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Zeigernullstelleinrichtung für Kurzzeitmesser Es sind Kurzzeitmesser
bekannt, bei denen ein über einer Kreisskala drehbar ,angeordneter Zeiger für die
Dauer der Meßzeit an .ein Laufwerk angekuppelt wird. Der Drehwinkel des Zeigers
von der Anfangsstellung bis zum Zeitpunkt dies Auskuppelns ist .ein Maß für die
zu messende Zeit. Zweckmäßig wird die Skala so geeicht, daß die Zeigerstellung sofort
die Zeit in einer passenden Maßeinheit (Sekunden, Millisekunden o..dgl.) angibt.
Meist sind noch ein oder zwei Nebenzeiger vorgesehen, die von der Welle des Hauptzeigers
über Zahnräder angetrieben werden und volle Umdrehungen des Hauptzeigers oder noch
größere Zeiteinheiten anzeigen sollen, also entsprechend langsamer laufen.
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Nach Erhalt des Meßergebnisses muß der Zeiger zweckmäßig selbsttätig
wieder in seine Nullage zurückkehren. Dies kann in bekannter Weise dadurch geschehen,
.daß auf der Zeigerachse eine herzförmige Rückstellscheibe aufgekeilt wird, in die
beim Rückstellen eine federnde Klinke schlägt. Bei einer anderen bekannten Ausführung
von Kurzzeitmessern für Echolotanlagen wird der Zeiger nicht in die Ausgangsstellung
zurückgedreht, sondern man läßt ihn auf der Kreisskala weiter bis zur Nullstellung
laufen. Nachdem der Zeiger eine Zeitlang, die für die bequeme Ablesung des Resultates
ausreichend ist, in seiner Meßstellung stehentleibt, erfolgt durch einen vom Laufwerk
betätigten Schalter die Weiterdrehung, während bei Erreichung der Nullstellung durch
einen von der Zeigerwelle gesteuerten Schalter das Stillsetzen eintritt.
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Bei Kurzzeitmessern für allgemeine Verwendung, z. B. für ballistische
Messungen im Feld oder an Bord von Schiffen, ist es wünschenswert, das Meßergebnis
beliebig lange auf der Skala zu fixieren. Die an sich ebenfalls selbsttätige Nullstellung
des Zeigers soll vom Bedienungsmann ausgelöst werden, indem er z. B. eine Taste
drückt.
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Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung besteht in dem Verfahren,
den Zeiger eilfies elektrisch angetriebenen und geschalteten Zeitlaufwerkes dadurch
in die Nullstellung zu führen, daß die Welle des am langsamsten umlaufenden Zeigers
vom Antrieb abgekuppelt und in an sich bekannter Weise durch das Andrücken eines
Hebels gegen eine auf der Welle angeordnete Herzscheibe in die Nullstellung zurückgeführt
wird, während der andere bzw. die übrigen Zeiger mittels eines besonderen Relaiskontaktes
zunächst in Umlauf versetzt und dann mittels auf ihren Wellen angeordneter Schaltnocken
im Augenblick des Durchgangs durch die Nullstellung wieder festgehalten werden.
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Der durch die Erfindung erzielte Fortschritt liegt in der Zeitersparnis
bei der Zeigernullstellung, die erfindungsgemäß dadurch erreicht wird, daß beim
Drücken der
Nullstelltaste gleichzeitig die Zeigerwelle für die
größte Zeiteinheit, die sich also am langsamsten bewegt, von dem Antrieb durch das
Laufwerk ausgekuppelt wird. . .; In Abb. i ist die Erfindung zeichnerise@l,' dargestellt
unter Zugrundelegung einer k-:# zeitmesserbauart, die für die Anwendung"#de:' Erfindung
besonders geeignet ist. Zunächst`' sei die Wirkungsweise dieses an sich bekannten
Kurzzeitmessers beschrieben.
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Als Laufwerk dient ein kleiner Elektromotor i, der an dem Gleichstromnetz
2 liegt und über ein Zahnradvorgelege 3 den ringförmigen Elektromagneten 4 antreibt.
Die Wicklung 5 des letzteren wird von dem Netz 2 über zwei Schleifringe 6 gespeist.
Im geringen Abstand vom Drehmagneten 4 ist ein zweiter, ihm völlig gleichartiger
Magnet 7 angeordnet. Dieser steht jedoch fest (Stehmagnet) ; die Stromzuführung
zur Wicklung 8 kann daher ohne Schleifringe .erfolgen. Zwischen den beiden Magneten
sitzt axial .verschiebbar die Ankerscheibe 9. Auf ihr sitzt fest aufgesteckt die
Zeigerwelle io mit dem Zeiger i i.
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Der in der Wicklung 5 des Drehmagneten fließende Strom nimmt folgenden
Weg: 12, Kontakt 13, 14, Kontakt 15 und zurück zum Netz. Der Strom in der Wicklung
8 des Stehmagneten fließt über die Kontakte 16 und i 7.
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Je nachdem, ob die Ankerscheibe 9 von dem Stehmagneten 7 oder dem
Drehmagneten 4 festgehalten wird, stehen Scheibe und Zeiger fest, oder sie drehen
sich mit der Geschwindigkeit des Triebwerkes. In der Regel sind beide Magnetwicklungen
vom Strom durchflossen (Ruhestromprinzip). Bei Beginn der Messung wird der Stromkreis
des Stehmagneten 7 über ein Relais 18, das durch einen Startimpuls erregt wird,
kurzzeitig unterbrochen; die Ankerscheibe 9 wird vom Drehmagneten angezogen und
in Drehung versetzt. Am Ende der Meßzeit wird in ähnlicher Weise der Stromkreis
des Drehmagneten durch einen Stoppimpuls kurzzeitig unterbrochen; die Scheibe wird
zum Stehmagneten zurückgezogen, und der Zei-er steht still.
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In dem Ausführungsbeispiel sind drei Skalenscheiben 20, 21, 22 vorgesehen,
deren Meßbereiche sich zweckmäßig um Dezimalen voneinander unterscheiden, z. B.
o, i Sekunde, i Sekunde und i o Seku;n:den bei je einqr Zeigerumdrehung betragen.
Der von der Hauptwelle io angetriebene Zeiger i i spielt über der Skalenscheibe
2o, deren Meßbereich o, i Sekunde beträgt. Die Welle i o treibt ferner über zwei
Zahnradvorgelege 23 und 24 vom Übersetzungsverhältnis i : i o die Zeiger der beiden
anderen Skalenscheiben an. Für die Nullstellung der Zeiger nach erfolgter Messung
ist die Anordnung wie folgt getroffen worden: ". Auf den Zeigerantriebswellen i
o und 27 ist Schaltnocken 29 bzw. 3o angeordnet, 'di> je einen Kontakt 3 i bzw.
32 betätigen. °IÜ der Nullstellung des zugehörigen Zeigers ist der Kontakt geöffnet,
in jeder anderen Stellung dagegen geschlossen. Die Kontakte 31 und 32 liegen parallel
zu dem Kurzschlußkontakt 13, der im Stromkreis des Drehmagneten (Pluspol des Netzes,
Schleifringe 6, 12, Kontakt 13, 14, Kontakt 15, Minuspol des Netzes) liegt. Die
Nullstellung der Zeiger nach Beendigung der Messung nimmt folgenden Verlauf, wenn
wir vorn dem i o-Sekunden-Zeiger 26 zunächst absehen: Durch Drücken der Nullstelltaste
33 wird der ebenfalls vom Netz 2 gespeiste Stromkreis eines Relais 34 geschlossen
und der links befindliche Relaisanker .angezogen. Er unterbricht zunächst den Kurzschlußkontakt
13 im Stromkreis des Drehmagneten und gibt damit die parallel geschalteten Kontakte
31 und 32 frei. Daß diese beiden Kontakte gleichzeitig geöffnet sind, ist nach einer
Messung ;nicht möglich, ausgenommen, wenn die Meßzeit genau i Sekunde betrug. Aber
dann stehen ja beide Zeiger schon auf Null, und eine besondere Nullstellung ist
nicht erforderlich. Der Drehmagnet bleibt also trotz der Unterbrechung des Kontaktes
13 weiter erregt. Während im urerregten Zustand des Relais der Anker die Ruhelage
I hat (s. Abb. 2a), entspricht seiner Ruhelage bei erregtem Relais die gestrichelt
angedeutete Stellung II. In beiden Stellungen bleibt der Kontakt 16 im Stromkreis
des Stehmagneten geschlossen. Beim Anziehen des Relaisankers federt eine sogenannte
Z;berlängungsfeder 35 jedoch vermöge der erlangten kinetischen Energie über die
Ruhelage 11 hinaus etwa in die Stellung 111 (s. Abb.2b) und unterbricht dadurch
den Kontakt 16. Diese Unterbrechung erfolgt stets kurzzeitig, unabhängig von der
Dauer des Stromflusses durch den Elektromagneten des Relais 34. Wird die Taste 33
geschlossen gehalten, so federt der Anker in die Stellung II zurück, während er
bei Unterbrechung des Relaisstromes beim Loslassen der Taste in die Stellung I zurückgeht.
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Während der kurzzeitigen Unterbrechung des Stehmagnetstromkreises
durch den Kontakt 16 schnellt die Ankerscheibe 9 zum Drehmagneten; sie bewirkt dadurch
ein Weiterdrehen der Zeiger i i und 25 bis zur Nullstellung. Die Nullstellung ist
erreicht, und die Zeiger werden stillgesetzt, sobald beide Kontakte 3 i und 32 gleichzeitig
durch ihre Nocken 29 und 3o den Stromkreis des Drehmagneten unterbrechen, also im
Augenblick
des gleichzeitigen Durchgangs der Zeiger i i und 25 durch
ihre Nullage. Die wesentlichen technischen Lösungsmittel der Erfindung liegen in
der besonderen Ausbildung des verlängerten Relaisankers 13, 3 5 und in' der Parallelschaltung
der Kontakte für die Nullstellung 31 und 32 zu dem Relaisankerkontakt 13 im Stromkreis
des Drehmagneten. Durch die stets kurzzeitige Unterbrechung des Kontaktes 16, unabhängig
von der Tastdauer, ist der Stehmagnet für das Stillsetzen der Zeiger im Augenblick
der gemeinsamen Nullstellung immer in Bereitschaft, und das Meßgerät ist sofort
für eine neue Messung aufnahmebereit.
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Die Unterbrechung des Kurzschlußkontaktes 13 muß durch Drücken der
Taste 33 so lange folgen, bis die beiden Zeiger i i und 25, den Zeiger 26 haben
wir ja bislang außer acht gelassen, in der Nullstellung stehen,, d. h. weniger als
1 Sekunde, da ja, wie angenommen, der Nebenzeiger 25 eine volle Umdrehung in i Sekunde
ausführt. Die Nullstellung des i o-Sekunden-Zeigers 26 körntein derselben Weise
erfolgen, indem auf der zugehörigen Welle 28 ebenfalls eine Nockenscheibe ,angeordnet
wird, die einen dritten, zu dem Kurzschlußkontakt 13 parallel liegenden Kontakt
betätigt. Alsdann müßte man aber im Grenzfall einen io Sekunden lang dauernden Nullauf
der Zeiger abwarten. Um diesen Übelstand zu vermeiden, wurde die Nullstellung des
Zeigers 26 erfindungsgemäß in .anderer Weise gelöst.
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Auf der Zeigerwelle 28 ist eine Kupplung 36 angeordnet. Durch Betätigung
des Relais 3q., d. h. beim Drücken der Nullstelltaste 33 wird durch,den rechts angeordneten
Anker 37 die Kupplung ausgerückt und die Zeigerwelle vom Antrieb getrennt. Auf der
Welle fest aufgekeilt sitzt eine herzförmige Scheibe 38. Vor dieser Scheibe ist
ein Hebel 39 mit. einem Nocken ¢o ,angeordnet, der durch die Feder ¢ 1 gegen den
Umfang der Scheibe gepreßt wird. In der Nullstellung des Zeigers 26 legt sich der
Nocken q.o in die Grube der Scheibe 38 und fixiert dadurch die Lage des Zeigers.
Der Umfang der Scheibe verläuft nach einer geeigneten Kurve, stellt z. B. eine archimedische
Spirale mit dem Drehpunkt als Koordinatenanfang dar. In der Zeigernullstellung hat
die Feder 41 die kleinste Spannung. Inn jeder anderen Zeigerstellung wird durch
den Druck der Feder ein Drehmoment auf die Welle ausgeübt, so daß °also stets nach
dem Auskuppeln Welle un&Zeiger in die Nullstellung gedreht werden.
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Zum Schluß sei noch auf einen weiteren Vorteil der erfindungsgemäßen
Nullstelleinrichtung hingewiesen. Oft tritt die Aufgabe auf, aus einer Mehrzahl
von Messungen desselben Vorganges den wahrscheinlichsten Wert durch Mittelwertbildung
zu bestimmen. Diese Aufgabe ist ohne weiteres mit dem beschriebenen Kurzzeitmesser
lösbar. Die erste Messung beginnt von der Nullstellung aller Zeiger aus. Nach Beendigung
der ersten und folgenden Messungen werden die Zeiger jedoch nicht auf Null zurückgestellt,
sondern-die neue Messung beginnt von der jeweils vorliegenden Anzeige aus. Die zuletzt
angezeigte Zeit, dividiert durch die Anzahl der Messungen, ergibt die wahrscheinliche
Meßmit des zu untersuchenden Vorganges.