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Einrichtung zur Registrierung von durch die Stellung eines Lichtzeigers
dargestellten. Meßgrößen Es sind Registriereinrichtungen zur Aufzeichnung von durch
die Stellung eines Lichtzeigers dargestellten, insbesondere schnell veränderlichen
Meßwerten vorgeschlagen worden (deutsche Auslegeschrift Nr. 1094 470), bei
denen das Schreibmittel, beispielsweise ein Schreibstift oder eine Tintenfeder,
mit einem elektrisch leitfähigen Band verbunden ist, welches über zwei zu gegenläufiger
Drehung angetriebenen Walzen aus einem Material mit hohem spezifischem elektrischem
Widerstand geführt ist, wobei unterAusnutzung des johnson-Rahl)ek-Effektes durch
vom Lichtzeiger gesteuerte elektrische Spannungen Reibungskräfte zwischen dem Band
und der einen oder der anderen Walze erzeugt werden, durch welche das Band von der
einen oder der anderen Walze mitgenommen wird.
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Die Empfindlichkeit von unter Ausnutzung des Johnson-Rahbek-Effektes
betriebenen Einrichtungen gegenüber Umgebungseinflüssen wie Staub undFeuchtigkeit
kann unter gewissenBetriebsbedingungen nachteilig sein. Diese Einrichtungen arbeiten
dabei so, daß das auf der Walze aufliegende Band bei Anlegen einer Spannung durch
die vergrößerten Reibungskräfte mitgenommen wird. Um merkliche Kräfte zwischen Band
und Walzen zu erzielen, müssen aber relativ hohe Spannungen angelegt werden. Außerdem
beeinträchtigen Feuchtigkeitseinflüsse zwangläufig die Leitfähigkeit zwischen Band
und Trommel. Dies hat zur Folge, daß die Potentialdifferenz und damit die das Band
mehr oder weniger stark mitnehmende Reibungskraft zwischen Band und Trommel feuchtigkeitsabhängig
ist. Die Oberfläche der Trommel und des Bandes der bekannten Anordnungen können
sich außerdem infolge galvanischer Einflüsse mit der Zeit ändern. Das bedeutet aber,
daß sich einerseits derReibungskoeffizient zwischen beiden Flächen und andererseits
die Spannungsdifferenz bei gleichbleibendem Strom ändert. Beides hat ebenfalls wieder
eine Änderung der Reibungskraft zur Folge und wird sich somit störend -auf die Bandmitnahme
auswirken. Schließlich tritt mit der Zeit ein nicht zu vermeidender mechanischer
Verschleiß des Bandes oder der Trommel auf, und es wird infolgedessen eine Veränderung
der Oberflächen hervorgerufen. Bei Ausnutzung des johnson-Rahbek-Effektes bedeutet
dies eine Änderung des Übergangswiderstandes zwischen Band und Trommel und damit
der Spannungsdifferenz zwischen beiden, so daß auch eine Änderung der Reibungskraft
erfolgt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Registriereinrichtung
zu schaffen, in welcher ebenso wie in der obengenannten Registriereinrichtung das
Schreibmittel an einem über zwei zu gegenläufiger Drehung angetriebenen Walzen geführten
Band befestigt ist, bei welcher jedoch die Mitnahme des Bandes durch die eine oder
die andere Walze nicht durch den johnson-Rahbek-Effekt; sondern durch Mittel bewirkt
wird, die von den Nachteilen der den Johnson-Rahbek-Effekt ausnutzenden Einrichtung
frei sind.
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Erfindungsgemäß wird daher eine Einrichtung zur Registrierung von
durch die Stellung eines Lichtzeigers dargestellten Meßgrößen, in welcher das Schreibmittel
mit einem über zwei zu gegenläufiger Drehung ständig angetriebene Walzen geführten
Band gekoppelt ist und in welcher durch photoelektrisch nach Maßgabe der Stellung
des Lichtzeigers zu steuernde Reibungskräfte zwischen dem Band und der einen oder
der anderen Walze das Band zu Einstellungen in der einen oder der anderen Richtung
veranlaßt wird, vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Steuerung
der Reibungskräfte unmittelbar oder mittelbar durch elektromagnetisch oder elektrodynamisch
erzeugte, das Band gegen die Walzen ziehende oder drückende Kräfte bewirkt wird.
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Die Erfindung ist an- Hand der Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel=
erläutert.
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Abb. 1 läßt ein Band 1 erkennen, an dem das Schreibmittel 2 befestigt
ist, ferner die beiden Walzen 3 und 4, welche in durch Pfeile angedeuteten Drehrichtungen
durch in der Abbildung nicht dargestellte Antriebsmittel angetrieben-" werden. Je
nachdem, ob die Reibung des Bandes an der Walze 3 oder der Walze 4 überwiegt, wird
dieses und damit das Schreibmittel zu Bewegungen in der einen oder der anderen Richtung
gezwungen.
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Die Walzen sind durch elektrische Ströme in solcher Weise magnetisierbar,
daß denStrömen entsprechende Anziehungskräfte zwischen=dem zu diesem Zweck aus
ferromagnetischem
Material bestehenden Band- und den Walzen auftreten und die Reibungen und damit
die Bewegung des Bandes beeinflussen. ' _ Das Ausführungsbeispiel einer gemäß dem
Erfindungsgedänken wirksamen Wälze stellt- Abb.2 dar; welche .die Ansicht eines
Schnittes wiedergibt. Es ist 5 ein aus magnetisierbarem Werkstoff bestehender Umdrehungskörper
und 6 eine Spule, deren Enden an die Schleifringe l angeschlossen sind. Mit dem
über die Schleifringe der Spule zuzuführenden Strom ist ein magnetischer Fluß durch
.den Körper 5 verkettet, der auch das diesem anliegende Band 1 durchsetzt und an
den Berührungsstellen zwischen Band und Körper 5 die angestrebten, die Reibung mitbestimmenden
Anziehungskräfte bestimmt.
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Die Steuerung der den Walzen zuzuführenden Ströme derart, daß das
Band und das an ihm befestigte Schreibmittel jeweils so bewegt wird, daß es in eine
durch die Stellung des Lichtzeigers vorgeschriebene Stellung gelangt, kann beispielsweise
mit Mitteln bewirkt werden, die bereits in Abb.1 dargestellt- sind und deren wesentliche
Bestandteile ein astabiler oder bistabiler Multivibrator, in Abb. 1 durch Umrahmung
mit einer strichpunktierten Linie kenntlich gemacht, und zwei den Multivibrator
steuernde lichtelektrische Organe (z. B. Germaniumphotodioden) sind. In Abb. 1 ist
ein mit Flächentransistoren 8 arbeitender Multivibrator angedeutet. Grundsätzlich
kann aber auch ein mit Elektronenröhren arbeitender Multivibrator Verwendung finden.
Die Widerstände 6 des in der Abbildung gezeigten Multivibrators sind identisch mit
.den für die Magnetisierung der Walzen 3 und 4 vorgesehenen Spulen. Die beiden den
Multivibrator in an sich bekannter Weise steuernden lichtelektrischen Organe, beim
Ausführungsbeispiel Germaniumphotodioden 9 und 10, sind eng nebeneinander am Band
befestigt und werden vom Lichtzeiger angeleuchtet. Befindet sich das Band in einer
Stellung, in welcher beide Photodioden vom Lichtzeiger etwa gleich stark beleuchtet
werden, so arbeitet der Multivibrator derart, daß im Mittel in der Walze 3 .genauso
starke magnetisierende Stromimpulse wirksam werden wie in der Walze 4. Die davon
abhängigen, das Band in der einen bzw. in der anderen Richtung beschleunigenden
Impulse sind dann gegeneinander ausgewogen, und das Band bleibt infolgedessen praktisch
in Ruhe. Ändert der- Lichtzeiger seine Stellung, so beleuchtet er zunächst die eine
der Photodioden stärker als die andere. Der Multivibrator liefert infolgedessen
in die eine der Walzen stärkere Stromimpulse als in die andere, es überwiegen beschleunigende
Impulse auf das Band, die bei entsprechender Schaltung so gerichtet sind, daß das
Band der Bewegung des Lichtzeigers so lange nachzulaufen gezwungen ist, bis es eine
der neuen Einstellung des Lichtzeigers entsprechende Stellung eingenommen hat.
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Damit die Magnetisi.erung der Walzen auch durch die schnell aufeinanderfolgenden
Stromimpulse eines mit großer Frequenz arbeitenden Multivibrators möglich ist, wird
man bestrebt sein, Hystere'sisverluste und insbesondere Wirbelstromverluste beim
Magnetisieren der Walzen 3 und 4 so klein wie möglich zu halten. Während man -den
Hysteresisverlusten durch Wahl eines geeigneten Materials begegnen kann, wird man
Wirbelstromverluste durch entsprechende, an sich bekannte konstruktive Maßnahmen,
beispielsweise durch radial verlaufende Schlitze in demUmdrehungskörper 5, zu vermeiden
bestrebt sein.
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Das Band wird man so, wie es in Abb. 1 dargestellt ist, durch eine
Zugfeder 11 oder durch andere Mittel spannen, ium es mit passendem Druck an den
Walzen zum Anliegen zu bringen.
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Es muß mit .der Möglichkeit gerechnet werden, daß unter gewissen Umständen,
beispielsweise beim Inbetri.ebn,ehrnen:,der Einrichtung oder beim Auftreten vorübergehender
Störungen, die Photodioden 9 und 10 sich außerhalb des Bereiches des Lichtzeigers
befinden. Das hat zur Folge, daß, insbesondere wenn ein bistabiler Multivibrator
verwendet wird, zufällig eine Bewegung des Bandes in einer Richtung bewirkt sein
kann,, daß die mit ihm verbundenen Photodioden sich noch weiter vom Lichtzeiger
entfernen. Damit die Einrichtung in einem solchen Fall automatisch in den normalen
Betriebszustand gelangt, sind die ortsfesten Kontakte 12 und 13 und die mit dem
Band verbundenen Kontakte 14 vorgesehen, welche in der aus Abb. 1 ersichtlichen
Weise mit dem Multivibrator über Widerstände verbunden sind. Schluß zwischen dem
ortsfesten Kontakt 12 bzw. 13 und .dem bandfesten Kontakt 14 bewirkt eine solche
Beeinflussung des Multivibrators, daß er die Magnetisierung der Walze 3 bzw. 4 bewirkt,
wodurch das Band jeweils in eine solche Laufrichtung gezwungen wird, daß sich der
Lichtzeiger und .die mit dem Band verbundenen Photodioden begegnen müssen. Vom Eintreten
der Begegnung an wird die Steuerung des Multivibrators wieder von den Photodioden
übernommen, und der normale Betriebszustand .der Einrichtung ist wiederhergestellt.
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Die Einrichtung ist zu verbessern durch Verwendung eines in der Querrichtung
permanentvormagnetisierten Bandes, - wie erläuternd bemerkt sei - eines Bandes;.
dessen eine Kante ständig nordmagnetisch, dessen andere Kante ständig südmagnetisch
ist, und durch elektrische Mittel, welche bewirken, daß jeweils die die Walzen magnetisierenden
Ströme nicht ein-und ausgeschaltet werden, sondern statt dessen ihre Richtung wechseln.
Man kann dadurch erreichen, daß in entsprechenden Betriebsphasen zwischen der einen
Walze und dem Band verstärkte, die Reibung vergrößernde Anziehungskräfte, zwischen
der anderen Walze und dem Band dagegen abstoßende Kräfte, welche die Reibung des
Bandes an der Walze möglicherweise ganz zum Verschwinden bringen, auftreten.
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Weiterhin kann die Einrichtung dadurch verbessert werden, daß entweder
das Band oder die Walzen mit einer aus unmagnetischem Werkstoff bestehenden dünnen
Schicht, z. B. einer Folie aus organischem Kunststoff, belegt werden, welche gute
Gleiteigenschaften gegen Metall aufweist und den Verschleiß, der bei der trockenen
Reibung von Metall gegen Metall auftreten kann, herabsetzt.
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Die beschriebene Einrichtung soll in Verbindung mit irgendwelchen
Lichtzeigerinstrumenten Verwendung finden und gewissermaßen an die Stelle der Skala
treten, welche sonst zur objektiven Beobachtung der durch die Stellung des Lichtzeigers
dargestellten Meßwerte üblich ist. Es ist dabei an alle möglichen Arten von Lichtzeigerinstrumenten
gedacht, insbesondere jedoch an solche, welche der Messung von sich mitunter schnell
ändernden Größen dienen, z. B. .geophysikalischen. Instrumenten wie Seismometern,
Magnetometern od. d,-l. In diesen Fällen soll die Einrichtung dem Wunsch entsprechen,
noch Schwingungen bis zu etwa 20 Hz sofort sichtbar registrieren zu können.
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Das in Abb. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel ist eine Einrichtung,
in welcher sowohl die photoelektrischen Organe als auch das Schreibmittel unmittelbar
am Band befestigt sind. Ihre geradlinige Führung ist
nur gewährleistet,
wenn das Band beispielsweise durch die Feder 11 hinreichend straff vorgespannt ist.
Da jedoch erhöhte Vorspannung des Bandes das Entstehen von Reibungswärme und Verschleiß
begünstigt, ist es .günstig, die Geradführung der photoelektrischen Organe und des
Schreibmittels anderen Organen, z. B. Gleitschienen, zu überlassen, so daß dem Band
nur die Aufgabe zufällt, die Bewegungen der photoelektrischen Organe und des Schreibmittels
zu lenken.
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Im folgenden sei noch auf andere Möglichkeiten zur Verwirklichung
des Erfindungsgedankens, der in der Anwendung elektromagnetisch oder elektrodynamisch
erzeugter Kräfte zur Beeinflussung der Reibung zwischen dem Band oder einem ihm
gleichwertigen Organ und den Walzen besteht, hingewiesen.
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So kann man beispielsweise - anstatt die Walzen magnetisch zu erregen
- das Band dem magnetisierenden Einfluß passender Einrichtungen, z. B. ruhender
Spulen, mit deren Windungen der magnetisierende Einfluß verkettet ist oder an denen
er vorübergeführt wird, aussetzen und dadurch in dem Band einen magnetischen Fluß
erzeugen, welcher der Längsrichtung des Bandes folgt. In diesem Fall wären Walzen
aus ferromagnetischem Material zu wählen, damit sich der magnetische Fluß des Bandes
in die Walzen fortsetzen kann.
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Eine mittelbare Beeinflussung der Reibung zwischen dem Band und den
Walzen kann bewirkt werden, indem besondere Rollen, welche das Band gegen die Walzen
pressen, vorgesehen werden und indem der Druck, mit dem diese Rollen das Band gegen
die Walzen pressen, durch an den Verstärker angeschlossene elektromagnetische oder
elektrodynamische Kraftgeber erzeugt wird. Insbesondere die Verwendung elektrodynamischer
Kraftgeber, beispielsweise in Gestalt von Tauchspulsystemen, ist vorteilhaft, da
solche Systeme dann, wenn ein gesteuerter, insbesondere astabiler Multivibrator
oder Verstärker verwendet wird, auch bei hohen Arbeitsfrequenzen des Multivibrators
einen nur kleinen induktiven Widerstand haben und daher schnell ansprechen.