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Registriergerät zur Messung kurzer Zeiten
Die Entfernungsmessung mit
Schallsignalen, als Beispiel einer Kurzzeitmessung, erfolgt durch Messung der Zeit
zwischen Aussendung eines Signals und der Rückkehr des Echos von dem Körper, dessen
Abstand zu bestimmen ist. Die Aufzeichnung dieser Zeit bzw. der dazugehörigen Entfernung
erfolgt mit schreibenden Geräten, die einen an einem Dreharm, einem umlaufenden
Band od. dgl. befestigten Schreibstift aufweisen, der sich auf einem Teil seiner
Bahn mit gleichförmiger Geschwindigkeit quer über einen Registrierstreifen bewegt
und darauf bei Ankunft des Echos ein Zeichen schreibt. Die Aussendung des Schallsignals
erfolgt gleichzeitig mit oder eine bestimmte einstellbare Zeit vor dem Durchgang
des Schreib stiftes durch die Nullinie der Teilung des Schreibstreifens und wird
bei den bekannten Geräten durch mit dem Träger des Schreibstiftes oder dem Triebwerk
desselben verbundene Nocken, Schleifkontakte oder ähnliches ausgelöst. Auch die
der Zuführung des Schreibstromes zum Schreibstift dienende Schleifbürste ist hierzu
verwendet.
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Vorbedingung einer genauen Zeitaufzeichnung bei einer solchen Anordnung
ist, daß die Zeitdifferenz zwischen Aussendung des Signals und Durchgang der Schreibstiftspitze
durch den Anfangspunkt der Teilung auf dem Registrierstreifen einen genau -bekannten,
vorbestimmten Wert hat.
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Gleichmäßigen Lauf des Triebwerkes mit der vorgeschriebenen Umdrehungsgeschwindigkeit
vorausgesetzt, kann diese Zeitdifferenz sich unbeabsidhtigt ändern durch Veränderung
der Glieder, die die mechanische Zuordnung der die Signalauslösung erzeugenden Teile
und des Schreibstiftes bewirken, wie z. B. durch Lose im Getriebe, un gleichmäßige
Dehnung des umlaufenden Bandes od. dgl.; ferner durch Abnutzung der mechanischen
oder elektrischen Mittel, wie Nocken, Kontakte usw., die der Auslösung des Senders
dienen; zuletzt und nicht am wenigsten durch Abnutzung des Schreibstiftes, z. B.
wenn dieser aus einem die Schreibfläche federnd berührenden Dra;ht besteht, der
mit der Bewegungsrichtung einen spitzen Winkel einschließt. Besonders wenn die Auslösung
zu einem Zeitpunkt erfolgt, wo der Schreibstift das Registrierpapier noch nicht
berührt, ist es schwierig, die Abweichung festzustellen und zu korrigieren. Diese
Schwierigkeiten sind noch größer, wenn während eines Umlaufes des Schreibstiftträgers
mehrere Signale in z. B. gleichmäßigen Abständen ausgesandt werden sollen und entsprechend
die Aufzeichnungen der rückkehrenden Signale mittels mehrerer Schreibstifte erfolgen,
die während einer Umlaufperiode nacheinander über den Schreibstreifen laufen. In
diesem Falle ist jedem Stift eine Signalauslösung zugeordnet, die eine ganz bestimmte
einstellbare Zeit vor dem Durchgang der Schreibspitze des Stiftes durch die Anfangslinie
der Teilung betätigt werden muß, welche Zeit außerdem für alle Schreibstifte genau
den gleichen Wert haben muß. Wird für diese Zeit ein anderer Wert eingestellt, um
die Breite des Schreihstreifens einem anderen Entfernungsmeßbereich entsprechen
zu lassen, so müssen alle Signalauslösungen in genau dem gleichen Maße verstellt
werden, was sehr hohe Anforderungen an die mechanische Genauigkeit der Verstelleinrichtung
stellt. Ungleichmäßige Abnutzung der Schreibstifte macht von Zeit zu Zeit eine Nachstellung
der einzelnen Auslösevorrichtungen notwendig, die schwierig und zeitraubend ist
und unter Umständen besondere Hilfsgeräte erforderlich macht.
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Alle diese Nachteile werden nach der Erfindung vermieden, indem bei
einem schreibenden Meßgerät die die Aufzeichnung bewirkende Spitze des oder der
an einem gleichmäßig bewegtem Träger angebrachten Schreibstifte gleichfalls zur
Auslösung der Signale, die den Anfang der zu messenden Zeitspanne kennzeichnen,
benutzt wird. Diese Auslösung erfolgt vorzugsweise durch längs der Schreibstiftbahn
angeordnete elektrische Kontakte.
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In diesem Falle ist der Schreibstift zeitweise gleichzeitig oder abwechselnd
einTeilverschiedener Stromkreise, nämlich des der Erzeugung von Aufzeichnungen und
des der Auslösung von Signalen dienenden.
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Wegen der üblichen Schrägstellung des Schreibstiftes wird man darauf
achten, daß bei der Signalauslösung seine Schrägstellung,.auf den Schreibstiftträger
bezogen, die gleiche ist, wie bei der Aufzeichnung von Signalen. Andernfalls würden
bei Abnutzung des Schreibstiftes und daraus folgender Änderung seiner Schrägstellung
Auslöse- und Aufzeichnungszeitpunkt sich nicht genau um den gleichen Betrag verschieben.
Bei flach geneigtem Schreibstift ist der durch wechselnde Schreibstiftneigung mögliche
Fehler allerdings verhältnismäßig gering.
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Durch die Maßnahme nach der Erfindung ist die Unveränderlichkeit
des Zeitabstandes zwischen der Auslösung des- Anfangssignals und dem Durch gang
der Schreibstiftspitze durch eine bestimmte Linie der. Teilung auf dem Schreibstreifen
sogar bei Auswechseln des Schreibstiftes gegen einen anderen gewährleistet. Als
Ausführungsbeispiel eines schreibenden Zeitmessers nach der Erfindung ist ein Lotgerät
beschrieben.
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Abb. I zeigt ein registrierendes Echolotgerät, bei dem die Signalauslösung
durch Kontaktgabe der Schreibstiftspitze bewirkt wird, Abb. 2 die dazugehörige Schaltung,
Abb. .3 eine Abwandlung dieser Schaltung.
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Das in Abb. I dargestellte Gerät hat einen durch die Päpierbreite
gegebenen Ent£ernungsaufzeichnungsbereich von 100 m. Durch Umschaltung des Auslösekontaktes
kann zwischen den Entfernungsbereichen. von o bis 100 und 100 bis 200 m gewählt
werden. Im ersten Fall erfolgt die Signalauslösung bei Durchgang des Schreibstiftes
durch die Nulllinie der Teilung oder ganz kurz vorher, im zweiten um die 100 m entsprechende
Zeit früher. Ein Umlauf des Bandes entspricht 500 m. Die Signalauslösung erfolgt
in Zeitabständen entsprechend 250 m.
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Ein endloses Band I, z. B. aus Gummi, läuft über zwei drehbare Rollen
2 und 3, deren erste mit gleichbleibender Umdrehungszahl pro Sekunde von einer Achse
4 angetrieben wird. An seitlich überstehenden Haltern 5, 8, die die Länge des Bandes
in zwei gleiche Hälften teilen, sind Schreibstifte in Form federnder Drähte 6, 9
befestigt, die mit Schleifbürsten 7; I0, ebenfalls in Form federnder Drähte, leitend
verbunden sind. Die Schreibstifte laufen auf einem Teil ihres Weges quer über einen
Registrierstreifen 15 aus elektrisch leitendem Papier, das z. B. mit einer Schicht
eines geeigneten Halibleiters, wieBleithiosulfat, überzogen sein kann, auf der bei
Stromdurchgang sichtbareAufzeichnungen erzeugt werden. Der Streifen 15 bewegt sich
langsam. in Pfeilrichtung über eine leitende Platte I6, die der Ableitung des von
dem Schreibstift durch das Papier fließenden Schreibstromes dient.
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An zwei Stellen, am Anfang des auf dem Streifen I5 verlaufenden Bahnteiles
sowie an einer auf der Umlaufbahn um etwa die Papierbreite dazu vorverlegten Stelle,
laufen die Schreibdrähte 6, 9 über kurze Kontaktstreifen 11, I3, während die Schleifdrähte
7, 10 mit den längeren Kontaktstreifen I2, 14 Kontakt machen. Der Streifen I2 ist
überdies so lang ausgeführt, daß die Schleifdrähte 7, 10 während des ganzen Überlaufs
eines Schreibdrahtes über den Steifen 15 damit Kontakt machen.
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Die Schaltung ist in Abb. 2 dargestellt. Die Schreibstiftträger bewegen
sich längs der strichpunktierten Linie 20, die ihrer in Abwicklung dar-
gestellten
Umlaufbahn entspricht. Zur Erzeugung eines Schallimpulses ist ein magnetostriktiver
Schwinger 21 vorgesehen, der durch Entladung eines über einen Widerstand 22 geladenen
Kondensators 23 durch seine Wicklung und über die Gasentladungsröhre 24 hetätigt
wird. Die Zündung der Röhre erfolgt, indem an die Außenelektrode 25 eine hohe Spannung
gelegt wird, und zwar in folgender Weise: Bei der gezeichneten Stellung des Schalters
28 sdhließt z. B. der Schreibstift 6, ehe er auf das Papier aufläuft, über 7, I2
sowie II den Primärstromkreis des Übertragers 26 für die Stromquelle 27. Beim Ablaufen
der Spitze des Schreibdrahtes 6 von 11 wird der Strom plötzlich unterbrochen, und
es entsteht eine hohe Spannung in der Sekundärwicklung des übertragers 26, die der
Zündelektrode 25 zugeführt wird. Das Ablaufen des Schreibdrahtes von dem Kontakt
11 auf die Fläche des Papiens erfolgt gleichzeitig mit- dem Durchgang des Schreibstiftes
durch den Anfangspunkt der Teilung auf dem Streifen unabhängig davon, wie lang der
Schreibstift ist oder an welcher Stelle des Bandes er befestigt ist. Zur Messung
größerer Zeiten bzw. Entfernungen, die den durch die Breite des Schreibstreifens
gegebenen Meßbereich überschreiten würden, wird der Schalter 28 umgelegt. Die Auslösung
des Signals erfolgt dann schon zu einem früheren Zeitpunkt zwischen I3 und 14 und
ebenfalls in bezug auf die Teilung des Schreibstreifens unabhängig von der Länge
des Schreibdrahtes oder dem genauen Ort seiner Befestigung an dem Bands.
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Ein Plättchen 29 aus Isoliermaterial verhindert einen direkten Stromübergang
von 11 nach 15.
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Die Reihenschaltung von Kondensator und Widerstand 30 dient der Unterdrückung
des Unterbrechungsfunkens.
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Das eine gewisse Zeit nach Aussendung eines Signals zurückkehrende
Echo wird von einem als akustisch elektrischen Wandler dienenden Empfangsschwinger
31 aufgenommen, in einem Verstärker 32 verstärkt und mittels eines Ausgangsübertragers
33, dessen Sekundärwicklung einseitig an Erde liegt, über einen Kondensator 34 auf
die Schiene 12 gegeben. Von dieser wird der Schreibstrom durch 7 bzw. 10 abgenommen
und fließt über 6 bzw. 9 zum Registrierstreifen I5 unter Erzeugung einer Aufzeichnung
und danach über I6 zur Erde.
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In Abb. 3 ist eine andere mögliche Schaltung dargestellt, bei der
der Auslöse- und Schreibkreis weitgehend voneinander getrennt sind.
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Bei der gezeichneten Stellung eines Schalters 42 schließen z.B. Schreib--und
Schleifdraht 6, 7 beim Auflaufen der Spitze des Schreibdrahtes auf einen schmalen
Kontaktstreifen 38 über einen Kontaktstreifen 39, einen Kondensator 44 und einen
Übertrager 46 den Stromkreis einer Stromquelle 43, wodurch in der Sekundärwicklung
des Übertragers ein Spannungsstoß erzeugt wird, der der Zündelektrode 25 des Gasentladungsrohres
24 zugeführt wird. Nach Offnen des Stromkreises durch Ablaufen der Schleiidrähte
6, 7 von den Kontaktstücken 38, 39 entlädt sich der Kondensator 44 über den Widerstand
45. Durch den Schalter 42 kann der Auslösezeitpunkt vorverlegt werden. Die Schließung
des Kreises der Quelle 43 erfolgt dann über Kontakte 40, 41.
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Der Schreibstrom wird über einen Ubertrager 36 einer Schiene 37 zugeführt,
von wo ihn die Schleifdrähte 7 bzw. IO abnehmen.
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Mit dieser Schaltung kann auch die Auslösung des Signals durch Auflaufen
der Spitze des Schreibstiftes auf den Registrierstreifen bewirkt werden.
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Der nach Abb. 3 an das Kontaktstück 38 geführte Draht wird dann mit
I6 verbunden. Voraussetzung ist eine ausreichende Leitfähigkeit des Papiers. Es
kann z. B. solches verwendet werden, das mit einer dünnen Metallschicht überzogen
ist, in der der Schreibstrom durch Fortbrennen der Schicht Aufzeichnungen erzeugt.4ur
Einstellung des Auslösezeitpunktes kann man den Schreibdraht von einem verstellbaren
Isolierplättchen ab- und auf das Papier auflaufen lassen.
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Das Signal kann auch ausgelöst werden durch Hinweggleiten der Spitze
eines aus magnetisierbarem Material bestehenden Schreibstiftes über die Pole eines
Magneten mit einer Induktionsquelle.
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Die eigentliche. Signalgabe kann auch z. B. durch eine Kippschaltung
um eine gewisse Zeit gegenüber dem Auslöseimpuls verschoben werden, z. B. um die
Auslösekontakte an einer konstruktiv günstigen Stelle anordnen zu können oder auch
um durch Veränderung der Verzögerungszeit den Meßbereich zu verschieben. Eine Kippschaltung
kann auch verwendet werden, um mittels des Schreibstiftes einen Röhrengenerator,
z. B. zur Anregung eines Schallsenders, für eine bestimmte kurze Zeit einzuschalten.
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Die Signalauslösung kann durch die verschiedensten Schaltungen, abweichend
von den dargestellten, bewirkt werden, unter anderem auch durch Gittersteuerung
von Elektronen röhren.
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Die Erfindung kann auch Anwendung finden bei Schreibgeräten, bei
denen die Bewegung des Schreibstiftes nicht periodisch erfolgt, sondern willkürlich
ausgelöst wird; auch bei solchen, bei denen der Schreibstift sich auf einer Bahn
hin- und zurückbewegt und nur während des mit gleichmäßiger Geschwindigkeit erfolgenden
Hinlaufes Aufzeichnungen vorgenommen werden.
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Die Erfindung ist nicht beschränkt auf Echolotgeräte, sondern kann
bei schreibenden Kurzzeitmessern aller Art Anwendung finden.