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Messschreiber
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Messschreiber sind schreibende Messgeräte, die den zeitlichen Verlauf von Messgrößen auf Papierbahnen aufzeichnen.
Inhaltsverzeichnis |
Zeigerauslenkung
Hitzdrahtantrieb
Der Zeiger, der zugleich den Schreibstift trägt, wurde in den Anfangsjahren der Elektrotechnik durch Hitzdrähte (manchmal auch Tauchspulen) ausgelenkt, da nur sie die erforderliche, verhältnismäßig hohe Kraft aufbrachten, die der Schreibstift für seine Bewegung benötigt. Nachteilig war die hohe Belastung der Messpunkte und die lange Reaktionszeit.
Linienschreiber
Ein Linienschreiber schreibt einen Messwert kontinuierlich auf eine Papierrolle. Die ersten Linienschreiber schrieben mit einem hauchdünnen Glasröhrchen, welches an dem Messwerkzeiger befestigt ist und durch das spezielle Tinte das Papier beschrieb. Um den Zeigerausschlag des Messwerkes linear und nicht halbkreisförmig auf das Papier zu schreiben, ist eine zusätzliche Mechanik erforderlich. Weil die Reibung des Glasröhrchens auf dem Papier das Messwerk am Zeigerausschlag hinderte, sind große Messwerke erforderlich. Erst der Papiervorschub ermöglicht einen halbwegs genauen Zeigerausschlag, da dadurch die Reibung umgelenkt wird. Die Weiterentwicklung des Linienschreibers führte zum Kompensationsschreiber.
Linienschreiber.JPG
Linienschreiber |
Linienschreiber Schreibstift.JPG
Schreibstift eines Linienschreibers |
Linienschreiber Zeigermechanik-Linearisierung.JPG
Zeigermechanik an einem Linienschreiber |
Linienschreiber Einstellung-Papiervorschub.JPG
Einstellung des Papiervorschubs an einem Linienschreiber |
Punktschreiber
Später wurden dann Dreheisen- oder Drehspul-Messwerke benutzt, deren Zeiger sich in kleinem Abstand frei über dem Papier bewegen konnte. In bestimmten Zeitabständen wurde der Zeiger, der mit einer punktförmigen Erhöhung versehen war, durch einen Elektromagneten oder durch ein mechanisch angetriebenes Uhrwerk auf ein Farbband gedrückt. Durch das Farbband stempelte der Punkt auf dem Zeiger einen Punkt auf das Papier. Durch Verwendung mehrfarbiger Farbbänder, die im gleichen Takt umgeschaltet wurden wie die verschiedenen Messeingänge, konnte man mehrere Kurven quasi gleichzeitig aufzeichnen. Allerdings eignete sich dieses Verfahren nur für langsam ablaufende Vorgänge, da während der Umschaltpausen Messwertspitzen „verschluckt“ wurden. Der Vorschub wurde so gewählt, dass die einzelnen Punkte eine geschlossene Linie ergaben.
Fallbügelschreiber
Ein Fallbügelschreiber ist ein Punktschreiber. Er ist eine Weiterentwicklung des Linienschreibers. Dieser kommt mit einen viel kleineren Messwerk aus da sich der Zeiger frei bewegen kann und auch keine Linearisierung notwendig ist. Zum Schreiben fällt in regelmäßigen Abständen ein Fallbügel auf den Zeiger eines Messwerkes. Das sich darunter befindende Druckerband beschreibt den laufenden Papierstreifen, der durch einen Synchronmotor bewegt wird. Die Vorschubgeschwindigkeit des Papieres lässt sich durch Verschieben von Zahnrädern ändern. Beim Mehrkanal-Fallbügelschreiber werden bis zu 6 Messwerte durch Eingangsumschaltung und Farbbandumschaltung nacheinander farbig unterschiedlich geschrieben. Somit können 6 verschiedene Messwerte auf einem Papierband protokolliert werden.
Fallbügelschreiber.JPG
Fallbügelschreiber |
Fallbügelschreiber Fallbügel+Farbband.JPG
Fallbügel und Farbband |
Fallbügelschreiber Einstellung-Papiervorschub.JPG
Einstellung zum Papiervorschub an einem Fallbügelschreiber |
Fallbügelschreiber Überblick kommentiert.JPG
Übersicht über einen Fallbügelschreiber |
Kompensationsschreiber
Mit dem Aufkommen erschwinglicher Verstärkertechnik setzte sich dann der Kompensationsschreiber durch. Bei diesem wird der Zeiger von einem Miniaturmotor angetrieben, der über einen Seilzug den Zeiger schleppt. Mit der Zeigerstellung wird auch ein Widerstand verstellt, der den Istwert an einen Differenzverstärker liefert. Dieser wird ständig mit dem Messwert verglichen. Treten Abweichungen zwischen Mess- und Istwert auf, regelt der Verstärker sofort über den Motorstrom die Zeigerstellung nach. Solche Schreiber können auch Messwertänderungen von einigen Millisekunden noch erfassen.
Bei Kompensationsschreibern sind echte Mehrkanalausführungen möglich. Die meisten haben zwei Kanäle, aber es gibt auch solche mit acht oder noch mehr Messeingängen.
Papiervorschub
Synchronantrieb
Der Papiervorschub wurde früher mit Synchronmotoren mit konstanter Drehzahl ausgeführt, die durch Getriebe untersetzt waren. Durch verschiebbare Zahnräder konnte der Vorschub in gewissen Grenzen verstellt werden.
Schrittmotorantrieb
Heute werden meist Schrittmotoren für den Papiervorschub verwendet. Deren Drehzahl ist mit Hilfe von quarzgesteuerten Oszillatoren über weite Bereiche sehr genau elektrisch einstellbar.
Übertragung der Vorschubskraft
Die Vorschubskraft wird über Getriebe und Stachelräder auf die Papierbahn übertragen. Durch die Stachelräder wird Schlupf und Schräglauf des Papiers vermieden.
Vorschubgeschwindigkeit
Die gängige Vorschubgeschwindigkeit bei der Prozessüberwachung ist so eingestellt, dass die Messwerte einiger zurückliegender Stunden auf der Schreibplatte sichtbar sind.
Für spezielle Messungen oder bei der Fehlersuche können aber auch wesentlich größere oder kleinere Vorschübe erforderlich sein. Die Skala reicht hier von wenigen Millimetern pro Stunde bis zu fast einem Meter pro Sekunde.
Schreiberpapier
Für Schreiber wird holzfreies Papier verwendet, auf das über die ganze Bahnlänge die Skala des Messschreibers aufgedruckt ist, um an jeder Stelle des Streifens die Messwerte ablesen zu können. Quer zur Bahn sind Zeitabstände markiert. Die beiden Längsränder sind perforiert. In diese Perforation greifen die Stachelräder der Vorschubwalzen ein.
Eingangssignale
Messschreiber für den industriellen Einsatz werden für die in der Mess- und Regeltechnik üblichen Eingangsströme von 0..20mA, bzw. 4...20mA ausgelegt. Also müssen alle anderen Signalarten über Trennverstärker oder ähnliche Baugruppen angepasst werden.
spezielle Ausführungen
Vielfachmessschreiber
Für Versuchszwecke oder zur Fehlersuche benötigt man Geräte, die verschiedene Signalarten verarbeiten können. Ähnlich wie Multimeter haben sie verschiedene Eingangsbereiche für Strom, Spannung, Widerstand oder andere, elektrisch erfassbare Messgrößen. Außerdem ist ihr Vorschubbereich sehr weit variierbar, so dass sowohl schnelle, als auch langsame Änderungen gut visualisiert werden können. Alle Einstellungen sind ohne Eingriff ins Gerät änderbar.
X-Y-Schreiber
Diese Schreiber haben anstatt der Zeitachse eine zweite Messwertachse. Sie haben keinen Vorschub, sondern die Schreibplatte wird mit einem Blatt Papier belegt. Sie eignen sich hervorragend zum Aufnehmen von Kennlinien, da eine Größe in Abhängigkeit zu einer zweiten Größe dargestellt werden kann.
Digitale Messschreiber
Mit dem Einzug der Computertechnik ergab sich die Möglichkeit, Messgrößen über Analog-Digital-Umsetzer ins binäre Format zu übersetzen und zu speichern. Über entsprechende Software können diese Werte dann so aufbereitet werden, dass sie als Liniendiagramme am Bildschirm angezeigt werden können. Gegenüber herkömmlichen Schreibern haben sie folgende Vorteile: Hohe Geschwindigkeit (bis zu mehreren Milliarden Messungen pro Sekunde), gute Archivierbarkeit, kein Papierverbrauch und durch die in Zahlen vorliegenden Messwerte gute statistische Auswertbarkeit. Deshalb ersetzen sie allmählich in der Industrie die ältere Schreibergeneration.
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