Einrichtung zum Umwandeln des Zeiger- oder Skalenausschlages eines Messinstrumentes in Ziffern
Es ist oft erwünscht, den Zeiger- oder Skalenausschlag eines Messinstrumentes zur Ablesung in Ziffern umzuwandeln und den Messwert zwecks Kontrolle in einen entfernt von der Kontrollstelle liegenden Raum zu übertragen. Die Umwandlung und Fernübertragung soll dabei mit höchster Genauigkeit ohne Beeinflussung des Messinstrumentes und ohne zeitliche Verzögerung erfolgen.
Die bisher bekannten Einrichtungen dieser Art erfüllen die gestellten Forderungen nicht in vollem Masse. Den meisten Einrichtungen haftet gemeinsam der Nachteil an, dass die Umwandlung des vom Zeiger angezeigten Messwertes in Zahlen bzw. Fernübertragung dieser Zahlen nicht sofort bei und fortschreitend mit dem Ausschlag des Zeigers, sondern erst nach Zeigerstillstand durch Abtasten des stillstehenden Zeigers mittels einer Nachlaufeinrichtung erfolgt.
Direkte Fernübertragungen eines Zeigerausschlages ohne Verwendung einer Nachlaufeinrichtung, z. B. mittels Potentiometer und Strommesser oder mittels Synchronmotoren, lassen sich nicht mit der erforderlichen Genauigkeit durchführen und beeinflussen auch das Gebermessinstrument.
Die Erfindung setzt sich nun zum Ziel, eine Einrichtung zu schaffen, die zur Umwandlung des Zeigerausschlages eines Messinstrumentes, vorzugsweise einer Neigungswaage, in Ziffern und zur Fernübertragung des Messwertes unter Einhaltung grösster Genauigkeit ohne Beeinflussung des Messinstrumentes und ohne zeitliche Verzögerung geeignet ist. Dieses Ziel wird gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass die Nachlaufeinrichtung mit solcher Geschwindigkeit umläuft, dass sie auch die Zwischenstellungen des Zeigers abtastet und die Umwandlung des jeweiligen Zeigerausschlages mindestens so oft je Sekunde vornimmt, dass wenigstens die Zeigerendstellungsumwandlung dem Auge als stehendes Bild erscheint.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung schematisch dargestellt.
Darin zeigen:
Fig. 1-die Seitenansicht des Gerätes mit Schaltschema,
Fig. 2 das Bruchstück einer Stirnansicht gegen eine im Rahmen der Erfindung verwendete umlaufende Schlitzscheibe.
In Fig. 1 ist der in Seitenansicht dargestellte Messkopf einer Waage mit 28 bezeichnet, der eine Kleis- skala enthält, vor welcher ein Zeiger 30 mit einer Zeigerwelle 31 umläuft. Auf der gleichen Zeigerwelle 31 sitzt an deren rückwärtigem Ende ein Hilfszeiger 16, welcher Teile einer optischen Einrichtung trägt.
Gleichachsig zur Zeigerwelle 31, aber vollkommen getrennt von ihr ist eine Schlitzscheibe 1 gelagert, die auf der Welle 2 eines Elektromotors 3 sitzt und von diesem in schnelle Umlaufbewegung versetzt wird.
Auch diese Scheibe trägt Teile einer optischen Einrichtung zur Umlenkung eines von einer Lichtquelle 17 ausgehenden Lichtstrahls auf eine Photozelle 14.
Die optische Einrichtung besteht aus folgenden Teilen:
Auf der Zeigerwelle sitzt unter einem Winkel von 45" zu ihr ein ebener Spiegel 32. Der Zeiger trägt mit nicht gezeichneten Befestigungsmitteln zwei Linsen 22 und 23, im Anschluss daran eine Schlitzblende 19 und danach eine Objektivlinse 20. Am Ende des Zeigers 21 ist schliesslich ein weiterer 45 -Spiegel 21 angebracht.
Auf der Scheibe 1 ist eine zu dieser Scheibe parallele Blendenscheibe 18 befestigt, die den gleichen Radialabstand zu ihrer Drehachse hat wie der Spiegel 21 zu seiner. Hinter dieser Blendenscheibe 18 ist eine Kollektivlinse 24 sowie ein 45"-Spiegel 26 mit gleichem Achsabstand vorgesehen. Ferner trägt die Scheibe mit nicht gezeichneten Befestigungsmitteln eine Sammellinse 25 und auf der Welle 2 des Motors 3 einen ebenen 45 Spiegel 27.
Die Schlitzscheibe 1 ist im Bereich ihres Umfangs mit einer Reihe in gleichmässiger Teilung angeordneter Schlitze 33 versehen. Die Zahl dieser Schlitze entspricht der Teilung der Waagen skala oder einem ganzzahligen Vielfachen davon. Ausserdem trägt die Scheibe einen weiteren radialen Schlitz 34, jedoch auf einem anderen Radius, aber im Bereich der Unterbrechung der Teilung der Schlitze 33 zwischen ihrem Ende und Anfangsschlitz. Zwischen diesem Ende und Anfangsschlitz ist nämlich eine sogenannte neutrale Zone 35 eingeschaltet, die bei der Waage der neutralen Zone der Zeigerskala entspricht.
Im Achsabstand der erwähnten Schlitze 33 und 34 sind vor bzw. hinter der Scheibe Lichtquellen 4 und 10 bzw. Photozellen 5 und 9 so angeordnet, dass der von den Lichtquellen ausgehende Lichtstrahl in durch den Vorbeigang der Schlitze bestimmten Impulsen auf die zugehörige Photozelle fällt. Die der Schlitzreihe 33 zugeordnete Photozelle 5 ist über einen Verstärker 6 und einen elektronischen Schalter 7 angeschlossen an die Eingangsstufe eines elektronischen Zählers 8, der mit einem Wechselzahlentableau 29 als Anzeigevorrichtung ausgerüstet ist, auf dem die gezählten Zahlen in Form von Leuchtziffern erscheinen.
Die dem Einzelschlitz 34 zugeordnete Photozelle 9 ist über einen weiteren Verstärker 11 und einen im Verhältnis 1:2 arbeitenden Untersetzer 12 an den Schalter 7 und die einzelnen Stufen des elektronischen Zählers angeschaltet.
Die dritte Photozelle 14 schliesslich ist über einen weiteren Verstärker 15 ebenfalls an den elektronischen Schalter 7 angeschlossen.
Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung ist folgende:
Der von der Lichtquelle 4 ausgesandte Lichtstrahl wird durch die Schlitzreihe 33 der umlaufenden Scheibe 1 in in entsprechendem Rhythmus auftretende Lichtblitze zerhackt. Bei der in Fig. 1 dargestellten Stellung der Scheibe 1 verläuft der Schnitt durch die neutrale Zone, so dass dort kein Schlitz 33 eingezeichnet ist.
Die auf der Photozelle 5 auftreffenden Lichtblitze erzeugen in dieser elektrische Impulse, welche in dem Verstärker 6 verstärkt werden und über den elektronischen Schalter 7 in den elektronischen Zähler 8 gelangen und von diesem gezählt werden. Der von der Lichtquelle 10 bei jedem Durchgang des Schlitzes 34 (einmal je Scheiben umdrehung) auf der Photozelle 9 auftreffende Lichtblitz wird als elektrischer Impuls im Verstärker 11 verstärkt und von dem Untersetzer 12 jedes zweite Mal an die Nullstelleitung des elektronischen Zählers 8 weitergegeben. Dadurch wird bei jedem zweiten Scheibenumlauf der Zähler wieder auf Null gestellt, so dass die Zählung von vorn beginnt. Wenn die Geschwindigkeit des Scheibenumlaufes - wie vorgesehen - so gross ist, dass z.
B. pro Sekunde fünfundzwanzig Zählungsanzeigen erfolgen, so erscheint dem Betrachter das Ergebnis als stehendes Bild, das die Zahl der Schlitze angibt. Der Wiederbeginn der Zählung nach jeder Nullstellung wird durch den Anschluss der Nullstelleitung 13 auch an den Schalter 7 erreicht, der bei jeder Nullstellung wieder geschlossen wird, wenn er, wie weiter unten dargestellt, zwischenzeitlich geöffnet wurde. Dieses Öffnen des Schalters 7 wird durch die oben erwähnte mit dem Zeiger gekuppelte optische Einrichtung auf folgende Weise bewirkt:
Der von der Lichtquelle 17 über die Teile 32, 22, 23, 19, 20 und 21 gehende Lichtstrahl wird vom Spiegel 21 in einer senkrecht zur Skalenebene stehenden Richtung vom Messkopf 28 wegreflektiert, und zwar an einer Umfangsstelle, die der Zeigerstellung 30 entspricht.
Die optischen Mittel sind so gewählt, dass die Spaltblende 18 das an dieser Stelle scharf und hell erscheinende Abbild des Spaltes der Blende 19 durchläuft. Dieses Bild des Spaltes wird von dem andern Teil der optischen Einrichtung immer dann in die Photozelle 14 gebracht, wenn die Blende 18 dieselbe Winkelstellung einnimmt wie der Hilfszeiger 21 und somit auch der Waagenzeiger 30. Dadurch wird je nach Grösse des Ausschlages des Waagenzeigers 30 früher oder später während eines Umlaufs mit Hilfe der Photozelle 14 der Schalter 7 geöffnet. Für den Rest dieses einen Umlaufs unterbleibt also ein weiteres Zählen.
Da durch die Nullstelleitung 13 der Schalter 7 bei jedem zweiten Umlauf wieder geschlossen wird, beginnt sofort eine neue Zählung, wobei sich die Vorgänge so schnell abspielen, dass auch bei bewegter Waage dauernd die Zeiger stellung auf dem Tableau in Form von Ziffern erscheint.
Gleichzeitig mit dem Wechselzahlen-Tableau 29 können auch Elektromagnete mit Drucktypen angeschlossen werden, so dass die Waagenanzeige auch gedruckt werden kann.
Device for converting the pointer or scale reading of a measuring instrument into digits
It is often desirable to convert the pointer or scale deflection of a measuring instrument into digits for reading and to transmit the measured value to a room remote from the control point for control purposes. The conversion and remote transmission should take place with the highest accuracy without influencing the measuring instrument and without any time delay.
The previously known devices of this type do not fully meet the requirements. Most devices have the common disadvantage that the conversion of the measured value displayed by the pointer into numbers or remote transmission of these numbers does not take place immediately and progressively with the deflection of the pointer, but only after the pointer has come to a standstill by scanning the stationary pointer by means of a tracking device.
Direct remote transmissions of a pointer deflection without using a tracking device, e.g. B. by means of potentiometers and ammeters or by means of synchronous motors, cannot be carried out with the required accuracy and also influence the encoder measuring instrument.
The aim of the invention is to create a device which is suitable for converting the pointer deflection of a measuring instrument, preferably an inclination scale, into digits and for remote transmission of the measured value while maintaining the greatest accuracy without influencing the measuring instrument and without a time delay. This aim is achieved according to the invention in that the tracking device rotates at such a speed that it also scans the intermediate positions of the pointer and converts the respective pointer deflection at least so often per second that at least the pointer end position conversion appears to the eye as a still image.
In the drawing, an embodiment of the subject matter of the invention is shown schematically.
Show in it:
Fig. 1 - the side view of the device with the circuit diagram,
2 shows the fragment of an end view against a circumferential slotted disc used in the context of the invention.
In FIG. 1, the measuring head of a balance, shown in side view, is denoted by 28, which contains a small scale in front of which a pointer 30 with a pointer shaft 31 rotates. An auxiliary pointer 16, which carries parts of an optical device, is seated on the rear end of the same pointer shaft 31.
A slotted disk 1 is mounted coaxially with the pointer shaft 31, but completely separate from it, which is seated on the shaft 2 of an electric motor 3 and is set in rapid rotation by this.
This disk also carries parts of an optical device for deflecting a light beam emanating from a light source 17 onto a photocell 14.
The optical device consists of the following parts:
A flat mirror 32 sits on the pointer shaft at an angle of 45 "to it. The pointer carries two lenses 22 and 23 with fastening means (not shown), followed by a slit diaphragm 19 and then an objective lens 20. Finally, there is a end of pointer 21 another 45 mirror 21 attached.
A diaphragm disk 18, which is parallel to this disk and has the same radial distance to its axis of rotation as the mirror 21 to its, is attached to the disk 1. A collective lens 24 and a 45 "mirror 26 with the same axial spacing are provided behind this diaphragm disk 18. Furthermore, the disk with fastening means (not shown) carries a collective lens 25 and a flat mirror 27 on the shaft 2 of the motor 3.
The slotted disk 1 is provided in the area of its circumference with a row of slits 33 evenly spaced. The number of these slots corresponds to the division of the scale or an integral multiple thereof. In addition, the disk has a further radial slot 34, but on a different radius, but in the area of the interruption of the division of the slots 33 between its end and the starting slot. A so-called neutral zone 35 is inserted between this end and the start slot, which corresponds to the neutral zone of the pointer scale on the scale.
At the center distance of the mentioned slits 33 and 34, light sources 4 and 10 or photocells 5 and 9 are arranged in front of and behind the pane so that the light beam emanating from the light sources falls on the associated photocell in pulses determined by the passage of the slits. The photocell 5 assigned to the row of slots 33 is connected via an amplifier 6 and an electronic switch 7 to the input stage of an electronic counter 8, which is equipped with an alternating number table 29 as a display device on which the counted numbers appear in the form of luminous digits.
The photocell 9 assigned to the individual slot 34 is connected to the switch 7 and the individual stages of the electronic counter via a further amplifier 11 and a speed reducer 12 operating at a ratio of 1: 2.
Finally, the third photocell 14 is also connected to the electronic switch 7 via a further amplifier 15.
The function of the device described is as follows:
The light beam emitted by the light source 4 is chopped up through the row of slits 33 of the rotating disk 1 in flashes of light occurring in a corresponding rhythm. In the position of the disk 1 shown in FIG. 1, the section runs through the neutral zone, so that no slot 33 is shown there.
The light flashes impinging on the photocell 5 generate electrical pulses in this, which are amplified in the amplifier 6 and reach the electronic counter 8 via the electronic switch 7 and are counted by the latter. The flash of light that hits the photocell 9 from the light source 10 every time the slit 34 passes through the slit 34 (once per disk revolution) is amplified as an electrical pulse in the amplifier 11 and is passed on to the zero line of the electronic counter 8 every second time by the sub-unit 12. As a result, the counter is reset to zero with every second disk revolution, so that counting starts from the beginning. If the speed of the disk revolution - as intended - is so great that z.
If, for example, twenty-five counting displays are carried out per second, the result appears to the viewer as a still picture indicating the number of slots. The restart of counting after each zero setting is achieved by connecting the zero setting line 13 to the switch 7, which is closed again at each zero setting if, as shown below, it has been opened in the meantime. This opening of the switch 7 is effected by the above-mentioned optical device coupled to the pointer in the following way:
The light beam passing from the light source 17 over the parts 32, 22, 23, 19, 20 and 21 is reflected away from the measuring head 28 by the mirror 21 in a direction perpendicular to the scale plane, namely at a point on the circumference that corresponds to the pointer position 30.
The optical means are selected such that the slit diaphragm 18 passes through the image of the slit of the diaphragm 19, which appears sharp and bright at this point. This image of the gap is always brought into the photocell 14 by the other part of the optical device when the diaphragm 18 assumes the same angular position as the auxiliary pointer 21 and thus also the balance pointer 30. As a result, depending on the size of the deflection of the balance pointer 30, earlier or The switch 7 is opened later during a cycle with the aid of the photocell 14. There is no further counting for the remainder of this one cycle.
Since the switch 7 is closed again every second cycle by the zero line 13, a new count begins immediately, the processes taking place so quickly that the pointer position appears on the panel in the form of digits even when the scales are moved.
At the same time as the change number panel 29, electromagnets with printing types can also be connected so that the balance display can also be printed.