Dosenbarometer
Die Erfindung betrifft ein Dosenbarometer mit einer an einem Chassis befestigten Barometerdose, einem an diesem Chassis frei drehbar gelagerten Zeiger, einem die Dose mit dem Zeiger verbindenden und die Zeigerstellung in Abhängigkeit von der Dosendicke steuernden Übertragungsorgan, beispielsweise eine Saite oder ein Hebelwerk, sowie einer Feder, die den Zeiger in einer Drehrichtung zu verschwenken bestrebt ist, um so das Spiel des Übertragungsorgans aufzuheben.
Die bekannten Anordnungen dieser Art lassen sich dort ohne weiteres verwenden, wo für den Weg des Zeigers ein unbegrenzter Platz zur Verfügung steht, also beispielsweise eine kreisringförmige Skala, die unter Umständen bei Druckänderungen von einem Extremalwert zum anderen mehr als nur einmal durchlaufen werden kann. Da jedoch die Charakteristik einer Barometerdose nicht linear ist, sondern beispielsweise die in der Figur 6 dargestellte Expondentialform haben kann, muss die Ableseskala entsprechend ausgestaltet sein.
Bei gewissen Anwendungszwecken von Dosenbarometern, wie z.B. in Radiosonden, steht nun für den Zeigerausschlag, d.h. für den Weg, den die Zeigerspitze zurücklegen kann, nur ein beschränkter Winkelbereich zur Verfügung: In einer solchen Radiosonde ist z.B. ein Uhrwerk eingebaut, dessen Zeiger während einer Umdrehung drei im Abstand von ca.
1200 angeordnete Fixkontakte und dazwischen je einen beweglichen Kontakt eines Thermometerzeigers, eines Hygrometerzeigers und eines Barometerzeigers berührt Ob ein solcher Instrumentenzeiger koaxial mit dem Uhrwerkzeiger angeordnet ist und daher einen Schwenkbereich von gegen 1100 aufweist, oder ob er länger ist als der Uhrwerkzeiger und daher einen entsprechend engeren Schwenkbereich besitzt, ändert an der Tatsache nichts, dass die Genauigkeitsgrenze oder das Auflösungsvermögen bei gegebenem Winkelbereich zwischen den beiden Fixpunkten durch die mechanische Ausgestaltung der Zeiger und den zu messenden Druckbereich begrenzt ist, wobei natürlich mit steigendem Messbereich die Genauigkeit abnimmt.
Ein Messinstrument mit einem Messbereich von beispielsweise 50-1000 mb wird, wie sich aus der Figur 6 ohne weiteres erklären lässt, im Messbereich zwischen 260 und 1000 mb ein wesentlich schlechteres Auflösungsvermögen haben als im übrigen Bereich. Das ist jedoch sehr unerwünscht, weil bei einem Sondenaufstieg die Druckwerte im Bereich von 1000-260 mb in den unteren 10 km der Atmosphäre gemessen werden und daher besonders wichtig sind, während für die Werte in den höheren Schichten keine grössere Genauigkeit als für die Werte in den unteren Schichten benötigt werden.
Man könnte nun versucht sein, zwei getrennte Barometer zu verwenden, eines für den unteren Bereich der Atmosphäre und eines für den oberen Bereich. Das ist jedoch für Radiosonden, abgesehen von den durch zwei verschiedene Messysteme bedingten Schwierigkeiten, wie z.B. unterschiedliche Hysterese usw., deshalb unzweckmässig, weil bei den bereits sehr engen Raumverhältnissen einfach kein Platz für eine zweite Messdose vorhanden ist.
Beim erfindungsgemässen Dosenbarometer werden nun die vorgenannten Nachteile dadurch behoben, dass ein zweiter, ebenfalls federbelasteter Zeiger über ein zweites Übertragungsorgan mit der Dose verbunden ist, und dass die die Zeiger belastenden Federn so angeordnet sind, dass die erste den Angriffspunkt des Übertragungsorgans des ersten Zeigers von der Dose wegzieht, die zweite jedoch den Angriffspunkt des Übertragungsorgans des zweiten Zeigers gegen die Dose hindrückt und dass die übertragungsorgane so ausgebildet sind, dass der Abstand zwischen der Dose und dem Angriffspunkt am ersten Zeiger einen eingestellten Wert nicht überschreiten und der Abstand zwischen der Dose und dem Angriffspunkt am zweiten Zeiger einen eingestellten Wert nicht unterschreiten kann.
Obwohl für das erste Übertragungsorgan beispielsweise eine Saite oder Kette und für das zweite Übertragungsorgan eine Schubstange oder eine Kurvenscheibe verwendet werden könnte, ist es besonders zweckmässig, für die beiden Übertragungsorgane Lenker zu verwenden, die mindestens an einem Ende einen in der Lenker-Längsrichtung verlaufenden Schlitz aufweisen, durch den hindurch ein an der Dose oder ein am Angriffspunkt des Zeigers befestigter Stift hindurchgeführt ist. Des weitern ist es konstruktiv am einfachsten, die beiden Zeiger koaxial anzuorden. Da ja nicht beide Zeiger dasselbe Übersetzungsverhältnis aufweisen müssen, kann der Abstand zwischen der Drehachse und dem Angriffspunkt beim einen Zeiger vom entsprechenden Abstand beim anderen Zeiger verschieden sein.
Nachstehend wird anhand der beiliegenden Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. In der Zeichnung zeigen die Figur 1 eine Seitenansicht des Barometers, die Figur 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Figur 1, wobei jedoch zur Erhöhung der Ubersicht- lichkeit der untere Zeiger nicht dargestellt ist, die Figur 3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Figur 1, die Figur 4 einen Schnitt wie die Figur 2, jedoch bei einem wesentlich geringeren Messdruck, die Figur 5 einen Schnitt wie die Figur 3, jedoch bei einem Messdruck wie in der Figur 4 und die Figur 6 eine Charakteristik einer Barometerdose.
Auf einem Chassis 1 ist mittels eines Trägers 2 die Barometerdose 3 befestigt, die mit einer Schraube 4 versehen ist und durch Muttern 5 festgehalten wird.
Auf demselben Chassis sind die beiden Zeiger 6 und 16 frei drehbar gelagert: Der Zeiger 6 sitzt auf einer Welle 7, die sich in zwei Lagern 8 und 8a frei drehen kann. Eine Spiralfeder 10, deren eines Ende am Zeiger 6 und deren anderes Ende mittels eines Klemmstiftes 11 am Träger 2 befestigt ist, versucht, den Zeiger 6 im Gegenuhrzeigersinn, also in der Richtung des Pfeiles A, zu drehen. Am Zeiger 6 ist mittels einer Schraube 14 eine die Kompensation von Wärmeausdehnungen bewirkende Kompensationseinrichtung 13 angebracht, deren Ende über einen Lenker 15 mit der Barometerdose 3 verbunden ist. Dieser Lenker weist am einen Ende ein Loch auf, durch welches der an der Barometerdose 3 angeordnete Stift 26 hindurchgesteckt ist, so dass sich der Lenker frei drehen kann.
Am anderen Ende weist der Lenker 15 einen sich in der Lenker-Längsrichtung erstreckenden Schlitz 15a auf, durch welchen der an der Kompensationsvorrichtung 13 befestigte Stift 9 hindurchgesteckt ist, der so den Angriffspunkt des als über tragungsorgan dienenden Lenkers 15 bildet. Wenn sich also bei abnehmendem Druck die Barometerdose 3 ausdehnt, wird die Spiralfeder 10 den Zeiger 6 in der Richtung des Pfeiles A verschwenken, bis er am Ende des durch die Anschläge 27 und 28 begrenzten Verschwenkbereiches an dem Anschlag 28 ansteht, da ja der Abstand zwischen der Dose 3 beziehungsweise dem Stift 26 und dem Angriffspunkt am Zeiger 6, also dem Stift 9, den in der Figur 2 dargestellten Wert nicht überschreiten kann.
Wenn sich nun die Dose 3 bei weiterer Druckabnahme noch mehr ausdehnt, so wird dieser Abstand kürzer, weil sich der Zeiger 6 nicht weiterdrehen, der Stift 9 sich aber im Schlitz 15a verschieben kann, wie das aus der Figur 4 ersichtlich ist.
Wie man aus den Figuren 1, 3 und 5 ersehen kann, sitzt der Zeiger 16 auf der Welle 17, die sich in den beiden Lagern 18 und 18a frei drehen kann und die zu den Lagern 8 und 8a koaxial angeordnet sind. Eine Spiralfeder 20, deren eines Ende am Zeiger 16 und deren anderes Ende mittels eines Klemmstiftes 21 am Träger 2 befestigt ist, versucht, den Zeiger 16 im Uhrzeigersinn, also entgegen dem Pfeil A in den Figuren 2 und 5, zu drehen. Der Zeiger 16 ist sonst im wesentlichen gleich ausgebildet wie der Zeiger 6: Auch an ihm ist mittels einer hier mit 24 bezeichneten Schraube eine mit 23 bezeichnete Kompensationseinrichtung angebracht, deren Ende über einen Lenker 25 mit der Barometerdose 3 verbunden ist. Auch dieser Lenker weist am einen Ende ein Loch auf, durch welches der an der Barometerdose 3 angeordnete Stift 26 hindurch gesteckt ist, so dass sich der Lenker frei drehen kann.
Am anderen Ende weist der Lenker 25 einen sich in der Lenker-Längsrichtung erstreckenden Schlitz 25a auf, durch welchen der an der Kompensationsvorrichtung 23 befestigte Stift 19 hindurch gesteckt ist, der so den Angriffspunkt des als Übertragungsorgan dienenden Lenkers 25 bildet. Dieser Lenker 25 und der in ihm angeordnete Schlitz 25a sind nun, wie sich aus der Betrachtung der beiden Figuren 2 und 3, in welchen die Barometerdose 3 dieselbe Dicke aufweist, einerseits und den beiden Figuren 4 und 5, in welchen die Barometerdose 3 eine grössere Dicke aufweist, anderseits ergibt, so bemessen, dass sich die Dose 3 ausdehnen und den Zeiger 6 über einen wesentlichen Teil seines Schwenkbereiches verschwenken kann, ohne dass der Zeiger 16 beeinflusst wird, und dass der Stift 19 erst dann am einen Ende des Schlitzes 25a anstösst, wenn der Zeiger 6 beinahe seine Endlage erreicht hat.
Dadurch wird nun bei einem weiteren Dickenzuwachs der Dose 3 der Zeiger 16 über den durch die beiden Anschläge 27 und 28 begrenzten Anzeigebereich verschwenkt. Bei zunehmendem Druck, also bei abnehmender Dosendicke, erfolgt die Bewegung umgekehrt. Je nach der gewünschten Anzeigegenauigkeit in den beiden Messbereichen wird man natürlich den Abstand zwischen dem Angriffspunkt 9 sowie der Drehachse des Zeigers 6 und den Abstand zwischen dem Angriffspunkt 19 und der Drehachse des Zeigers 16 wählen, wobei im gezeichneten Ausführungsbeispiel der zweite dieser beiden Abstände kleiner ist als der erste.
In der Zeichnung ist nun ein mit 29 bezeichneter Uhrwerkzeiger dargestellt, der bei jeder Umdrehung nicht nur die beiden Fixkontakte 30 und 31, sondern auch die Enden der beiden Zeiger 6 und 16 berührt und dadurch jeweilen einen Stromkreis schliesst, falls die Zeiger 6 und 16 über die Spiralfeder 10 beziehungsweise 20 mit einer Spannungsquelle elektrisch leitend verbunden sind und der Zeiger 29 über irgend welche Leiter mit dem anderen Pol derselben Spannungsquelle verbunden ist.
Durch eine Messung der Zeit, die der Zeiger 29 vom einen Fixkontakt bis zum Kontakt mit einem der Zeiger 6 oder 16 benötigt, lässt sich die Zeigerstellung und damit über eine Eichkurve auch der zugehörige Druck bestimmen, wobei nur darauf zu achten ist, dass man den Wert desjenigen Zeigers verwendet, der sich im Arbeitsbereich befindet, was jedoch keine Schwierigkeit ist, da der Ruhepunkt, das heisst der Ort, an welchem sich der Zeiger am Anschlag befindet, bekannt ist.
Can barometer
The invention relates to a can barometer with a barometer can attached to a chassis, a pointer freely rotatably mounted on this chassis, a transmission element connecting the can to the pointer and controlling the pointer position depending on the can thickness, for example a string or a lever mechanism, and a spring , which tends to pivot the pointer in one direction of rotation, so as to cancel the play of the transmission member.
The known arrangements of this type can easily be used where there is unlimited space available for the path of the pointer, for example a circular scale which, under certain circumstances, can be run through more than once when the pressure changes from one extreme value to the other. However, since the characteristic of a barometer box is not linear, but can have the expondential form shown in FIG. 6, for example, the reading scale must be designed accordingly.
For certain applications of can barometers, e.g. in radiosondes, now stands for the pointer deflection, i.e. Only a limited angular range is available for the path that the pointer tip can cover: In such a radiosonde, e.g. a clockwork is installed, the hands of which are three at a distance of approx.
1200 arranged fixed contacts and in between each a movable contact of a thermometer pointer, a hygrometer pointer and a barometer pointer touches whether such an instrument pointer is arranged coaxially with the clock hand and therefore has a swivel range of about 1100, or whether it is longer than the clock hand and therefore a correspondingly narrower one Pivot range does not change the fact that the accuracy limit or the resolution for a given angular range between the two fixed points is limited by the mechanical design of the pointer and the pressure range to be measured, although the accuracy decreases with increasing measuring range.
As can be easily explained from FIG. 6, a measuring instrument with a measuring range of, for example, 50-1000 mb will have a significantly poorer resolution in the measuring range between 260 and 1000 mb than in the rest of the range. However, this is very undesirable because when the probe is ascended, the pressure values in the range of 1000-260 mb are measured in the lower 10 km of the atmosphere and are therefore particularly important, while the accuracy for the values in the higher layers is no greater than for the values in the lower layers are needed.
One might be tempted to use two separate barometers, one for the lower part of the atmosphere and one for the upper part. This is however for radiosondes, apart from the difficulties caused by two different measuring systems, e.g. different hysteresis etc., therefore inexpedient because there is simply no space for a second load cell with the space that is already very tight.
In the case of the can barometer according to the invention, the aforementioned disadvantages are now eliminated in that a second, also spring-loaded pointer is connected to the can via a second transmission element, and that the springs loading the pointer are arranged so that the first is the point of application of the transmission element of the first pointer pulls away the can, but the second pushes the point of application of the transmission element of the second pointer against the can and that the transmission elements are designed so that the distance between the can and the point of application on the first pointer does not exceed a set value and the distance between the can and the point of attack on the second pointer cannot fall below a set value.
Although, for example, a string or chain could be used for the first transmission element and a push rod or a cam disk for the second transmission element, it is particularly expedient to use links for the two transmission elements which have a slot running in the longitudinal direction of the link at least at one end have, through which a pin attached to the can or to the point of application of the pointer is passed. Furthermore, it is structurally easiest to arrange the two pointers coaxially. Since both pointers do not have to have the same transmission ratio, the distance between the axis of rotation and the point of application of one pointer can be different from the corresponding distance of the other pointer.
An exemplary embodiment of the invention is described below with reference to the accompanying drawing. In the drawing, FIG. 1 shows a side view of the barometer, FIG. 2 shows a section along the line II-II of FIG. 1, although the lower pointer is not shown to increase clarity, FIG. 3 shows a section along the line III-III of FIG. 1, FIG. 4 a section like FIG. 2, but with a significantly lower measuring pressure, FIG. 5 a section like FIG. 3, but with a measuring pressure as in FIG. 4, and FIG. 6 a characteristic of a Barometer box.
The barometer box 3, which is provided with a screw 4 and is held in place by nuts 5, is fastened to a chassis 1 by means of a carrier 2.
The two pointers 6 and 16 are freely rotatably mounted on the same chassis: The pointer 6 sits on a shaft 7 which can rotate freely in two bearings 8 and 8a. A spiral spring 10, one end of which is fastened to the pointer 6 and the other end of which is fastened to the carrier 2 by means of a clamping pin 11, tries to rotate the pointer 6 counterclockwise, that is to say in the direction of the arrow A. A compensation device 13, which compensates for thermal expansions, is attached to the pointer 6 by means of a screw 14, the end of which is connected to the barometer socket 3 via a link 15. This handlebar has a hole at one end through which the pin 26 arranged on the barometer socket 3 is inserted so that the handlebar can rotate freely.
At the other end, the handlebar 15 has a slot 15a which extends in the longitudinal direction of the handlebar and through which the pin 9 attached to the compensation device 13 is inserted, which thus forms the point of application of the handlebar 15 serving as a transmission element. So if the barometer box 3 expands with decreasing pressure, the spiral spring 10 will pivot the pointer 6 in the direction of arrow A until it is at the end of the pivoting range limited by the stops 27 and 28 on the stop 28, since the distance between the can 3 or the pin 26 and the point of application on the pointer 6, that is to say the pin 9, cannot exceed the value shown in FIG.
If the can 3 expands even more when the pressure is further decreased, this distance becomes shorter because the pointer 6 does not turn any further, but the pin 9 can move in the slot 15a, as can be seen from FIG.
As can be seen from Figures 1, 3 and 5, the pointer 16 is seated on the shaft 17, which can rotate freely in the two bearings 18 and 18a and which are arranged coaxially to the bearings 8 and 8a. A spiral spring 20, one end of which is fastened to the pointer 16 and the other end of which is fastened to the carrier 2 by means of a clamping pin 21, attempts to turn the pointer 16 clockwise, that is to say counter to the arrow A in FIGS. The pointer 16 is otherwise essentially of the same design as the pointer 6: A compensation device designated 23 is attached to it by means of a screw designated 24 here, the end of which is connected to the barometer box 3 via a link 25. This handlebar also has a hole at one end through which the pin 26 arranged on the barometer box 3 is inserted so that the handlebar can rotate freely.
At the other end, the handlebar 25 has a slot 25a extending in the longitudinal direction of the handlebar, through which the pin 19 attached to the compensation device 23 is inserted and thus forms the point of application of the handlebar 25 serving as a transmission element. This link 25 and the slot 25a arranged in it are now, as can be seen from the consideration of the two FIGS. 2 and 3, in which the barometer can 3 has the same thickness, on the one hand and the two FIGS. 4 and 5, in which the barometer can 3 is larger Has thickness, on the other hand, is dimensioned so that the can 3 can expand and pivot the pointer 6 over a substantial part of its pivoting range without influencing the pointer 16, and that the pin 19 only then hits one end of the slot 25a when the pointer 6 has almost reached its end position.
As a result, with a further increase in thickness of the can 3, the pointer 16 is now pivoted over the display area delimited by the two stops 27 and 28. With increasing pressure, i.e. with decreasing can thickness, the movement is reversed. Depending on the desired display accuracy in the two measurement areas, the distance between the point of application 9 and the axis of rotation of the pointer 6 and the distance between the point of application 19 and the axis of rotation of the pointer 16 will of course be selected, the second of these two distances being smaller in the illustrated embodiment than the first.
The drawing now shows a clockwork pointer labeled 29, which with each revolution not only touches the two fixed contacts 30 and 31, but also the ends of the two pointers 6 and 16 and thereby closes a respective circuit if the pointers 6 and 16 over the spiral spring 10 or 20 are electrically conductively connected to a voltage source and the pointer 29 is connected via any conductor to the other pole of the same voltage source.
By measuring the time that the pointer 29 needs from a fixed contact to contact with one of the pointers 6 or 16, the pointer position and thus also the associated pressure can be determined via a calibration curve, whereby it is only necessary to ensure that the The value of the pointer that is in the work area is used, but this is not a problem since the rest point, that is, the location at which the pointer is at the stop, is known.