DE965519C - Mit einer Fluessigkeit schreibender Oszillograph - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM Ϊ3. JUNI 1957

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Die Erfindung betrifft einen. Oszillographen, der mit einer Flüssigkeit schreibt, auf welche ein elektrisches oder magnetisches Feld einwirkt. Der Vorteil eines solchen Oszillographen besteht darin, daß das aufgezeichnete Diagramm sofort lesbar ist und keiner Entwicklung bedarf. Wichtig ist dabei, daß man nach Möglichkeit ein bewegliches Meßorgan vermeidet, weil dieses durch, seine Trägheit nur die Aufzeichnung geringer Frequenzen zuläßt. So ist es z. B. bekannt, den aus einer stillstehenden Düse austretenden Strahl magnetisch leitfähig zu machen, so daß er unter der Einwirkung eines quer zu ihm gerichteten Feldes aus der geraden Bahn abgelenkt wird.

Die Erfindung befaßt sich mit einer anderen Art Beeinflussung der austretenden Schreibflüssigkeit.

Sie besteht -erfindungsgemäß darin, daß sich durch Einwirkung eines magnetischen oder elektrischen Feldes auf die Schreibflüssigkeit deren Austrittsfähigkeit aus der Schreibdüsenjnündung ändert. Die magnetische oder elektrische Beeinflussung der Viskosität oder Austrittsfolge der Schreibflüssigkeit ist insofern besser geeignet zur Beeinflussung des aufzuzeichnenden Bildes, als die Beeinflussung bei ruhender Flüssigkeit erfolgt. Dazu im Gegensatz steht die bekannte Ausführung, bei welcher der mit großer Geschwindigkeit austretende Strahl durch ein magnetisches Feld abgelenkt werden soll. Eine Ablenkung des austretenden Strahles ist deswegen schwer möglich^ weil die Strahlgeschwindigkeit sehr groß and infolgedessen die Möglichkeit der Beeinflussung durch ein magnetisches Quer-

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feld außerordentlich klein ist. Die bekannte Anordnung ist also sehr unempfindlich. Die neue Anordnung vermeidet diesen Nachteil, indem die Beeinflussung nicht nach dem Austritt aus der Düse sondern auf die fast stillstehende Flüssigkeit vor ihrem Austritt aus der Strahldüse ausgeübt wird Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß sich durch Einwirkung eines magnetischen oder elektrischen Feldes auf die Schreibflüssigkeit deren Austrittsf ähigkeit aus der Schreibdüsenmündung ändert. Es kann z. B. die Abhängigkeit der Viskosität der Schreibfiüssigkeit von einem magnetischen oder elektrischen Feld ausgenutzt werden, indem das elektrische Feld oder das magnetische Feld in Abhängigkeit vom Meßwert die Schreibflüssigkeit verdickt und dadurch ihr Austreten aus der Mündung verlangsamt oder ganz abdrosselt. Es ist dabei möglich, die Anordnung so zu treffen, daß die Flüssigkeit in Tropfenform vor der Austrittsmündung steht und daß die vor der Austrittsmündung vorbeibewegte Registrierfläche im Vorbeistreifen den Tropfen fortnimmt. Es ist aber auch möglich, die Anordnung so auszuführen, daß der vor der Mündung sich bildende Tropfen der Schreibflüssigkeit durch einen Luftstrahl auf die Schreibfläche getragen wird.

In einer besonderen Ausfühi^agsform hat die Austrittsmündung die Breite der Registrierfläche, und das steuernde Feld, das vom Meßwert abhängig· ist, hat eine solche Verteilung, daß abhängig vom Meßwert an einer bestimmten Stelle innerhalb der Mündungsbreite das Feld den Betrag Null hat. An dieser Stelle dann ist eine Flüssigkeit nicht verdickt und kann leicht austreten, während auf.der übrigen Breite der Mündung das magnetische oder elektrische Feld den Austritt der Flüssigkeit verhindert. Diese Anordnung mit breiter Mündung ist auch anwendbar, wenn man einen. Luftstrahl anwendet, um die Schreibflüssigkeit auf die Registrierfläche zu tragen. Um die Ausführungsform mit der breiten Mündung zu verwirklichen, kann, beispielsweise ein elektrisches Feld über die Breit© so verteilt sein, daß normalerweise in der Mitte die Feldstärke Null ist, während die Feldstärke an den beiden äußersten Kanten je den höchsten Betrag positiv oder negativ erreicht. Durch die Überlagerung einer Zusatzspannung, die vom Meßwert abhängt, wird dann die Stelle, an welcher das elektrische Feld Null ist, nach der positiven oder nach der negativen Seite verlagert, woraus, sich ergibt, daß die Registrierung jetzt statt in der Nullinie mehr oder weniger nach rechts oder links ausweichend entsteht. So entsteht elin Diagramm üblichen Aussehens, bei welchem die Meßamplitude durch Abweichein von der Nullinie kenntlich gemacht wird.

Zur Erläuterung der Erfindung dienen einige Figuren, die aber nur als Beispiel für das Wirkungsprinzip anzusehen sind, ohne daß die Erfindungdeshalb irgendwie auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt sein soll.

Die Erfindung beruht auf der Ausnutzung der sogenannten magnetischen oder elektrischen Tinten.

Dieser Begriff ist ähnlich gebildet wie der einer magnetischen oder elektrischen Flüssigkeit; solch eine Tinte stellt z. B. eine Suspension öines feinen Eisenpulvers oder dielektrischer Paitikelchen oder Pigmente dar, die in eine isolierende Trägerflüssigkeit, beispielsweise öl, eingebracht sind. Wenn ein magnetisches oder elektrisches Feld gebildet wird, ziehen sich die einzelnen Partikelchen gegenseitig an und bilden eine mehr oder weniger starke Kette oder Faserschicht, so daß die Tinte dickflüssig wird. Mit anderen Worten, die Viskosität der magnetischen, und elektrischen Tinte ist abhängig von dem magnetisierenden oder polarisierenden Feld- Diese Abhängigkeit der Viskosität ist eine Eigenschaft von bestimmten Suspensionen, die man schon kennt, z. B. Blut, in welchem die Blutpartikelchen als feinverteilte dielektrische Partikelchen wirken, wobei das Serum die isolierende Trägerflüssigkeit darstellt. Es sind schon, seit einer Reihe von Jahren kolloidale Suspensionen bekannt, welche diese Eigentümlichkeit der Viskosität ebenfalls zeigen, z. B. Suspensionen, von Stärke, Kalkstein oder seine Ableitungen, Gips,. Flußspat, Graphit, Magnesiumoxyd, unter Umständen Kaffeepulver in dünnflüssigem Transformatorenöl, Paraffinöl, Olivenöl, Mineralöl, Silikonöl usw. Eine brauchbare magnetische Tinte ergibt z. B. ein feinverteiltes Eisenoxyd oder Ferrit in Silikonöl. Man kann, die bekannte Wirksamkeit der Tinten noch verbessern durch Zugabe eines geeigneten Farbstoffes in die Trägerflüssigkeit.

In dem Ausführungsbeispiel in Fig. 1 ist eine Metalldüse 1 vorgesehen, die in zentrischer Anordnung eine Elektrode 2 enthält. Die Düse ist mit elektrischer Tinte gefüllt. Die Höhe des Tintenvorrates in. einem Reservoir 3 ist dieselbe wie die der öffnung der Düse 1. Die Folge davon ist, daß die elektrische Tinte vor der Mündung der Düse einen feinen Tropfen 4 bildet. Das Registrierpapier 5 wird von zwei Walzen 6 und 7 zugeführt, so daß es den Meniskus des Tropfens 4 eben berührt. Bei Bewegung des Registrierstreifens. 5 ergibt sich dann eine gleichmäßige Spur auf dem Registrierstreifen. Sobald eine Spannung zwischen der Düse 1 und dem in ihrem Zentrum liegenden Draht 2 erzeugt wird, verdickt sich die Tinte in der Düse, so daß die Spur auf dem Schreibpapier abreißt. Diese Wirkung wird noch dadurch unterstützt, daß der Tropfen infolge der Elektrostriktion sich etwas zurückzieht. Da nun der Grad der Verdickung und der Zurückziehung des Meniskus des Tropfens 4 proportional der angelegten Spannung ist, gibt also die auf dem Papier niedergeschriebene Spur das aufzuzeichnende Signal in Form von Schwankungen seiner Dichte wieder. Damit diese Schwankungen auch im Vorzeichen richtig werden, ist es notwendig, daß dem von dem Transformator 9 ;elieferten Signal eine Vorspannung überlagert wird, die in diesem Beispiel eine Batterie 10 liefert. Die Vorrichtung ist ein einfacher und wirkungsvoller Oszillograph mit einer Tin.tenschrift, weil der einzige vom Meßwert abhängige bewegliche Teil in dem äußerst kleinen Tropfen 4 besteht. Iu-

folgedessen liegt die Frequenzgrenze für einen auf dieser Grundlage aufgebauten Oszillographen erheblich höher als bei anderen Tintenschreibern.

Die Wirksamkeit und die Güte der Aufzeichnung auch bei höheren Frequenzen ist verbessert bei einer in Fig. 2 dargestellten Anordnung. Diese weicht von dem vorangehenden Beispiel insofern ab, als kein unmittelbarer Kontakt zwischen der Tinte • . einerseits und der Schreibfläche andererseits vorhanden ist. Im Gegenteil, die Schreibfläche 5 und die Mündung 1 sind nicht gegeneinander gerichtet. Allerdings ist der Abstand zwischen beiden in der Fig. 2 im Interesse einer deutlichen Wiedergabe erheblich übertrieben. Die Düse 1 arbeitet bei dieser Anordnung mit einer Luftdüse 11 zusammen, so· daß die,¹ ganze Anordnung als Zerstäuber wirkt, durch welchen ein feiner Strahl der Tinte auf den Registrierstreifen getragen wird. Die Menge der auf den Registrierstreifen übertragenen Tinte und die Dichte der Aufzeichnung ist bei dieser Anordnung wie in Fig. 1 durch die angelegte Meßspannung gesteuert. Die Strichbreite wird mit Hilfe einer elektrischen Beschleunigung der Partikelchen durch ein kräftiges Feld zwischen dem Zerstäuber einerseits und dem Registrierstreifen andererseits vermindert. Dieses Beschleunigungsfeld erzeugt beispielsweise in Fig. 2 eine Hochspannungsbatterie 12.

Die beiden beschriebenen Beispiele behandeln nur eine Niederschrift, bei welcher die Dichte der Schriftlinie geändert wird, wie beispielsweise bei der Sprossenschrift des Tonfilms. Die Erfindung dagegen sieht auch zusätzliche Mittel vor, um dief Spur von einer Nullinie nach der Seite abweichen zu lassen. Das steuernde Signal erzeugt dann ein Diagramm in der allgemein üblichen Form der Oszillogramme. Da eine elektrostatische Ablenkung des Strahles, der vom Zerstäuber in Fig. 2 austritt, zu gering sein würde, ist die Vorrichtung so abgewandelt worden, wie in Fig. 3 erläutert ist. Im Interesse der Klarheit ist nur das Düsensystem und der damit zusammenhängende Stromkreis ge^ zeigt, während das Reservoir und die Schreibfläche nicht dargestellt sind. Das neue Düsensystem ist gegenüber Fig. 1 dahingehend abgewandelt, daß es sich auf die ganze Breite der Registrierbahn erstreckt. Die neue Düse hat die Form eines Keiles, und die Tinte kann' auf der ganzen Länge in Tröpfchenform austreten. Die Düse besteht zweckmäßig aus isolierendem Material, z. B. aus keramischem Material und enthält zwei Elektroden 31 und 32 in der Nähe seiner Mündung. Die Elektrode 31 ist ein Metallstreifen, die Elektrode 32 ist ein Halbleiter. Eine¹ Batterie 33 erzeugt einen gleichmäßigen Spannungsabfall von beispielsweise 200 V längs der gesamten Elektrodenlänge der Elektrode 32. Wenn der Mittenanschluß 34 der Batterie 33 geerdet oder mit der Elektrode 31 verbunden ist, hat das elektrische Feld längs der Oberkante der Mündung die Verteilung, die in Fig. 4 wiedergegeben ist. An beiden. Enden der Düse herrscht die größte Feldstärke von + 100 V dividiert durch die halbe Länge der Düse. In der Mitte der Mündungsbreite ist die Potentialdifferenz Null. Dadurch kann in der Mitte, wo kein elektrisches Feld die Tinte verdickt, die Tintenflüssigkeit austreten, während dlies außerhalb der Mitte wegen der erhöhten Viskosität, welche die Tinte dort hat, nicht möglich ist. Im übrigen ist die Wirkungsweise der Anordnung grundsätzlich die gleiche wie bei Fig. 1.

Wenn eine Meß spannung, die von dem Eingangstransformator 35 zugeführt wird, zwischen die Elektrode 31 und das Zentrum 34 der Batterie 33 gelegt wird, ergibt sich eine andere Feldverteilung für die Mündung, welche in Fig. 5 dargestellt ist. Der Punkt, an welchem das Feld Null ist, ist in diesem Beispiel nach der negativen Seite verschoben. Es ist leicht einzusehen, daß diese Verschiebung A χ der aktiven Stelle der Mündung nur proportional dem steuerenden Meßwert Δy ist und ebenso seiner Polarität folgt, während die Batterie 33 als eine doppelpolige Vorspannung wirkt. Auf diese Weise ist die ursprüngliche Modulation der Dichte umgewandelt in eine Modulation der seitlichen Ablenkung in der Z-Richtung. Die sich ergebende Aufzeichnung gibt den steuerenden Meßwert in der üblichen Oszillogrammdarstellung wieder.

Diese Anordnung ist auch in Verbindung mit einer Anordnung nach Fig. 2 verwendbar. Der in die Breite erstreckten Mündung entspricht dann eine gleichartige Form des Zerstäubers. Mit anderen Worten, der Oszillograph, der in Fig. 3 erläutert ist, kann auch mit der Anordnung nach Fig. 2 verwendet werden,.

In sinngemäßer Abwandlung kann an Stelle der elektrischen Wirkung auch eine magnetische Wirkung angewendet werden, wobei die Tinte eine magnetische Tinte sein muß und die elektrischen Felder durch magnetische Felder ersetzt werden.

Claims (7)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Mit einer Flüssigkeit schreibender Oszillo- *°5 graph, dadurch gekennzeichnet, daß sich durch Einwirkung eines magnetischen oder elektrischen Feldes auf die Schreibflüssigkeit deren Austrittsfähigkeit aus der Schreibdüsenmündung ändert.

2. Oszillograph nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Viskosität der Schreibflüssigkeit durch den aufzuzeichnenden Meßwert ändert.

3. Oszillograph nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schreibflüssigkeit in Tropfenform vor der Austrittsmündung steht und sich in Abhängigkeit vom Meßwert durch, ein magnetisches oder elektrisches Feld verdickt.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Luftstrahl die Schreibflüssigkeit auf die Registrierfläche trägt.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn-

zeichnet, daß die vorbeibewegte Registrierflache die Schreibflüssigkeit von der Austeittsmündung fortnimmt.

6. Oszillograph mit einer Schreibflüssigkeit nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß sich die Austrittsmündung über die gesamte Registrierbreite erstreckt und daß das steuernde Feld an einer von dem Meßwert abhängigen Stalle innerhalb der Mündungsbreite verschwindet.

7. Oszillograph nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektrisches Feld über die Breite der Austrittsmündung gleichmäßig verteilt und in der Mitte Null ist, solange nicht vom Meßwert eine Zusatzspannung überlagert ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen