Verfahren zur Registrierung von Informationen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Registrie rung von Informationen, bei welchem mindestens eine eine Informationsgrösse enthaltende Spur auf einem bewegten Registrierträger aufgezeichnet wird.
Dieses Verfahren zeichnet sich erfindungsgemäss dadurch aus, dass man charakteristische Werte dieser Grösse in jedem Augenblick in proportionale Phasen verschiebungen umsetzt und mittels letzterer der ge nannten Spur während ihrer Aufzeichnung transver- sale Verschiebungen erteilt, welche den momentanen charakteristischen Werten der Informationen entspre chen.
Vorzugsweise wird man die Phasenverschiebungen zwischen elektrischen Wechselspannungen benützen, in welche man die Werte der Informationen umsetzt, doch kann man prinzipiell auch andere, z. B. aku stische, Signale verwenden.
Viele Formen von Informationen können übersetzt werden in elektrische Phasenverschiebungen, deren Grösse und Vorzeichen (1- oder-) in jedem Moment die genaue Grösse bzw. das Vorzeichen von irgend einer messbaren Menge oder Eigenschaft darstellen kann.
Beispielsweise kann bei bevorzugten Anwendun gen des Verfahrens durch Benützung von wohl bekannten Phasenschiebern verschiedener Arten, wenn man von Informationen, die charakteristische Werte einer Maschine, wie die Geschwindigkeit, die Richtung, die Grösse der Verschiebung eines beweg lichen Gliedes, z. B. eines Drehbankschlittens, betref fen, ausgeht, erreicht werden, dass eine Wechselspan nung längs einer Zeitachse verschoben wird um Be träge und in einer Richtung, die genau denjenigen der Informationsgrösse (im letztgenannten Falle z. B. der Bewegung des Schlittens) entsprechen.
Auch an dere Arten von Informationen können in elektrische Phasenverschiebungen übersetzt werden, welche fest- gehalten oder kontinuierlich um geeignete Beträge verändert werden können.
So kann die momentane Grösse einer messbaren Eigenschaft oder Menge von Materie oder Energie, sowie zum Beispiel Geschwindigkeit, Feuchtigkeit, Durchflussmenge, Spannung, Stromstärke usw., durch verschiedene Typen von Wandlern und Phasen schiebevorrichtungen umgesetzt werden in proportio nale Phasenverschiebungen.
Ähnlich können viele mathematischen Funktio nen, Kurven und dergleichen von Punkt zu Punkt dargestellt werden durch die Verschiebung einer Wechselspannung längs einer Zeitachse um propor tionale Beträge.
Die hier geoffenbarte Technik ist - wie gezeigt werden wird - sehr geeignet, um die oben beschrie benen Formen von Informationen auf verschiedenen Typen von Registrierträgern zu registrieren, so dass zu jeder späteren Zeit aus den Aufzeichnungen die Phase reproduziert werden kann, welche für jeden Augen blick des Aufzeichnungsvorgangs die registrierte Grösse treu wiedergibt.
Durch Benützung der Erfindung kann eine sehr grosse Menge von registrierten Informationen in einem oder mehreren sehr kurzen Kanälen auf einem Regi- strierträger aufgezeichnet werden.
Wenn zum Beispiel die zu einer späteren Zeit ge wünschte Verschiebung eines Werkzeugelementes einer Maschine unter Benützung der Erfindung auf einem magnetisierten Band registriert wird, so genü gen beispielsweise nur 2-cm-Bandlänge für jede 1-cm- Bewegung des Elementes. Dies ergibt grosse Kosten ersparnisse und ermöglicht sehr niedrige Band geschwindigkeiten während der reproduzierten Zy klen und die Speicherung von grossen Informations mengen auf einem kleinen Speicherrad. Durch Benützung der Erfindung können magne tische Registrierträger, wie z.
B. magnetisierbares Band, in solcher Weise mit Registrierungen versehen werden, dass die Grösse von jedem reproduzierten Signal in vielen Fällen mehrere hundert Male grösser ist als bei auf übliche Weise mit Registrierungen ver- sehenen Magnetbändern.
Die hier beschriebene Technik erlaubt es, auf einem Registrierträger Registrierungen in einem sehr grossen Bereich von Registriergeschwindigkeiten auf zuzeichnen. So kann beispielsweise auf einem magne tischen Bande registriert werden, während es an den Regictriermitteln mit einer Geschwindigkeit von 1 cm pro Sekunde oder sonst nach dem Wunsche des Be nützers vorbeigezogen wird, z. B. mit einer Geschwin digkeit von 0,1 Meter pro Sekunde.
Darüber hinaus kann das Band unter gewissen Be- dingungen durch den Benützer während eines Regi- strierzyklus angehalten werden ohne Verlust an auf gezeichneter Signalstärke.
Durch Benützung der vorliegenden Erfindung können Registrierträger auf solche Weise mit Regi strierungen versehen werden, dass während des Wie dergabezyklus der Registrierträger in einem sehr gro ssen Geschwindigkeitsbereich an dem Wiedergabekopf verschoben werden kann ohne jegliche Veränderung in der Stärke des wiedergegebenen Signals.
Der Registrierträger kann sogar ruhen ohne jeg liche Abnahme des wiederzugebenden Signals. Andere Zwecke der Erfindung, welche äusserst nützlich sind, werden sich aus dem Studium der fol genden Beschreibung und der Figuren ergeben, in welchen: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Aus- führungsform einer Einrichtung zur Durchführung der Erfindung ist, bei welcher ein Lichtfluss zum Regi strieren verwendet wird.
Fig. 2 ist ein Typus von Lichtflussunterbrecher, der in der Vorrichtung nach Fig. 1 verwendet ist. Fig. 3 ist ein Teil des in Fig. 2 gezeigten Licht flussunterbrechers, ein Teil eines photographischen Filmes, der als Signalregistrierträger dient, und eine Blendenplatte, die zur Steuerung des auf gewisse Zonen des Filmes fallenden Lichtflusses dient.
Fig. 4 stellt schematisch eine andere Ausführungs form einer Einrichtung zur Durchführung der Erfin dung dar, welche einen magnetischen Fluss zur Regi strierung verwendet.
Fig. 5 zeigt eine Endansicht von gewissen Regi- strierelementen für die in Fig. 4 gezeigte Vorrichtung. Fig. 6 ist eine Seitenansicht der zwei in Fig. 5 ge zeigten Elemente.
Fig. 7 ist eine Draufsicht auf einen Abschnitt eines magnetisierten Bandes, das als Registrierträger be nützt wird, und auf gewisse drehbare Glieder, die in der Vorrichtung nach Fig. 4 benützt werden.
Fig. 8 ist eine Darstellung von einem Paar von magnetischen Elementen, die in der Vorrichtung nach Fig. 4 benützt werden, und Fig.9 zeigt ein Element, das im magnetischen Kreis mit den Elementen nach Fig. 8 verwendet wird.
<I>Beschreibung eines einen</I> Lichtfluss <I>benützenden</I> Registriergerätes Fig. 1 zeigt schematisch eine Registriervorrich- tung, bei welcher ein Lichtfluss zur Registrierung ver wendet wird. Eine dünne kreisförmige Scheibe 1, die zur Unterbrechung des Lichtflusses dient, besteht aus Glas oder anderem geeignetem, durchsichtigem, op tisch klarem Material und ist zentrisch auf dem Ende der Rotorwelle 2 eines zweipoligen Synchronmotors 3 montiert.
Die Wicklungen dieses Motors werden mit Wechselspannung von einer mit R bezeichneten Quelle erregt, die in Fig. 1 rechts unten dargestellt ist. Für die folgende Beschreibung soll beispielsweise ange nommen werden, dass die Wechselstromquelle R eine Spannung von 220 Volt bei 50 Hertz aufweist wie bei üblichen Stromverteilungsnetzen, doch dies ist keineswegs notwendig. Eine Spannung mit dieser 50- Hertz-Frequenz wird im folgenden als Zeitbezugs spannung bezeichnet, da diese Frequenz als eine Zeit achse benützt wird, mit welcher Phasenverschiebun gen eines variablen Signals, das später beschrieben werden soll, gemessen werden.
Die Wicklungen des zweipoligen Synchronmotors 3 werden während des ganzen Registriervorganges immer mit der Wechsel spannung von 50 Hertz und 220 Volt der Quelle R erregt. Da der Motor zwei Pole hat, so wird die Scheibe sich mit einer Geschwindigkeit von 50 Um- drehungen/Sekunde in genauem Synchronismus mit der Frequenz des dem Motor zugeführten Stromes drehen.
Fig.2 zeigt schematisch eine einzelne archime dische Spirale mit mehreren Windungen. Die Spirale ist lichtundurchlässig und auf der untern Oberfläche der Scheibe 1 auf photographischem oder anderem geeignetem Wege aufgebracht.
Fig. 3 zeigt ein Bruchstück der Scheibe 1 mit die ser Spirale in grösserem Massstabe. Es soll angenom men werden, dass die Ganghöhe und die Breite der Spiralwindungen 2 mm bzw. 1 mm betragen. Infolge dessen wird die Breite der Windungen der durchsich tigen Spirale 7, welche die Windungen der licht undurchlässigen Spirale 5 voneinander trennen, eben falls 1 mm betragen.
Eine Blende 8, die vorzugsweise aus dünnem Stahl besteht, ist über der Scheibe 1 und über einem Film 9 in einer Stellung gehalten, die in Fig. 1 und 3 gezeigt ist. Ein kleiner Abstand ist zwischen der Blende 8 und der Scheibe 1 vorhanden. Zwei iden tische Belichtungsschlitze 10 und 11, jeder zum Bei spiel 1 mm breit und 6 mm lang, sind in der Blende 8 vorgesehen.
Ein Bruchstück des Filmes 9 ist in Fig. 3 gezeigt. Bei vielen Anwendungen der Erfindung kann es sich um einen üblichen Kinofilm von 16 mm oder 35 mm Breite handeln. Dieser Film ist der Registrierträger der Vorrichtung. Der Film wird während der Regi strierung durch irgendwelche geeignete, nicht gezeigte Mittel abwärtsgezogen in Richtung des in Fig. 3 ge zeigten Pfeiles, so dass er an den Belichtungsschlitzen 10 und 11 vorbeikommt, welche die Registrierstellen der Vorrichtung sind.
Ein kleiner, in Fig. 1 sichtbarer Abstand wird zwischen der Scheibe 1 und der oberen, lichtempfindlichen Oberfläche des Filmes 9 einge halten.
Die Schlitze 10 und 11 werden gleichförmig be leuchtet durch stroboskopische Lampen 12 bzw. 13. Lampen dieser Art werden oft benützt, um peri odische Lichtblitze auf vollständig gesteuerte Weise zu erzeugen. Die Dauer eines jeden Lichtblitzes ist von wenigen Mikrosekunden. Der Zeitpunkt jedes Lichtblitzes kann leicht gesteuert werden durch eine geeignete elektronische Schaltung, die zum Beispiel mit einer zeitbestimmenden Wechselspannung von 50 Hertz so erregt wird, dass die Lampe jedesmal dann einen Lichtblitz aussendet, wenn die Welle der zeitgebenden Spannung eine neutrale Achse so kreuzt, dass die momentane Spannung von einem negativen auf einen positiven Wert übergeht.
Dieser auf der neu tralen Achse der zeitbestimmenden Wechselspannung gemessene Punkt wird im folgenden. als der Aufblitz- punkt bezeichnet. Unter diesen Umständen wird eine solche Lampe also 50 zeitlich genau festgelegte Licht impulse pro Sekunde abgeben. Ein Lampentyp, der für diesen Zweck in der Vorrichtung nach Fig. 1 be nützt werden kann, ist zum Beispiel der Typ S 413 Strobotron , der durch die Sylvania Electric Com- pany, 1740 Broadway, New York, USA, geliefert wird.
Die Zeitfestlegung der Lichtemission durch die Lampe 12 wird durch einen elektronischen Zeitfest leger 14 über elektrische Leitungen 15 und 16 ge steuert. Eine zeitfestlegende Wechselspannung, welche die genannte Bezugsfrequenz aufweist, wird diesem Zeitfestleger durch Leitungen 17 und 18 von der Quelle R zugeführt.
Ein elektromechanischer Phasenschieber 22 ist in Fig. 1 schematisch dargestellt. Dieser Phasenschieber kann eine Gruppe von nicht gezeigten Statorwicklun- gen aufweisen und eine zentral angeordnete, verdreh bare Spule, die ebenfalls nicht gezeigt ist. Diese Spule erzeugt eine pulsierende EMK in ihren Windungen, wenn die Statorwicklungen mit einem geeigneten, mehrphasigen Wechselstrom von einer entsprechen den Wechselstromquelle aus erregt werden. Die dreh bare Spule ist auf einer Welle 26 montiert, die in Lagern von niedriger Reibung gelagert ist.
Ein Paar von Schleifringen und von Bürsten (nicht gezeigt) dient zur Abnahme der Wechselspannung von der drehbaren Spule. Obwohl dies nicht gezeigt ist, wird es verständlich sein, dass eine Quelle von geeignetem, mehrphasigem Wechselstrom in der in Fig. 1 illu strierten Vorrichtung vorgesehen ist, deren Frequenz z?i jeder Zeit genau mit derjenigen der 50-Hertz- Bezugsspannung von der Quelle R übereinstimmt.
Die Frequenz der von der pulsierenden EMK erzeug ten Ausgangsspannung des Phasenschiebers 22, wel che im folgenden als die phasenvariable Spannung bezeichnet wird, hat infolgedessen eine Frequenz von genau 50 Hertz, wenn die drehbare Spule ruht. Die elektrische Wirkungsweise des Phasenschiebers 22 ist so, dass seine phasenvariable Ausgangsspannung zur Bezugsspannung in der Phase verschoben wird um einen Betrag, der in jedem Augenblick nach Grösse und Richtung (voreilend oder nacheilend bzw. + oder -) genau proportional ist zu der Grösse der Verdrehung bzw. der Drehrichtung der drehbaren Spule. Ein Handrad 25 sitzt fest auf der Welle 26.
Durch Drehen dieses Handrades kann die Phase der phasenvariablen Spannung in vorausbestimmter Weise verschoben werden. So kann eine Verdrehung dieses Handrades um zum Beispiel 30 geometrische Grade in einer entsprechenden Richtung eine Phasenver schiebung um genau 30 elektrische Grade im voreilen den Sinne (+) gegenüber dem Bezugssignal zur Folge, haben, während eine identische Verdrehung des Handrades in der entgegengesetzten Richtung eine Phasenverschiebung von 30 elektrischen Graden im nacheilenden Sinne (-) zur Folge haben wird.
Die phasenvariable Spannung vom Phasenschieber wird durch Leiter 23 und 24 einem elektronischen Zeitfestleger 19 zugeführt, welcher dem Zeitfestleger 14 gleich sein kann. Die Ausgangsspannung des Zeit- festlegers 19 wird durch elektrische Leiter 20-21 einer stroboskopischen Lampe 13 zugeführt, welche der Lampe 12 gleich sein kann. Der Aufblitzpunkt der Lampe 13 kann somit in genauer übereinstim- mung mit jeder Phasenverschiebung, die der phasen variablen Spannung durch Verdrehung des Handrades 25 des Phasenschiebers 22 erteilt wird, verändert werden.
YYirkungsweise <I>des einen</I> Lichtfluss benützenden Registriergerätes Die elektrischen Wicklungen des Motors 3, der elektronische Zeitfestleger 14 und die Statorwicklun- gen des Phasenschiebers 22 werden mit elektrischen Strömen erregt, deren Frequenzen und Phasen zu allen Zeiten in einer festen Beziehung zueinander ste hen. Wenn die Scheibe 1 beobachtet wird, wenn sie von der Lampe 12 beleuchtet wird, so scheint sie dauernd stillzustehen, obwohl sie in Wirklichkeit 50 Umdrehungen pro Sekunde ausführt.
Dies ist eine Folge der stroboskopischen Wirkung der periodischen Lichtimpulse, die von der Lampe in genauem Syn chronismus mit der Drehung der Scheibe ausgesendet werden.
Durch diese stroboskopische Wirkung wird im Bereiche des Belichtungsschlitzes 10 ein Muster er zeugt, das aus alternierenden, undurchsichtigen und durchsichtigen Abschnitten der Spiralen 5 und 7 be steht. Dieses Muster ist zu jeder Zeit statisch, da die Zeitfestlegung der von der Lampe 12 ausgesendeten Lichtblitze mit der Drehung der Scheibe 1 synchron ist. Auf diese Weise wird eine Reihe von parallelen, belichteten Spuren 7a photographisch längs des Ka nals R' (Fig. 3) aufgezeichnet. Dieser Kanal wird in der Folge als Bezugskanal bezeichnet.
Der Teilungs- abstand der unbelichteten Spuren 5a ist gleich der Ganghöhe der undurchsichtigen Windungen der Spi rale 5, und ihre Breite ist gleich der Breite dieser undurchsichtigen Windungen. Die längs des Bezugs kanals aufgezeichneten Spuren sind wie gezeigt im wesentlichen zu den Kanten des Filmes 9 parallel.
Der oben in Fig. 2 sichtbare Pfeil soll die tatsäch liche Richtung angeben, in welcher die Scheibe 1 durch den Motor 3 mit einer Geschwindigkeit von 50 Touren/Sek. angetrieben wird, während der hori zontale Pfeil die Richtung angibt, in welcher die Win dungen tatsächlich längs der Schlitze 10 und 11 mit einer Geschwindigkeit von 50 Teilungsabständen pro Sekunde verschoben werden.
In jedem der nachfolgen den Beispiele der Wirkungsweise der Registriervor- richtung wird angenommen, dass jede Phasenverschie bung der phasenvariablen Spannung im voreilenden Sinne (+) zur Folge hat, dass das im Schlitz 11 er scheinende Muster um einen dieser Verschiebung pro portionalen Betrag längs des Schlitzes von rechts nach links verschoben wird, während jede Phasen verschiebung des variablen Signals im nacheilenden Sinne (-) eine Verschiebung des Musters in der entgegengesetzten Richtung, also von links nach rechts, verursacht.
Ein Muster, das dem im Belich tungsschlitz 10 erscheinenden Muster gleich ist, er scheint im Schlitz 11 jedesmal, wenn die Lampe 13 einen stroboskopischen Lichtimpuls aussendet. Die Augenblicke, in welchen die Lampe 13 aufblitzt, kön nen jedoch genau proportional mit jeder Phasenver schiebung verändert werden, die der phasenvariablen Spannung durch geeignete Drehung der Welle 26 des Phasenschiebers 22 erteilt wird.
So entspricht jeder Phasenverschiebung der phasenvariablen Spannung eine derselben proportionale Verschiebung des Mu sters im Schlitz 11 in einer Richtung parallel zur Länge des Schlitzes bzw. transversal zur Längsachse des Filmes 9.
Solange die Phase der phasenvariablen Spannung fest ist, wird eine Reihe von unbelichteten und belich teten Spuren 5b und<I>7b</I> längs des Kanals<I>V</I> aufge zeichnet (der in der Folge als variabler Kanal bezeich net wird), welche Spuren genau parallel sind zu den längs des Bezugskanals R' aufgezeichneten Spuren. Wenn durch Drehung der Welle 26 um 90 in einer geeigneten Richtung die Phase der phasenvariablen Spannung 90 elektrische Grade im nacheilenden Sinne (-) verschoben wird, wird das Muster sich längs des Schlitzes 11 von links nach rechts verschieben um einen Betrag von
EMI0004.0020
Teilungsabstand bzw. von 0,25 X 2 mm = 0,5 mm.
Umgekehrt wird bei einer Phasenverschiebung von 90 elektrischen Graden im voreilenden Sinne (+) das Muster um einen Betrag von 0,5 mm von rechts nach links längs des Schlitzes 11 verschoben werden.
Eine Phasenverschiebung von 90 elektrischen Graden des variablen Signals im nacheilenden Sinne () verursacht somit eine Verschiebung der belich teten Spuren 7b auf die Spuren des Bezugskanals R' hin um einen Betrag von 0,5 mm, während eine glei che Phasenverschiebung, aber im voreilenden Sinne (+), eine Verschiebung um denselben Betrag, aber von der Bezugsspannung weg, verursacht. Wenn der phasenvariablen Spannung keine weitere Phasenver schiebung erteilt wird, werden die nacheinander be lichteten Zonen Spuren 7b bilden, die zu den Spuren des Bezugskanals R' genau parallel sind.
Wie oben gezeigt und erläutert, werden somit die Spuren gleichzeitig mit dem photographischen Aufzeich nen längs des variablen Kanals V physisch verschoben um Beträge und Richtungen (transversal zur Längs achse des Kanals gemessen), die proportional zur Grösse und zum Vorzeichen (+ oder -) jeder der phasenvariablen Spannung erteilten Phasenverschie bung sind. Da die Frequenz einer Wechselspannung der Geschwindigkeit der Phasenänderung entspricht, wer den Änderungen der phasenvariablen Spannung über oder unter die 50-Hertz-Frequenz zur Folge haben, dass die belichteten Spuren im Augenblick ihrer photo graphischen Aufnahme in bezug auf die Längsachse des Kanals V eine Neigung haben, welche der Grösse der Frequenz in jedem Moment proportional ist.
Wenn zum Beispiel die normale 50-Hertz-Fre- quenz der phasenvariablen Spannung auf 52 Hertz vergrössert wird (durch gleichmässige Drehung der Welle des Phasenschiebers 22 mit einer Geschwindig keit von 2 Touren /Sek. in einer geeigneten Richtung), wird die Lampe 13 52 zeitlich genau festgelegte Im pulse pro Sekunde aussenden. Die stroboskopische Beleuchtung der Fläche des Schlitzes 11 wird das in dem Schlitz erscheinende Muster von rechts nach links längs des Schlitzes verschieben mit einer Ge schwindigkeit von zwei Teilungsabständen/Sek. bzw. von 2 X 2 = 4 mm/Sek. Wir nehmen beispielsweise an, dass der Film 9 zugleich unter dem Schlitz 11 mit einer Geschwindigkeit von 40 mm/Sek. verschoben wird.
Dann werden gewisse Zonen auf 40 mm Film länge sukzessive 52 Lichtimpulsen von Lampe 13 aus gesetzt sein. Während dieser Zeit wird jedoch das Muster um zwei Teilungsabstände oder genau 4 mm verschoben werden, so dass jede belichtete Zone des Filmes unter dem Schlitz 11 sukzessive von rechts nach links längs des Belichtungsschlitzes um einen Betrag von verschoben wird, wobei 4 die Grösse der transversalen
EMI0004.0031
Verschiebung des Musters, ausge drückt in mm, und 52 die Zahl der Lichtimpulse der Lampe 13 pro Sekunde ist.
Aus obiger Beschreibung geht hervor, dass jeg liche Phasenlage oder Frequenzänderung einer phasen variablen Spannung in bezug auf eine Bezugsspan nung durch physische Verschiebung bzw. die Neigung von Spuren dargestellt wird, wenn dieselben photo graphisch so registriert werden, dass ihre Grösse und Verschiebungsrichtung transversal zur Bewegungsrich tung des Registrierträgers (z. B. ein Film) die Grösse und Richtung der Phase in jedem Augenblick dar stellt.
Es ist hervorzuheben, dass schon allein Änderun- gen der Phasenbeziehungen zwischen phasenvariabler Spannung und Bezugsspannung transversale Verschie bungen der Spuren um proportionale Beträge verur sachen. Es ist ersichtlich, dass es bei der gerade be schriebenen Registriervorrichtung durch diese Art der Technik möglich ist, die Grösse von Phasen- und Fre- quenzdifferenzen zwischen einer phasenvariablen Spannung und einer Bezugsspannung zu registrieren, ohne die Notwendigkeit, tatsächliche Frequenzen längs der Länge des Registrierträgers, z.
B. einen Ab schnitt eines photographischen Filmes, auf demselben zu registrieren. Durch die vollständige Eliminierung der Notwendigkeit, Frequenzen an sich längs der Länge des Registrierträgers auf demselben zu regi strieren, ist es möglich, eine sehr grosse Informations menge auf einen kurzen Filmabschnitt oder einer an deren Form von Registrierträgern zu komprimieren.
Es ist ersichtlich, dass photographische Entwick lungsgeräte benützt werden müssen, um den belich teten Film geeignet zu behandeln und zu trocknen. Der Einfachheit halber sind keine optischen Systeme, lichtdichte Kammern, Filmantriebe oder elektronische Schaltungen in den Fig. 1 bis 3 dargestellt worden.
<I>Beschreibung eines einen magnetischen Fluss</I> <I>benützenden</I> Registriergerätes Fig. 4 bis 9 illustrieren eine Registriervorrichtung, mit welcher Informationen, die durch Änderungen in der Phase von einem oder mehreren Signalen dar gestellt werden, auf einem einzigen Registrierträger, wie zum Beispiel einem magnetisierbaren Band, regi striert werden können.
Fig. 4 ist eine schematische Darstellung eines voll ständigen Registriergerätes von magnetischem Typus. Ein zweipoliger Synchronmotor 30 wird beispielsweise mit Wechselspannung von 50 Hertz und 220 Volt von einer Quelle R erregt. Die Frequenz dieser Spannung ist, wie nachfolgend erläutert wird, die Bezugsfre quenz. Daher wird die Spannung mit dieser 50-Hertz- Frequenz als die Bezugsspannung bezeichnet werden. Wie in Fig. 4 dargestellt, ist die Rotorwelle 31 dieses Motors nach links verlängert.
Drei gleich weit von einander distanzierte Flussverteiler 32, 33 und 34 sind auf der Wellenverlängerung festmontiert.
Direkt unter den Flussverteilem 32, 33 und 34 befinden sich drei identische Registrierkopfgehäuse 37, 38 und 39. Der Registrierkopf im Gehäuse 39 wird während der Registrierung dauernd mit einem Bezugssignal aus der Quelle R gespeist. Der magne tische Registrierkopf im Gehäuse 37 wird vom Pha senschieber 43 über die Leiter 47 und 48 erregt, wäh rend der. Registrierkopf im Gehäuse 38 erregt wird durch das Ausgangssignal eines Phasenschiebers 42, das ihm durch Leiter 45 und 46 zugeführt wird.
Für die Zwecke der Beschreibung wird angenommen, dass die Konstruktion und die allgemeine elektrische Wir kungsweise dieser beiden Phasenschieber gleich der jenigen des Phasenschiebers 22 (Fig. 1) ist, der beim photographischen Registriergerät benützt wird. Die Statorwicklungen (nicht gezeigt) der Phasen schieber 42 und 43 werden während der Registrie rung mit geeignetem mehrphasigem Wechselstrom von einem Mehrphasengenerator 44 oder einer anderen passenden Quelle gespeist. Der Generator 44 wird durch einen Wechselstrom von 50 Hertz von- der Quelle R angetrieben.
Es ist zu verstehen, dass die Frequenz der mehrphasigen Erregung der Statoren der Phasenschieber in jedem Moment dieselbe ist wie diejenige der Bezugsspannung.
Ein rundes Handrad 52 ist fest auf der Welle 51 des Phasenschiebers 42 montiert. Ein zweites, ähn liches Handrad (nicht gezeigt) ist auf der Welle 53 des Phasenschiebers 43 montiert.
Fig. 5 ist eine Endansicht des im Gehäuse 39 mon tierten magnetischen Registrierkopfes und des magne tisch mit demselben zusammenarbeitenden Flussver- teilers 34. Fig. 6 ist eine Seitenansicht dieses Vertei lers und des in Fig. 5 gezeigten Registrierkopfes. Das Gehäuse 39 besteht aus nichtmagnetischem Material wie Messing oder Aluminium. Eine zur Achse der Welle 31 parallele Bohrung ist durch dasselbe vor gesehen.
Ein aus Fig. 5 klar ersichtlicher Schlitz geht durch den oberen Teil des Gehäuses 39 parallel zur Bohrung.
Eine magnetische Vorrichtung ist in das Gehäuse eingepresst. Die magnetische Vorrichtung weist lamel- lierte Elemente 57, 58, 59 und 60 sowie ein verti kales Registrierelement 61 auf, das aus dünnem Sili- ziumstahl oder ähnlichem Material besteht, das in hochgradig magnetischen Vorrichtungen, wie zum Beispiel Transformatoren usw., benutzt wird. Fig. 8 ist eine perspektivische Ansicht der Elemente 57 und 59.
Die Elemente 58 und 60 sind so gebogen, dass sie auf die Innenseite der Elemente 57 und 59 passen, wie in Fig. 5 gezeigt ist. Fig. 9 ist eine perspektivische Darstellung des Registrierelementes 61. Der obere Rand 61a dieses Registrierelementes hat dieselbe Länge wie die nach oben gebogenen Ränder 57a und 59.a der Elemente 57 und 59 und die ähnlichen Rän der der Elemente 58 und 60. Der untere horizontale Abschnitt des Registrierelementes ist zwischen die zwei unteren vertikalen Schenkel 57b und 59b der Elemente 57 und 59 gepresst, wie in Fig. 5 gezeigt ist.
Ein Band 40 wird quer über den oberen Teil des Gehäuses gezogen, in Kontakt mit dem oberen hori zontalen Rand 61a des Registrierelementes 61 und mit den oberen Rändern der lamellierten Elemente 57, 58, 59 und 60, wie in Fig. 5 gezeigt ist. Dieser obere horizontale Rand wird nachfolgend als Regi- strierpol bezeichnet.
Eine Registrierspule 56 (Fig. 5 und 6), die aus vielen Drahtwindungen besteht, ist um den vertikalen Schenkel des Registrierelementes 61 gewickelt und wird mit der 50-Hertz-Bezugsspan- nung von der Quelle R über elektrische Leitungen 41 und 41a gespeist. Ein mit 50 Hertz pulsierendes Ma gnetfeld wird so in dem Körper des Registrierelemen- tes erzeugt.
Der Flussverteiler 34 (Fig. 5 und 6) besteht aus einem mit Aussengewinde versehenen Zylinder, der zum Beispiel aus den unter den Markenbezeichnungen Mümetall oder Permalloy bekannten Materialien oder ähnlichen Materialien von hoher Permeabilität bestehen kann. Für die Zwecke der Beschreibung wird angenommen, dass die Ganghöhe P und die Grat breite C des Gewindes 1 mm bzw. 0,4 mm betragen. Die Flussverteiler 32 und 33 sind dem Flussverteiler 34 gleich.
Die drei Flussverteiler sind koaxial auf der Welle 31 des Motors 30 festmontiert und voneinan der distanziert, wie in den Fig. 4 und 7 gezeigt ist.
Fig. 5 zeigt, dass eine vertikale Ebene, die durch die Rotationsachse des Verteilers 34 geht, auch durch das vertikale Registrierelement 61 geht. Diejenigen Abschnitte der Verteilergewindegänge, die unmittel bar über dem Registrierpol liegen, werden kontinuier lich und gleichmässig verschoben mit einer Geschwin digkeit von 50 Ganghöhen/Sek. in einer Richtung par allel zur Länge der Registrierlippe.
Ein Registrierträger, welcher für die Zwecke der Beschreibung als ein Band 40 angenommen wird, wird während der Registrierung abwärtsgezogen, wie in Fig. 7 durch einen Pfeil angedeutet ist. Dieses Band kann aus irgendwelchem Material bestehen, das in den hochgradig magnetischen Registriersystemen benützt wird, sowie gewisse Typen von rostfreiem Stahl, mit Eisenoxyd überzogene Kunststoffbänder usw.
Obwohl dies hier nicht dargestellt ist, können viele Typen von Bandaufbewahrungs- und Bandantriebssystemen be nützt werden, um das Band während der Registrie rung mit vorbestimmten Geschwindigkeiten an dem Registrierpol des Registrierkopfes vorbeizuführen.
Aus Fig. 4, 5 und 6 ist ersichtlich, dass ein Spalt zwischen den Flussverteilern 32, 33 und 34 und den Registrierkopfgehäusen 37, 38 und 39 vorgesehen ist. Das Band 40 wird durch diesen Spaltgeführt, dessen Breite, die minimal ist, zeitlich konstant gehalten wird.
Diejenigen Abschnitte der Gewinderippen, die sich unmittelbar über der magnetischen Vorrichtung (mit den lamellierten Elementen 57, 58, 59 und 60 sowie mit dem Registrierelement 61) befinden, dienen zum Schliessen der magnetischen Kreise dieser Vor richtung. Fig. 5 zeigt, dass zwei gleiche Spalte vorgese hen sind zwischen den vertikal aufwärtsgebogenen Abschnitten der lamellierten Elemente und dem zen tral angeordneten Registrierelement 61.
Diese Figur zeigt auch zwei gleiche Spalte 7wischen den oberen Enden der lamellierten Elemente und den Gewinde rippen des Flussverteilers. Obwohl dies aus der Zeich nung nicht deutlich hervorgeht, sollte die Breite der zuersterwähnten Spalte grösser sein als diejenige der Spalte zwischen den Graten der Gewindegänge und den Enden der lamellierten Elemente.
Von dem Registrierpol 61a geht ein magnetischer Fluss aufwärts durch den Körper des Bandes 40 zu den Gewinderippen, welche den Fluss zu den Spalten zwischen dem Flussverteiler und den Polenden der lamellierten Elemente führen. Der magnetische Fluss überquert diese Luftspalte und kehrt durch die lamel- lierten Elemente zu dem Registrierelement 61 zurück.
Bei vollständiger Entfernung des Flussverteilers 34 würde der magnetische Fluss längs des Registrierpols 61c gleichmässig verteilt aus dessen schmaler, horizon taler Oberfläche austreten. Statt dessen ist nun in Wirklichkeit der Fluss stark konzentriert an denjeni gen Stellen des Registrierpols, welche in einem gege benen Moment unmittelbar unter den Gewinderip pen C liegen. Da die Ganghöhe P der Gewinderippen gleich 1 mm ist, wird in jedem Moment der Teilungs abstand dieser Punkte von starker Flusskonzentration längs des Registrierclementes auch 1 mm betragen.
Die voneinander distanzierten Punkte von starker Flusskonzentration werden offensichtlich gleichmässig und kontinuierlich längs des Registrierpols verscho ben, und zwar mit einer Geschwindigkeit von 50 Tei lungsabständen pro Sekunde in der Richtung von links nach rechts, wie in Fig. 9 durch den Pfeil angegeben ist.
Da der Motor 30 und die Registrierspule 56 (Fig. 4, 5 und 6) mit der 50-Hertz-Bezugsspannung von der Quelle R gespeist werden, wird sich das pul sierende Magnetfeld in der magnetischen Vorrichtung im wesentlichen sinusförmig verändern in genauem Synchronismus mit der Rotation des Flussverteilers 34.
Während jeder Grat des Gewindes sich genau um eine Ganghöhe bzw. 7 mm transversal zur Längsachse des Bandes 40 verschiebt, wird somit der von dem Regi- strierpol durch das Band zu den Gewindegraten ge hende Fluss von einer maximalen positiven Polarität zu einer maximalen negativen Polarität und zurück zu einer maximalen positiven Polarität variieren. Dieser durch den Körper des Bandes gehende Fluss verur sacht beim Registrieren infolge der Vorwärtsbewe gung des Bandes das magnetische Aufschreiben von Spuren in einem Kanal R', der sich längs der rechten Seite des in Fig. 7 gezeigten Bandes 40 erstreckt.
Es wird bemerkt werden, dass die Spuren 62a (die in der Figur durch dicke schwarze Linien dargestellt sind) durch Spuren 62b getrennt sind, und dass diese Spuren genau zueinander parallel sind. Diese Spuren sind auch im wesentlichen parallel zu den Rändern des Bandes. Die Zonen der Spuren<I>62a</I> können beispiels weise als von positiver Polarität betrachtet werden, während die dazwischenliegenden Spuren 62b von entgegengesetzter, das heisst negativer, Polarität sind.
Der Teilungsabstand aufeinanderfolgender Spuren 62a ist genau gleich der Ganghöhe des Gewindes bzw. genau 1 mm. Offensichtlich ist der Teilungsabstand der Spuren 62b derselbe. Daher ist die Breite der Spuren 0,5 mm. Es wird verstanden werden, dass die Grösse und die Polarität des Streuflusses von diesen Spuren sinusförmig variiert, wenn man ihn an den Punkten einer transversal zur Längsachse des Ban des 40 gezogenen Linie misst.
Eine Reihe von magnetischen Spuren<I>42a</I> und<I>42b</I> werden längs eines Kanals S erzeugt, während Spu ren 43a und 43b magnetisch im Kanal T registriert werden, wie in Fig. 7 gezeigt ist. Die längs des Kanals S aufgezeichneten Spuren ergeben sich aus der Zu sammenarbeit eines Flussverteilers 32 und eines im Gehäuse 37 montierten Registrierkopfes, während Kanal T magnetisiert wird mit Spuren, die sich aus der Zusammenarbeit des Flussverteilers 33 und eines im Gehäuse 38 montierten Registrierkopfes ergeben. Die Flussverteiler 32 und 33 sind dem Flussverteiler 34 gleich.
Die in den Gehäusen 37 und 38 montierten Registrierköpfe können ebenfalls in jeder Hinsicht genau dem in dem Gehäuse 39 montierten Registrier- kopf gleich sein, der ausführlich beschrieben und in den Fig. 5, 6, 8 und 9 dargestellt ist.
Die Wirkungs weise a11 dieser Registrierköpfe ist auch die gleiche, abgesehen davon, dass der Registrierkopf im Gehäuse 39 mit einer Registrierspannung gespeist wird, deren Phase dauernd Null ist in bezug auf die Bezugsspan nung von der Quelle R, während die Phasen der Re- gistrierspannungen, die den zwei anderen Registrier- köpfen in den Gehäusen 37 und 38 zugeführt wer den, durch Betätigung der Phasenschieber 43 bzw. 42 verschoben werden können.
Wenn die Phase der Registrierspannung, die vom Phasenschieber 42 durch die Leitungen 45 und 46 dem Registrierkopf im Gehäuse 38 zugeführt wird, eine feste Phase in bezug auf die Bezugsspannung ist, dann wird längs des Kanals T eine Reihe von Spuren aufgezeichnet, welche genau parallel sind zu den Spu ren 62a und 62b, die sich längs des Kanals R erstrek- ken. Dieser letztere Kanal soll in der Folge als Be zugskanal bezeichnet werden. Die Spuren des Kanals T werden so lange in diesem Zustande genauen Par- allelismus mit den Spuren des Bezugskanals R' blei ben, als die Phasenbeziehung ungestört bleibt.
Die Spuren 43a und 43b werden in einer zur Achse des Bezugskanals R' transversalen Richtung um 0,5 P bzw. 0,5 mm verschoben infolge einer Pha senverschiebung von 180 elektrischen Graden der Registrierspannung, wie im Kanal T (Fig. 7) gezeigt ist. Wenn die Phase der Registrierspannung plötzlich zur ursprünglichen Beziehung zurückkehrt, kehren die Spuren dieses Kanals in ihre ursprüngliche Lage in bezug auf die Spuren 62a und<I>62b</I> zurück, wie deut lich in Fig. 7 gezeigt ist.
Wenn die Phase der Registrierspannung im vor eilenden Sinne (+) in bezug auf die Bezugsspannung verschoben wird (durch geeignete Drehung der Welle 51 des Phasenschiebers 42), z. B. um 36, 90, 126 und 360', so werden die Spuren 43a und 43b trans- versal zur Achse des Kanals T entsprechend verscho ben werden um Beträge von
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Umge kehrt wird eine Phasenverschiebung der Registrier- spannung im nacheilenden Sinne um die gleiche An zahl von elektrischen Graden verursachen, dass die im Kanal T aufgezeichneten Spuren in der entgegenge setzten Richtung verschoben werden um Beträge von ebenfalls 0,1 mm, 0,25 mm, 0,35 mm und 1 mm.
Wirkungsweise <I>des einen magnetischen Fluss</I> benützenden Registriergerätes Da es - wie oben gezeigt wurde - möglich ist, den magnetisierten Spuren bei ihrer Registrierung transversale Verschiebungen zu erteilen um diskrete Beträge und in Richtungen (transversal zur Längs achse des als Registrierträger dienenden Bandes ge messen), die in jedem Moment proportional zur Pha senverschiebung der phasenvariablen Spannung sind, ist es ersichtlich, dass die magnetisierten Spuren der Frequenz einer Bezugsspannung, die auf einem ma gnetischen Registrierträger registriert wird,
proportio nale Neigungen haben werden.
Es sei beispielsweise angenommen, dass die Ge schwindigkeit des Bandvorschubes 25 mm/Sek. be trägt und dass die Frequenz der phasenvariablen Span nung, die dem im Gehäuse 38 befindlichen Registrier- kopf zugeführt wird, eine gewisse Zeitlang genau auf 48 Hertz reduziert werde durch gleichmässige Drehung der Welle 51 des Phasenschiebers 42 mit einer Win kelgeschwindigkeit von 2 Touren/Sek. in einer pas senden Richtung. Dies erzeugt eine Frequenz von 48 Hertz, das heisst 2 Hertz weniger als die Basisfre quenz 50.
(50 Hertz ist die Frequenz des Bezugs signals.) Der Flussverteiler 33 wird wie gesagt in Syn- chronisums mit der 50-Hertz-Bezugsspannung rotie ren bzw. mit einer Geschwindigkeit von 50 Touren/ Sek., während die Frequenz des sinusförmig variieren den magnetischen Flusses, der durch die Spule 56 in der magnetischen Vorrichtung auf induktivem Wege erzeugt wird, genau 48 Hertz beträgt.
Da während einer Zeitdauer von genau 1 Sekunde die Phase des pulsierenden Magnetfeldes in bezug auf die 50-Hertz- Frequenz der Bezugsspannung um 720 elektrische Grade zurückfällt, ist es ersichtlich, dass zu jeder Zeit, in welcher der Fluss des magnetischen Feldes durch einen bestimmten Wert hindurchgeht, er um
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verschoben sein wird in bezug auf eine 360'-Umdrehung des Flussverteilers 33, also in einer negativen Richtung. Infolgedessen wird der Flussverteiler jedesmal, wenn der Fluss des Magnet feldes durch einen bestimmten Wert hindurchgeht, einen Winkel von 360 + 14,4 = 374,4 durchlau fen haben.
Da die Ganghöhe des Gewindes des Fluss- verteilers 33 gleich 1 mm ist, werden infolgedessen die Gewindegrate um
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vor geschoben.
Unter diesen Bedingungen werden also die im Kanal 7' registrierten. Spuren kontinuierlich verscho ben mit einer Geschwindigkeit von zwei Teilungs abständen bzw. 2 mm pro Sekunde in einer Richtung von links nach rechts, gemessen auf einer transversal zur Kanallänge gezogenen Linie. Da das Band mit einer Geschwindigkeit von 25 mm/Sek. vorgeschoben wird, werden die unter diesen Bedingungen registrier ten Spuren in bezug auf die Längsachse des Kanals T eine Neigung haben, und zwar von 1:12,5.
Wenn die Frequenz des variablen Signals, das dem Registrier- kopf im Gehäuse 38 zugeführt wird, auf 52 Hertz er höht würde (+ 2 zu der Basis 50), so hätten die Spu ren im Kanal T genau dieselbe Neigung, aber in der entgegengesetzten Richtung bzw. von rechts nach links. Es wird verständlich sein, dass die Art und Weise, auf welche die Spuren längs des Kanals S regi striert werden, genau dieselbe sein kann wie für den Kanal T, selbstverständlich mit der Ausnahme, dass die Phase der phasenvariablen Spannung, die dem im Gehäuse 37 befindlichen Registrierkopf zugeführt wird, durch geeignete Einstellung der Welle 53 des Phasenschiebers 43 gesteuert wird.
Obwohl in Fig. 7 auf dem Band zwei Kanäle S und T ausser dem Bezugskanal R' gezeigt worden sind und in Fig. 3 nur ein Kanal V ausser dem Bezugskanal R', könnte auch eine andere Anzahl von Kanälen be nützt werden, je nach der Anwendung.
Der Bezugskanal R' dient dazu, bei der Ablesung des Registrierbandes Fehler zu kompensieren, die durch seitliches Spiel in der Führung des Bandes auf treten können. Eine seitliche Verschiebung des Ban des als Ganzes täuscht nämlich eine gewisse im Regi- strierkanal tatsächlich nicht vorhandene Phasenver schiebung vor; da eine Ablesung des Bezugskanals aber dieselbe scheinbare Phasenverschiebung ergibt, kann letztere leicht von der von dem Registrierkanal abgelesenen Phasenverschiebung abgezogen werden.
Der Bezugskanal ist daher sehr wertvoll, insbeson dere, wenn die Registrierung zur Steuerung von Werk zeugmaschinen dient, ohne aber in jedem Falle not wendig zu sein.