählt. Der
Koeffizient der elektrischen Resonanz dieser parallel geschalteten Impedanz
wird in derselben Größenordnung wie der mechanische Koeffizient Q, gewählt.
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Wenn der innere Widerstand Rg des elektrischen Schwingungsgenerators
von der gleichen Größenordnung ist wie der Widerstand R, kann die beschriebene parallel
geschaltete Impedanz die mechanische Resonanz kompensieren. Wie .aus der graphischen
Darstellung der Fig. 18 hervorgeht, wird die Kurve der mechanischen Resonanz 121
durch die Kurve der elektrischen Resonanz 122 bis zur Erreichung der Resonanzfrequenz
kompensiert.
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Wenn der innere Widerstand Rg wesentlich kleiner ist als R, kann man
parallel zu dem Widerstand R einen Serienresonanzkreis schalten, bestehend aus der
Induktivität L, (Henry), dem Widerstand R, (Ohm) und der Kapazität C, (Farad). Die
induktive Reaktanz 6,3 - F - L, wird von der gleichen Größenordnung wie ein
Viertel des Widerstandes R gewählt. Sein Resonanzkoeffizient Q, wird in der gleichen
Größenordnung gewählt wie der Koeffizient Q..
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Wenn die beiden Wicklungen 51 und 52 der beweglichen Spule in Gegentakt-Schaltung
miteinander verbunden sind, kann man die Impedanz in zwei symmetrische Hälften unterteilen,
wie es in der Fig. 17 dargestellt ist. Die Widerstände Rp, RS und Ra können veränderbar
sein, um die Kompensierung den verschiedenen mechanischen Dämpfungen anpassen zu
können.
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Entsprechend den Fig. 19 und 2o kann eine geschlitzte und geknickte
Blattfeder als Aufhängung des beweglichen Teiles eines Galvanometers, z. B. nach
dem System Darsonval, dienen. Sie ist in zwei Hälften 131 und 132 unterteilt, die
symmetrisch zu einer Achse 133-133 die senkrecht zu der Achse 134-134 des virtuellen
Zapfens steht, angeordnet sind. In diesem Falle sind die Drehpunkte 135 und 136
durch einen steifen Arm 137 verbunden, der als Träger für den beweglichen Teil und
für die Zeigernadel 138 dienen kann. Die Befestigungspunkte der Blattfedern sind
139 und 140. Der Winkel 141 zwischen den beiden durch die Knickung gebildeten Ebenen
beträgt zweckmäßigerweise 9o°. V-förmige Schlitze sind in die beiden Enden des Armes
137 eingearbeitet.
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Um die Steifigkeit des virtuellen Drehzapfens zu erhöhen, kann man,
entsprechend der Fig.21, kreuzweise vier geschlitzte Lamellen anbringen, oder, entsprechend
der Fig.22, sternförmig drei Flächen, die je aus einer Halblamelle bestehen.
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Falls Schreibvorrichtungen mit verschiedenen Charakteristiken auf
dem gleichen Blatt Papier schreiben sollen, kann man sie entsprechend den Bezugszeichen
151 und 152 in der F ig. 24 anordnen. Da die Länge der Nadeln 153 und 154 verschieden
ist, können diese Schreibvorrichtungen in bezug auf das Schreibpapier 155 hintereinander
angeordnet werden. Damit ergibt sich eine Platzersparnis.
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Zusätzlich zeigen die Fig. 23 bis 25 eine optische Vorrichtung, welche
die diaskopische Projektion der graphischen Darstellung 156 auf einen Schirm gestattet.
Das Papier 155 ist durchsichtig, die Tinte dagegen undurchsichtig. Eine Lichtquelle
157 und ein Kondensator 158 sind im Innern der Vorrichtung 159 hinter dem durchsichtigen
Papier 155 angeordnet. Ein Objektiv 16o befindet sich vor der Vorrichtung 159. Das
Objekt kann mit Hilfe von Scharnieren 161 gelagert sein, wodurch man gegebenenfalls
das Objektiv vom Papier wegklappen kann und die direkte Betrachtung des Diagramms
ermöglicht wird.
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Die Ringe 83, und 83b in Fig. 6, welche die Aufhängung 83 tragen,
bestehen aus elektrisch nicht leitendem Material, wie z. B. einem Kunststoff. Der
Magnet 53 und sein Kern sind elektrisch von der Erde isoliert.
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Gemäß Fig.7 schwingt die Nadel 22 in einer horizontalen Ebene, während
die Ebene 1o1 des Papiers und die vordere Deckplatte 171 mit der Horizontalen einen
Winkel Zoo bilden, der zwischen 9o und 6o° liegt. Dieses bietet verschiedene Vorteile:
Man kann in der horizontalen Ebene stufenförmig mehrere Schreibvorrichtungen anordnen,
deren Nadeln verschiedene Längen haben und deren Träger in der gleichen Nut 9o gleiten
können; die Trotte fließt gleichmäßig in. alle Nadeln; die Ablesung der Diagramme
wird erleichtert.
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Für jede Schreibvorrichtung kann man einen elektrischen Schalter vorsehen,
der es gestattet, die bewegliche Spule entweder mit einer zu messenden Spannung
oder mit einer Wechselstromquelle in Verbindung zu setzen, die den Motor für den
Transport des Papiers speist, letzteres, um eine Zeitmarkierung zu bekommen.
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In den ersten Ausführungsformen der Erfindung diente die als Drehzapfen
wirkende geschlitzte. Feder der Umwandlung der Translationsschwingungen einer beweglichen
Spule in Drehschwingungen der Spitze einer Nadel. Die Richtung der Translationsschwingungen
war senkrecht zu der Achse der Zeigernadel in der Ruhestellung.
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Eine solche Anordnung ist schematisch in der Fig. 26 dargestellt,
die eine Meßvorrichtung 3o1
zeigt, bei der die Richtung 3o2 der
Schwingungen der beweglichen Spule senkrecht zu -der Achse 303 der Nadel in der
Ruhelage steht.
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Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung mit in einer Gruppe
angeordneten Schreibvorrichtungen, die' in der Fig. 27 dargestellt sind, ist die
Richtung 3o5 der Translationsschwingungen der Spule der Meßvorrichtüng 3o6 parallel
zur Achse 307 der Nadel 3o8 in der Ruhelage. Auf diese Weise wird der mit
3ö9 bezeichnete Platzbedarf der Schreibvorrichtung in der Breite (s. Fig.26) auf
den mit 31o bezeichneten Wert reduziert.
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Aus diesem Grunde wird es möglich, eine große Anzahl von Schreibvorrichtungen,
wie sie mit 3o6 und 3M bis 313 bezeichnet sind, nebeneinander ohne übertriebenen
Platzbedarf anzuordnen.
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Die Fig.28 bis 34 zeigen weitere Konstruktionen mit verschiedenen
Verbesserungen des Erfindungsgegenstandes. ' Die .geschlitzte Blattfeder, ,die als
Drehzapfen mit der Achse 32o dient, ist in zwei Hälften 32,1
und
32:2 unterteilt, die symmetrisch zu der Achse 323 der Nadel in der Ruhelage
angeordnet .sind (Fig: 28 und 29). Die beiden Hälften 321 und 322 werden mechanisch
durch das Verbindungsstück 324 -zusammengehalten.
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Es ist zu beachten, daß die Verlängerungen der zueinander rechtwinklig
stehenden Achsen der Hilfszapfen 346 und 348 sich in dem Symmetriezentrum des. virtuellen
Drehzapfens 321, 322 sChneiden, und zwar auf dem Verbindungsstück 324, welches
ein U-Profil in der Ebene der Fig.29 und ein T-Profil in der Ebene der Fig. 31 hat.
Das Teil 324 wird von einer.Bohrung 325 durchsetzt, deren Achse parallel zu den.
Schenkeln des U liegt und in welche das Ende der Nadel 326 eingeschraubt
werden kann. Der mittlere Balken des T verbindet die Kupplungsfeder 327 mit der
Drehzapfen-Feder 321, 322. Während die bewegliche Spule 33o Translationsschwingungen
entsprechend dem Pfeil 328
(Fig. 33) ausführt, vollführt die Nadel
3:26 Drehschwingungen mit vergrößerten Anschlägen. Die Hälften 321 und 322
der Drehzapfen-Feder können um einen Winkel 329 zueinander geknickt sein, der z.
B. zwischen z2 o und 9o° liegt, um die Steifigkeit dieses virtuellen Drehzapfens
mit der Achse 320 sicherzustellen. Jeder der seitlichen Arme; wie z. B: 33.1 des
T-förmigen Stückes 324 ist schräg abgeschni,tten (Fig. 33) und ermöglicht so die
Einspannung einer Hälfte der Drehzapfen-Feder, z. B. 324 mit Hilfe eines Ringes
332, der ebenfalls schräg abgeschnitten ist, und einer Schraube 333.I, Der Teil
334 jeder Hälfte 322 der Drehzapfen-Feder ist mit der Grundplatte 335, mit Hilfe
einer Säule 336, eines schräg geschnittenen Ringes 337, einer Schraube 338 und einer
Schraubenfeder 339 verbunden (Fig. 34).
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Beim Ausführen von Schwingungen, wie der mit Pfeilen versehene Bogen
in Fig. 28 andeutet, reibt sich die Nadel 326 leicht am Zylinder 342. Der Teil der
Nadel, der in reibender Berührung mit dem Zylinder steht, ist durch einen Ring 343
geschützt. .Die Materialien für den Führungszylinder 342 und für den Schätzring
343 werden so gewählt, daß der Reibungskoeffizient ein Minimum wird. So -ist z.
B. der Führungszylinder 342 aus poliertem Stahl oder aus Glas und der Ring 343 aus
Messing oder aus polierter Bronze.
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Der Druck der Nadel 326 gegen die Führung 342 kann genau einreguliert
werden mit Hilfe der Mikrometerschraube 344, die in die Zähne der Grundplatte 335
eingreift, welche mittels des Zapfens 346 drehbar mit der Aufhängevorrichtung verbunden
ist.
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Die Aufhängevorrichtung 345 ist drehbar um den Zapfen 348 mit dem
Träger 347 verbunden. -Der Zapfen 348 bildet die Verlängerung des virtuellen Drehzapfens
mit der Achse 32o und gestattet auf diese Weise die Nullage der Nadel
3:26 zwischen den äußeren Enden des Pfeiles 341 einzuregeln. Die Schraube
349 (Fig. 32), die in der kreisbogenförmigen Nut 35, gleitet, gestattet es,
die Aufhängevorrichtung 3.45 in der gewünschten Lage feshzulegen.
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Die-,Krümmung des Registrierpapiers 352 entsprechend der von der Spitze
der Nadel 326 durchlaufenen Bahn wird durch- die bogenförmigen Führungsstücke 353
und 354 sichergestellt. Das Führungsstück 354 dient gleichzeitig als Stütze für
den Führungszylinder 342.
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Die Nadel 326 ist hohl. Sie enthält einen Draht aus Metall mit der
Achse 355. Dieser Draht dient zum Schließen und zum Öffnen der Nadelspitze. Dieser
Draht ist in einer gekrümmten Hülse 356 geführt und wird durch den Druckknopf 357
betätigt. Die in dem Behälter 358 befindliche Tinte fließt durch das Rohr 359 der
hohlen Nadel 326 zu.
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Im Falle, daß mehrere Schreibvorrichtungen verwendet werden (siehe
Fig. 27), bilden die bogenförmigen Führungen 361 und 362 für das Registrierpapier
323 eine Folge von Kreisbogen. Es sind davon ebenso viele vorgesehen wie Nadeln
308 und 364 bis 366 vorhanden sind.