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Registrierapparate [2]

[381] Registrierapparate, elektrische, dienen dazu, Strom-, Spannungs- und Leistungsmessungen fortlaufend aufzuzeichnen oder mit Hilfe eines Stromes Beobachtungen von Naturerscheinungen, z.B. Luftdruck- oder Temperaturänderungen u. dergl., unter Berücksichtigung der betreffenden Beobachtungszeiten, festzustellen. Apparate der ersteren Art sind die registrierenden Ampère-, Volt- und Wattmeter, welche die Schwankungen aufzeichnen, denen der Stromkonsum innerhalb einer bestimmten Zeit (z.B. 24 Stunden) unterliegt, oder kontrollieren, ob die vorgeschriebene Spannung während des Betriebes eingehalten ist, oder den Verbrauch an elektrischer Energie (Wattverbrauch) feststellen. Sie geben also ein ununterbrochenes Bild von den Strom- und Spannungsverhältnissen einer elektrischen Anlage durch graphische Aufzeichnung einer kontinuierlichen Kurve. Neben der Schreibvorrichtung sind noch Zeiger und Skala zur Ablesung der Momentanwerte vorhanden.

Man kann bei den Registrierapparaten folgende drei Hauptteile unterscheiden: Das Meßinstrument, die Schreibvorrichtung und das Uhrwerk zum Antrieb des Papierstreifens. Als Meßinstrumente haben insbesondere die auf elektromagnetischen und elektrodynamischen Wirkungen sowie die auf der Wärmewirkung des elektrischen Stromes beruhenden (vgl. Meßinstrumente, elektrotechnische, Bd. 6, S. 371) Verwendung gefunden. Den Vorzug verdienen Systeme mit großem Drehmoment, um den Reibungswiderstand der Schreibvorrichtung leichter überwinden zu können. Ebenfalls muß starke Dämpfung vorhanden sein. Als Schreibvorrichtung dient ein an dem Zeiger des Meßinstruments sitzender bezw. mit ihm in Verbindung stehender färbender Stift oder ein mit Tinte gefülltes Kapillargefäß; auch ein vom Zeiger auf das Papier überspringender Funkenstrom (s. unten) ist[381] benutzt worden und ferner für Laboratoriums- und Versuchsinstrumente eine photographische Aufzeichnung. Die Instrumente für absatzweise (punktweise) Registrierung arbeiten mit einem Farbband. Als Schreibfläche dient ein über eine Walze laufender Papierstreifen von der Breite des Zeigerausschlags (ca. 120 mm), mitunter auch eine Scheibe oder ein Zylinder, mit Papierbespannung versehen. Die Kurven werden in ein geradliniges Koordinatensystem eingezeichnet (Fig. 1), falls der Zeiger des Meßinstrumentes direkt eine geradlinige Bewegung ausführt (s. Bd. 6, S. 378, Fig. 17, Kohlrauschgalvanometer), oder wenn er, bei bogenförmiger Bewegung, mit dem Schreibstift durch eine entsprechende. Uebertragung verbunden ist. Sitzt die Schreibvorrichtung jedoch am Ende eines um seinen Endpunkt schwingenden Zeigers (s. Bd. 6, S. 377, Fig. 16, Drehspulengalvanometer), so sind nur die Abszissen (Strom, Spannung, Leistung) gerade Linien, während die die Zeit darstellenden Ordinaten kreisbogenförmig verlaufen (Fig. 2). Die auf die Papierstreifen aufgedruckte Teilung ist meistens eine gleichförmige und deckt sich nicht mit den Eichwerten des Meßinstrumentes. In solchem Falle wird eine entsprechend geteilte Deckplatte aus Glas oder Pausleinwand beigegeben, mittels der die wahren Diagrammwerte in Volt, Ampere oder Watt bestimmt werden. – Die Uhrwerke zum Antrieb der Papierwalzen sind sehr genau gehende Ankerwerke mit Federantrieb, deren Laufgeschwindigkeit nach den jeweiligen Verhältnissen zu wählen ist. Weist der Betrieb nur wenig Schwankungen auf, so genügt ein geringer Vorschub von 15–20 mm in der Stunde, bei schwankendem Betriebe werden ca. 150 mm ausreichend sein, und für besondere Fälle, z.B. bei Feststellung von Anlaufstromstärken bei Kranmotoren, Aufzügen, Motorwagen, geht man bis zu Ablaufgeschwindigkeiten von 10 und 20 m in der Stunde, um ein genaues, übersichtliches Diagramm zu erhalten.

Fig. 3 zeigt ein elektromagnetisches Registrierinstrument der Firma Hartmann & Braun, Frankfurt a. M., auf dem Prinzip des Federgalvanometers von Kohlrausch (s. Bd. 6, S, 378, Fig. 17) beruhend. Um Strom- und Spannungsaufzeichnungen gleichzeitig zu erhalten, ist links ein Amperemeter, rechts ein Voltmeter eingebaut, deren Schreibfedern (mit verschiedenfarbiger Tinte gefüllt) auf der in der Mitte befindlichen, mit Diagrammpapier bespannten Walze gleiten. In Fig. 2 ist ein vom Ampèremeter bei einem Vorschub von 336 mm pro Stunde aufgezeichnetes Diagramm dargestellt. – Nach demselben Prinzip baut die Firma vereinfachte Registrierapparate, die zu Kontrollzwecken die Maximalströme auf einer runden Scheibe verzeichnen [6], Um die Reibung zwischen Schreibvorrichtung und Papier zu vermindern, verwendet die Allgemeine Elektrizitätsgesellschaft Berlin anstelle der fest auf den Zeiger gefleckten Feder eine durch ein besonderes Scharnier lose daran aufgehängte, die lediglich durch ihr Eigengewicht am Papierstreifen anliegt.

Diese Systeme der direkten Aufzeichnung durch den Zeiger des Meßinstrumentes sind bei Apparaten mit geringer Richtkraft, z.B. bei den zu thermoelektrischen Temperaturmessungen[382] verwendeten Millivoltmetern, nicht mit Sicherheit zu gebrauchen, weil die Reibung des Schreibgefäßes am Papier immerhin bedeutend ist. Siemens & Halske benutzt daher für derartige wecke, statt der fortlaufenden Kurvenaufzeichnung, eine Registrierung, bei welcher der Schreibvorrichtung die notwendige Kraft von außen zugeführt wird [9]. Die Registrierung ist hierbei nicht kontinuierlich, sondern erfolgt absatzweise in Intervallen von 2 bis 4 Sekunden. Die schematischen Fig. 4 und 5 erläutern das Prinzip des Apparates. An dem Zeiger z eines beliebigen Meßinstrumentes befindet sich unten ein Stift s in einem kleinen Abstande vom Registrierpapierstreifen p, so daß sich der Zeiger vollkommen frei einstellen kann. Ueber dem Zeiger ist ein Klopfer k mittels der Achsen a drehbar gelagert. Dieser Klopfer wird nun durch das vom Uhrwerk bewegte Steigrad r gehoben, fällt alle 2–4 Sekunden auf den Stift s des Zeigers z und drückt ihn gegen den auf der Walze w befindlichen Papierstreifen p. Damit der Stift auf letzterem eine deutliche Marke hervorbringt, drückt er das Papier gegen ein unter demselben befindliches Farbband b, und es entsteht so ein intensiv gefärbter Punkt auf der Rückseite des Papiers, welcher aber, da das Papier durchsichtig ist, auch von der vorderem Seite gut sichtbar wird. Die einzelnen Punkte verschwimmen, da sie sehr nahe aneinander liegen, zu einer deutlichen Linie. Das Farbband wird durch die mit dem Uhrwerk in Verbindung stehenden Zahnräder o langsam von links nach rechts bewegt, so daß immer unbenutzte Stellen des Bandes unter den Zeigerstift kommen. Von demselben Uhrwerk aus wird auch die Transportwalze t angetrieben, welche mit ihren am Umfange angebrachten Stiften in die seitliche Lochung des bis 45 m langen Papierstreifens p greift und diesen in der Stunde je nach Wunsch um 15, 30, 60 oder 240 mm nach unten vorrückt.

Fig. 6 zeigt die äußere Ansicht des Apparates. Zur Aufzeichnung sehr schneller Veränderungen elektrischer Größen, z.B. für Versuche über die Anlaufstromstärke und Leistung von Kranmotoren, Aufzügen u. dergl., baut die Firma Siemens & Halske in Berlin Apparate mit Funkenregistrierung. Ein in den Apparat eingebauter Funkeninduktor, betrieben durch einen kleinen viervoltigen Akkumulator, erzeugt einen Funkenstrom, der das Papier an der jeweiligen Stelle des Zeigers durchschlägt. – Auf photographischem Wege registrierende Instrumente sind in [4] und [7] beschrieben. – Ueber die Instrumente der zweiten Art, welche durch Vermittlung eines Stromes Aenderungen von physikalischen Größen (Temperatur, Luftdruck u.s.w.) aufzeichnen oder Zeitangaben markieren (Chronographen, Chronoskope u. dergl.), findet man nähere Angaben in [1], [2] (vgl. a. Chronoskop, Bd. 2, S. 464). – Ueber die Anwendung der Registrierapparate bei elektrischen Messungen im Laboratorium, Eichungen von Zählern u. dergl. s. [5].

Literatur: [1] Müller-Pfaundler, Lehrbuch der Physik, Braunschweig 1890. – [2] Strecker, Hilfsbuch für die Elektrotechnik, Berlin 1907. – [3] Heinke, Handbuch der Elektrotechnik (Meßtechnik), Bd. 2, Leipzig 1908. – [4] Elektrotechn. Zeitschr. 1894, S. 15. – [5] Ebend. 1900, S. 641. – [6] Ebend. 1902, S. 1081. – [7] Ebend. 1906, S. 557. – [8] Elektrotechn. Anzeiger 1902, S. 959. – [9] Zeitschr. f. Instrumentenk. 1904, S. 350.

Holzt.

Fig. 1.

Fig. 2.

Fig. 3.

Fig. 4., Fig. 5.

Fig. 6.