DE968104C

DE968104C - Elektrische Einrichtung zur Umwandlung von Messwerten in ziffernmaessige Anzeige und/oder Registrierung

Info

Publication number: DE968104C
Application number: DESCH11344A
Authority: DE
Inventors: Karl Raehmer
Original assignee: Carl Schenck Maschinenfabrik GmbH
Current assignee: Carl Schenck AG
Priority date: 1952-12-23
Filing date: 1952-12-23
Publication date: 1958-01-16

Description

Elektrische Einrichtung zur Umwandlung von Meßwerten in ziffernmäßige Anzeige und/oder Registrierung Die Erfindung betnifft eine elektrische Einrichtung zur Umwandlung von Meßwerten und zliffernmäßige Anzeige und/oder Registrierung durch Erzeugung eines mehrphasigen, vom beswegten Meßglied gesteuerten Wechselstromes (z.B. Drehstrom), der den Antriebsmotor für ein oder mehrere Anzeige-und/oder Registrierwerke speist, so daß deren Bewegung synchron mit der Bewegung des Meßglicdes erfolgt.
Für die Meßwertübertragung auf Druck- bzw.
Anzeigwwerke ist anzustreben, die Ziffernrollen der Werke synchron mit der Bewegung des Meßgliedes anzutreiben. Hierfür ist bisher keine befriedigende Lsung gefunden worden. Zwar kennt man bereits für die Ermittlung eines bestimmten Meßwertes elektrisch oder mechanisch betätigte Nachlauftaster, die entsprechend der Einspiellage des Meßgliedes angehalten werden. Die hierbei zurückgelegte Wegstrecke ist nämlich verhältnisgleich zu dem ermittelten Meßwert, und die Bewegung des Nachläufers läßt sich daher zum Antrieb eines Anzeige- oder Druckwerkes benützen. Dieses Verfahren besitzt aber erhebliche. Nachteile. Das Meßglied muß erst einspielen, d. h. zur Ruhe kommen, ehe die Abtastung beginnen kann. Dies bedeutet, daß die Gesamtzeit eines Meßtaktes sich aus Einspielzeit des Meßgerätes und Abtastziet zusammensetzt. Bei Verwendung eines mechanischen Abtastgliedes ist außerdem ein zusätzlicher Aufwand zum Festklemmen des Meßgliedes erforderlich Darüber hinaus birgt diese Art der Abtastung Fehlermöglichkeitne, wenn die Abtastung schon eingeleitet wird, bevor das Meßglied zur Ruhe gekommen ist.
Von der Technik der elektrischen Fernübertragung her sind Einrichtungen bekannt, bei denen die Umwandlung des Meßwertes durch Erzeugung eines mehrphasigen, vom bewegten Meßgllied gesteuerten Wechsel. stromes stattfindet, der den An triebsmotor von Registrierwerken speist, so daß deren Bewegung synchron mit der Bewegung des Meßgliedes erfolgt. Diesen Einrichtungen fehlt jedoch sowohl die erforderliche Rückwirkungsfreiheit als auch wegen der den Gebersystemen anhaftenden Reibung die Genauigkeit, die für die Übertragung der Meßwerte empfindlicher Meßeinrichtungen, z. B. Waagen, gefordert werden muß.
Bei der Erfindung werden diese Nachteile dadurch vermieden, daß der Wechselstrom zum Antrieb von Anzeige-bzw. Registrierwerk mit Hilfe von Fotozellen erzeugt wird, die hinter Öffnungen angeordnet sind, auf. die eine sinusförmige Beleuchtungskurve eines mit dem Meßglied verbundenen Diapositivs mittels eines Linsensystems abgebildet wird, so daß bei Bewegung des Meßgliedes die Leuchtdichte in den Öffnungen periodisch schwankt.
Der Vorteil der Einrichtung nach der Erfindung liegt unter anderem in der Möglichkeit, von Meßgliedern, die periodisch in eine Einspiellage einpendeln, schnell eine ziffernmäßige Anzeige undi oder Registrierung der Meßwerte zu bekommen.
Bei der Einrichtung nach der Erfindung erfolgt dabei die Umwandlung rückwirkungsfrei auf das Meßglied, beispielsweise wird das Neigungspendel einer Waage durch die synchron mitlaufende Meß wertumwnadlungseinrichtung nach der Erfindung weder gedämpft, noch sonst jrgendwie in seinen Bewegungen beeinflußt. Die Bewegungen des Antriebsmotors des Druckt- und Registrierwerks folgen dabei mit großer Genauigkeit denen des Meßgliedes, wobei die große Genauigkeit vo allem durch scharfe und vergrößerte Abbildung der sinusförmigne Beleuchtungskurve erzielt wird. Diese Genauigkeit ist immer dann erforderlich, wenn das Meßglied selbst sehr genau ist und durch den Druck- oder Registrierovrgang selbstverständlich keine nennenswerten zusätzlichen Ungenauigkeiten entstehen dürfen. Die Einrichtung nach der Erfindung wandelt selbst die Wägeergebnisse von Neigungswaagne, die mit einigen zentel Promille Genauigkeit gemessen werden, mit derselben Genauigkeit in eine entsprechend genaue ziffernmäßige Anzeige und/oder Reigstrierung um.
Diese Genauigkeit kann auch nicht mit Hilfe der von der Praxis dedr Zählereichung her bekannten fotoelektrischen Wechselstromerzeugungseinrich0 tungen erreicht werden. Diese Einrichtungen bestehen aus einer Lichtquelle, einer Fotozelle und einer im Strahlengang rotierenden Scheibe, die entweder als Lochscheibe den Srtrahlengang in angenähert sinusförmigem Rhythmus unterbricht und freigibt oder als mit reflektierenden Plättchen versehene Scheibe das gleiche bewirkt. Der hierbei erzeugte Wechselstrom wird nach Verstärkung einem Synchronmotor zugeführt. Die Genauigkeit, mit der dieser Synchronmotor den Bewegungen des Meßgliedes, in diesem Fall denen der Lochscheibe folgt, ist abhängig von der Genauigkeit, mit welcher die Sinusform des Wechselstroms verwTilrkliicht wird.
Bei der Einrichtung nach der Erfindung ist diese Genauigkeit, wie schon erwähnt, dadurch gewährleistet, daß die sinusförmige Beleuchtungskurve eines mit dem Meßglied verbundenen Diapositivs scharf und vergrößert auf die Ebene der Öffnungen abgebildet wird, hinter denen die Fotozellen angeordnet sind. Diese genaue Sinusform der Kurve des zeitlichen Lichtwechsels läßt sich mit Öffnungen, die an einer Lichtquelle vorbeigleiten, niemals erzielen.
Um die weiteren In den Patentansprüchen zum AUsdruck gebrachten Merkmale der Erfindung zu erläutern, ist das erfindungsgemäße Übertragungsprinzip am Beispiel einer Neigungswaage in der Zeichnung schematisch dargestellt, und zwar zeigt Abb.1 die Abtastvornichtung mit Druckwerk, Abb.2 einen Ausschnitt aus der Leuchtskala, Abb. 3 die. Anordnung der Blenden, Abb.4 ein Diagramm des erzeugten Drehstromes, Abb.5 eine Einrichtung zur optischen Ziffernanzeige.
Auf dem Pendel I einer Neigungswaage ist ein Diapositiv 2 befestigt, das eine Sinuskurve 3 (Abb. 2) trägt, deren Wellenlänge der Meßgenauigkeit bzw. der ANzahl der gewünschten Druckstufen der Waage entspricht. Der Abstand von Wellenbberg zu Wellenkberg dieser Kurve ist in drei gieiche Teile geteilt (Abb. 3), und an diesen Stellen sind schlitzartige Örrnungen 51, 52, 53, die aus einer Blandscheibe 50 ausgespart sind, vorhanden. Diese Öffnungen werden von einer Beleuchtungseinrichtung 40 über einen Kondensor 41 und ein Objektiv 42 ausgeleuchtet (Abb. 1). Zwischen Kondensor und Ojbektiv schwingt das Diapositiv 2 mit der Sinuskurve 3, so daß diese auf die Blende 50 abgebildet wird und die Leuchtdichte in den Blendöffnungen 51, 52, 53 sich bei Bewegung des Pendels sinusförmig ändert. Hinter den Öffnungen sind Fotozeltlen 6I, 62, 63 angeordnet, deren Fotostrom praktisch proportional der Leuchtdichte der Blendenöffnungen ist. In den Fotozellen entsteht also ein sinusförmiger, jeweils um 120° phasenverschobener Wechselstrom (Drehstrom). Jede einzelne Phase dieses Stromes wird von je einem zugeordneten Verstärker 71, 72 und 73 verstärkt. Außerdem wird eine dem mittleren Spannungswert entsprchende, negative Gleichspannung überlagert, so daß das Sltrombilld nach Abb. 4 entsteht.
Dieser Strom betätigt den Synchronmotor 9.
Die rotierende Bewegung des Motors g wird mit Hilfe eines mechanischen Getriebes III anf die Einer-Ziffernrolle 241 und weiter über die Getriebe 112 und 123, deren Übersetzungsverhältnsse beim dekadischen Meßprinzip I : 10 sind, auf die Ziffernrollen 242, 243 des Druckwerkes übertragen. Bei einer Gewichtsanzeige von z. B. 213 kg macht die Einerwelle 131 zweihundertunddreizehn, die Zehnerwelle 132 einundzwanzig und 3/10 und die Hunderterwlle 133 zwei und 13/100 Zehntelumdrehungen. Die Bruchteile der Gzehntelumdrehungen werden mit Hilfe von Gradstellstennen 141, 142, 143, die jeweils auf der Antriebswelle der Ziffernollen eines Druckwerkes angoerdnet sind und in die Geradstellhebel 151,1 52, 153 eingreifen, korrigiert. Dadurch läßt sich erreichen, daß alle Ziffern beim Abdruck genau in einer Zeile stehen und daß keine Felhildrucke auftreten. Um die Geradstellung zu erleichtern, sind in die Übersetzungsgetriebe 112 und 113 elastische Kupplungen I2I und 122 eingebaut.
An der auf dem Diapositiv angebrachten Sinuskurve befindet sich noch eine zusätzliche Marke 31 zum Zwecke der Nullkorrektur. Diese Marke ist so angebracht, daß sie bei Nullstellung des Pendels genau hinter der Blendenöffnung 53 steht. Hierdurch wird ein zusätzlicher StromimpuLs gegeben, der über eine Schalteinrichtung 10 die Nullstellung des Druckwerkes mit an sich bekannten Mitteln, z.B. Herzscheiben, bewirkt. In den elektrischen Teil ist auch eine Sicherungseinrichtung I6 einigeschaltet, die den Abdruck verhindert, solange das Pendel der Waage in Bewegung ist. Diese Elinrichtung beruht darauf, daß ein elektrisches Ventil, das nur Wechselstrom durchläßt, über ein Relais die Zuleitung zur Abdruckeinrichtung sperrt, bis von der Fotozelle 63 ein Gleichstrom geliefert wird.
Um zu verhindern, daß ein Weiterschleudern des Motors stattfindet, ist eine zusätzliche Dämpfungseinrichtung I7 vorgesehen.
Mit den Ziffernrollen lassen sich auch Prismenräder I8 koppeln, die mit Hilfe von Zwischenrädern 19 angetrieben werden (Abb.5). Diese prismenräder crlauben eine ziffernmäßige Leuchtbildanzeige. Von einer Lichtquelle 20 wird dabei das Prismenrad, das die Ziffern in geeignetet Weise trägt, über einen Kondensor 21 beleuchtet und das entsprechende Ziffernbild, im gezeichneten Fall »4«, mittels eines Objektivs 22 auf eine Mattscheibe 23 projiziert. An Stelle von Prismenrädern können auch Räder, die auf ihrem Umfang Zifferndiapositive tragen, verwendet werden, wobei die Reflexion der Projektionslichtstrahlen an einem festestehenden Spiegel erfolgt.
An Stelle der sinusförmigen Beleuchtungskurve kann zur Erreichung besonderer Bewegungs verhältnisse auch irgendeine andere periodische Kurve dienen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE I. Elektrische Einrichtung zur Umwandlung von Meßwerten in ziffernmäßige Anzeige unld/ oder Registrierung durch Erzeugung eines mehrophasigen, vom bewegten Meßglied gesteuerten Wechselstromes (z.B. Drehstrom), der den Antriebsmotor für ein oder mehrere Anzeige und/oder Registrierwerke speist, so diaß deren Bewegung synchron mit der Bewegung des Meßgliedes erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselstrom zum Antrieb von Anzeige- bzw. Registrierwerk mit Hilfe von Fotozeilen (6I, 62, 63) erzeugt wird, die hinter Öffnungen (51, 52, 53) angeordnet sind, auf die eine sinusförmige Beleuchtungskurve (3) eines mit t dem Meßglied verbundenen Diapositivs (2) mittels eines Linsensystems abgebildet wird, so daß bei Bewegung des Meßgliedes die Leuchtdichte in den Öffnungen periodisch schwankt.
2. Einrichtung nach Anspruch. I, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Phase des Wechselstrom 5 eine Verstärkungseinrichtung vorhandien ist.
3. Einrichtung nach den Ansprüchen I unld 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Antrieb der Anzeige- bzw. Registrierwerke ein Drehstrom-Synchronmotor dient.
4. Einrichtung nach den Ansprüchen I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der den Wechselstrom steuernden Blendenöffnungen so gewählt ist, daß durch Überlagerung einer Gleichspannung ein Drehstrom entsteht.
5. Einrichtung nach den Ansprüchen I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, durch welche jede Ziffernrolle des An zeige- bzw. Registrierwerkes einzeln in der Reihenfolge Eilner-, Zehner-, Hunderterrolle usw. geradegestellt wird.
6. Einrichtung nach den Ansprüchen I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in die Übertragungsetriebe zwischen den Ziffernrollen elastische Kupplungen (I2I, I22) eingeschaltet sind.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zum Abbremsen des Drehstrom-Synchronmotors eine zusätzliche Dämpfungseinrichtung vorgesehen ist.
8. Einrichtung nach den Ansprüchen I bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sicherunhgseinrichtung (I6) angeordnet ist, welche den Abdruck verhindert, solange von den Fotozellen Wechselstrom erzeugt wird, d. h. solange das Meßglied $in Bewegung ist.
9. Einrichtung nach den Ansprüchen I bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine nullkorrektureinrichtung vorhanden ist, deren Betätigung von einem durch eine besondere Marke (3I) der Belecuchtungskurve erzeugten Impuls ausgelöst wird.
10. Einrichtung nach einem der An, sprüche I bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur ziffernmäßigen Leuchibildanzeige für j ede Dekade ein von einer Lichtquelle über einen Konidensator beleuchtetes, Ziffern tragendes Rad, imsbesocnder Prismenrad (I8), angeordnet ist, wobei diese Räder in gleicher Weise wie die Ziffernrollen (241, 242, 243) angetrieben sind, und daß die Ziffern dieser Räder (I8) mittels eines Objektivs (22) auf eine Mattscheibe (4) projiziert werden In Betracht gezogene Durckschrifiten : Deutsche patentschriften Nr. I48 ogg, 439 105 678 o82, 704 339, 847 462.