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Vorrichtung zur Bestimmung von Merkmalen eines Kollektivs Nach dem
Hauptpatent sollen die Merkmale eines Kollektivs in einfacher Weise da-. durch bestimmt
werden, daß an einem Netzwerk von Widerständen, deren Größe durch die Häufigkeitsverteilung
der Einzelwerte des Kollektivs bestimmt ist, Strom- oder Spannungsmessungen vorgenommen
werden. Dabei können extreme Meßwerte, wenn sie in einen Meßbereich fallen, für
den kein Widerstand mehr vorgesehen ist, nicht berücksichtigt werden.
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Gemäß vorliegender Erfindung wird die Anordnung derart getroffen,
-daß das Netzwerk aus in Potentiometerschaltung aneinandergereihten Widerständen
besteht, von denen einige zum Abgreifen der- algebraischen oder arithmetischen Summe
von -Funktionen der Einzelwerte des Kollektivs und andere zum Abgreifen von dem
reziproken Wert der Anzahl der summierten Einzelwerte proportionalen Spannungen
dienen, so daß die durch das Netzwerk von einer festen Betriebsspannung abgegriffene
Spannung proportional dem Mittelwert der Einzelwerte bzw. einer Funktion desselben
ist.
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Die - Einrichtung gemäß der Erfindung unterscheidet - sich von - bekannten
= Widerstandsanordnungen zur Bildung von Produkten und Quotienten, insbesondere
durch eine derartige Bemessung und gegenseitige Zuordnung der Widerstandszweige,
daß die abgegriffene Spannung dem gesuchten Mittelwert bzw. einer Funktion desselben
proportional ist. Bei den bekannten Einrichtungen werden nur Produkte oder Quotienten
aus verschiedenen Meßgrößen gebildet, wobei die Größe der Widerstände dem Logarithmus
der Meßwerte proportional gemacht wird oder auch ein einem Strom und einem Widerstand
proportionales Produkt gebildet wird. Auch hat man bereits mit Hilfe einer Dynamo
eine einer Geschwindigkeit proportionale, veränderliche Spannung in Zusammenwirkung
mit veränderlichen Widerständen angewendet.
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Durch Aneinanderreihen von Widerständen, von denen jeder mit einer
besonderen Betriebsspannung ausgerüstet ist, läßt es sich auch. erreichen, daß algebraische
Mittelwerte, bei denen also das Vorzeichen berücksichtigt wird, gebildet werden
können.
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Einige Ausführungsbeispiele gemäß vorliegender Erfindung sind in den
Abbildungen dargestellt. Die Einrichtung gemäß Abb. t dient.zur Bildung arithmetischer
Mittelwerte.
Mit Hilfe der Anordnung gemäß Abb. 2 können algebraische
Mittelwerte gebildet werden, und die Abb. 3 zeigt eine Einrichtung, mit der das
Verstellen der Schleifkontakte automatisch erfolgen kann. Werden mit x" -die Einzelwerte
des Kollektivs bezeichnet und soll der arithmetische Mittelwert gebildet werden,
so wird der Schleifkontakt k1 so verschoben, daß er von dem'Widerstand R1 eine Spannung
abgreift, .die proportional 1,1" ist. An dem Widerstand R1 liegt- die von der Batterie
B gelieferte Spannung Eb. An den Widerstand R1 schließt sich der zweite Widerstand
R2 an. Der Kontakt k2 wird so eingestellt, daß er vom Widerstand R2 eine Spannung
abgreift, die proportional der arithmetischen oder algebraischen Summe von Funktionen
der Einzelwerte ist. Die schließlich gelieferte Spannung E wird mit Hilfe des Voltmeters
G gemessen und ist proportional dem gesuchten Mittelwert.
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Eine laufende Mittelwertskontrolle mit dieser Einrichtung wird dadurch
erreicht, daß zunächst, wenn nur ein Meßwert vorliegt, der Kontakt k1 auf die mit
11l bezeichnete. Stellung geschoben wird, in der er den vollen Widerstand abgreift.
Gleichzeitig wird .k2:soeingestellt, daß er einen Widerstand y1 abgreift, der proportional
dem -Meßwert x1 ist. Liegt dann der zweite Meßwert x2. vor, so wird k1 auf 1/2 geschoben,
und k2 wird so verändert, däß er einen Widerstand tl+ r2 abgreift, der proportional
x, -f- x2 ist.
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Die Einrichtung gemäß Abb.2 dient zur Bildung des algebraischen Mittelwertes.
Es ist hierbei ein aus zwei Teilen R1 und R2 gebildeter Widerstand vorgesehen, die
-in Serie geschaltet sind. Jede Widerstandshälfte Ri bzw. R2 liegt parallel zu der
Spannung Eb,-die von -den Batterieteilen Bi bzw. B2 geliefert wird. Der Widerstand
R$ liegt einerseits an dem Schleifkontakt k1 und andererseits an der Anschlußstelle
der beiden Widerstandsteile Rl und R2. Das an seinem Ende L lie-. gende Potential
hat verschiedenes Vorzeichen, je nachdem ob der Schleifkontakt ki am Widerstandsteil
R1 oder R2 liegt. Da mit dieser Einrichtung also auch negative Werte- -berücksichtigt
werden können, so ist sie zur-Bildung des algebraischen Mittelwertes geeignet. Ihre
Bedienung erfolgt -ähnlich wie bei Abb. i in der Weise, daß bei Vorliegen-einesneuen
Meßwertes der Schleifkontakt k1 um ein solches Stück nach rechts -oder links verschoben
wird, wie es dem neuen Meßwert entspricht. Gleichzeitig wird--- der - Schleifkontakt
k2, durch den die Anzahl der- vorliegenden - Meßwerte berücksichtigt wird, uni eine
Stufe weitergeschoben. Die mit Hilfe des Voltmeters Gr gemessene Spannung liefert
den gesuchten algebraischen Mittelwert. Diese Einrichtung bietet besondere Vorteile
zur Ermittlung der Streuung, wenn der Mittelwert .einer größeren Anzahl von Einzelwerten
bereits bekannt ist. An den Widerständen R, und R2 werden dann die Abweichungen
jedes Einzelwertes vom Mittelwert eingestellt.
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Um das Addieren der Meßwerte überflüssig zu machen, kann an den Widerständen
R2 der Abb. z öder R1 und R2 der Abb. a eine be-vvegliche.Skala vorgesehen sein.
Mit Hilfe dieser Skala wird zunächst der erste Meßwert eingestellt, dann wird sie
so verschoben, daß der Schleifkontakt auf ihren Nullpunkt zeigt. Nachdem dann .der
zweite Meßwert durch Verschieben des Schleifkontaktes eingestellt ist, wird wieder-
die Skala mit ihrem Nullpunkt auf den Schleifkontal@t eingestellt. Auf diese Weise
wird das Ausrechnen der Summe der Meßwerte vermieden. Auch kann die Skala so geeicht
sein, daß .die abgegriffenen Widerstände einer beliebigen Funktion der Einzelwerte
proportional sind. Zum Beispiel kann mit Hilfe der Anordnung gemäß Abb. i und einer
-quadratisch geeichten Skala der geometrische Mittelwert gebildet werden.
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.. Um das Einstellen ,der Kontakte noch weiterhin zu vereinfachen,
können auch Einrichtungen benutzt werden, wie sie beispielsweise in Abb. 3 dargestellt
sind. In dieser Abbildung entsprechen die Widerstände R1 und R2 den- ebenso bezeichneten
Widerständen der Alb. i. Sie sind kreisförmig angeordnet, und die Schleifkontakte
k1 und k2 befinden sich auf den Wellen dl bzw. l2. Auch hierbei wird die Betriebsspannung
von der Batterie B geliefert und der Mittelwert am Voltmeter G abgelesen. Die Einstellung
der Kontakte k1 und k2 erfolgt jedoch selbsttätig. Auf der Achse h .befindet sich
das .Steigrad m, das von der am Hebel v befestigten Klinken betätigt wird. Fließt
durch den Elektromagneten ein elektrischer Strom, .so zieht: er den Hebel o an,-und.das-:Steigrad
wird um:einen Zahn weitergedreht' = .Gleichzeitig wirft -der Schleifkötitakt .k1
.auf die nächste .Stufe des Widerstandes R1 geschoben. Bei Stromlosigkeit des Elektromagneten
zieht -die Feder p den Hebel o wieder in seine ursprüngliche Lage zurück, und die
Arretiervorrichtungs hindert das .Steigrad, sich -:dabei in seiner Lage zu verändern.
-Auf der Achse 12 befindet sich ein scheibenförmiger Anker w :aus weichem Eisen,
der , durch den Elektromagneten 8 festgehalten werden kann. Dieser Elektromagnet
befindet sich auf der Achse f, die in 13.ichtung der Verlängerung .der Achse 12
liegt. Auf der Achse f befinden sich die Schleifkontakte ta und die Drehspule c.
Der -Strom zur Betätigung des Elektromagneten e wird von der Batterie B"
und
der zur Betätigung des Elektromagneten q N an der Batterie B' geliefert. Der durch
die Drehspule c unter Verwendung eines nicht gezeichneten einstellbaren Widerstandes
geschickte Strom ist proportional dem durch ein Meßinstrument angezeigten Einzelwert
des Kollektivs, und die Spule c befindet sich in einem Magnetfeld, das durch den
permanenten Magneten d erzeugt wird.
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Die Stromkreise für die Elektromagneten e und -q sowie für die Spule
c enthalten den dreifachen Kontakt t, der diese Stromkreise gleichzeitig schließt
und öffnet. Die Kontakte t werden mit Hilfe des Ankers a eines Elektromagneten
b geschlossen. Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist nun derart, daß z. B. bei
der laufenden. Kontrolle von Kabeln oder Drähten der Stromkreis der Spule c an ein
Meßinstrument geführt ist, das eine bestimmte Eigenschaft des zu prüfenden Gegenstandes
mißt. In regelmäßigen Zeitintervallen wird der Elektromagnet b vom Strom durchflossen
und dadurch die Kontakte t betätigt. Dabei werden die erwähnten drei Stromkreise
geschlossen. Der Kontakt k1 rückt auf die nächste Stufe vor, und die Spule c dreht
sich in eine Stellung, die dem augenblicklichen Meßwert proportional -ist. Da gleichzeitig
der Elektromagnet e vom Strom durchflossen ist; so wird der Anker w mitgenommen
und der Kontakt k2 um ein dem Meßwert entsprechendes Stück verstellt. Nach Unterbrechen
des Kontaktes t läuft die Spule -c auf ihre Nullage zurück. Da jedoch auch der Elektromagnet
e stromlos wird, so bleibt der Kontakt k2 in seiner neuen Stellung stehen. Dieselbe
Anordnung kann natürlich auch benutzt werden; wenn nicht nur eine Eigenschaft laufend
gemessen wird, wie z. B. bei der Prüfung von Drähten, sondern wenn mehrere Eigenschaften
durch einen Satz von Instrumenten an einzelnen Werkstücken geprüft werden. Der Elektromagnet
b wird dann immer beim Feststellen eines neuen Einzelwertes betätigt.
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Durch entsprechende Ausgestaltung des Feldes der permanenten Magneten
d und der Spule c können auch Mittelwerte gebildet werden, bei denen nicht die Einzelwerte,
sondern beliebige Funktionen derselben addiert werden.