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2024-12-02T21:56:09Z

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[[Datei:Polygraaf.PNG|mini|Messschreiber mit mehreren Kanälen]]

'''Messschreiber''' sind schreibende Messgeräte, die den zeitlichen Verlauf der [[Messgröße]] direkt in ein [[Liniendiagramm]] auf Papierbahnen aufzeichnen. Sie sind funktionell durch die leistungsfähigeren [[Datenlogger]] und in manchen Anwendungen auch durch [[Digitaltechnik|digitale]] Speicher[[oszilloskop]]e ersetzbar.

== Zeigerauslenkung ==

=== Hitzdraht ===
Der Zeiger, der zugleich den Schreibstift trägt, wurde besonders in den Anfangsjahren der Elektrotechnik durch Hitzdrähte (siehe [[Hitzdrahtinstrument]]) ausgelenkt, da nur sie die erforderliche, verhältnismäßig hohe Kraft aufbrachten, die der Schreibstift für seine Bewegung benötigt. Nachteilig war die lange Reaktionszeit.

Hitzdrahtinstrumente zeigen den [[Effektivwert]] eines Stromes oder einer Spannung an.

=== Elektrodynamische und -magnetische Auslenkung ===
Der Zeiger wird mit einem großen [[Drehspulmesswerk]] oder einer Tauchspule elektrodynamisch angetrieben. Das Verfahren kommt nur bei [[#Punktschreiber|Punktschreibern]] in Frage, da nur hier die Kraft auf den Zeiger bzw. Stift null ist.

Das Gleiche gilt für elektromagnetische Antriebe wie [[Dreheisenmesswerk]]e. Auch Dreheisenmesswerke zeichnen den Effektivwert auf.

=== Kompensationsschreiber ===
[[Bild:Messschreiber.png|mini|Kompensations-Messschreiber]]
Mit dem Aufkommen erschwinglicher Verstärkertechnik setzte sich der Kompensationsschreiber durch. Bei diesem wird der Zeiger von einem kleinen [[Elektromotor]] angetrieben, der über einen Seilzug den Zeiger schleppt. Mit der Zeigerstellung wird auch ein Widerstand ([[Potentiometergeber]]) verstellt, der den Istwert an einen [[Differenzverstärker]] liefert. Dieser wird ständig gemäß dem Prinzip der [[Spannungs-Kompensation]] mit dem [[Messwert]] verglichen. Treten Abweichungen zwischen Mess- und Istwert auf, regelt der Verstärker über den Motorstrom die Zeigerstellung nach. Solche Schreiber können Messwertänderungen von einigen Millisekunden noch erfassen.

Bei Kompensationsschreibern sind alternierende oder echte Mehrkanalausführungen möglich. Die meisten haben zwei Kanäle, aber es gibt auch solche mit acht oder noch mehr Messeingängen.

=== Weitere Zeigerantriebe ===
Folgende nichtelektrische Größen können den Zeiger bzw. Stift von Schreibern antreiben (Beispiele):
* Feuchtigkeit (Prinzip des Haar-[[Hygrometer]]s)
* Druck ([[Druckmessdose]]), hieraus abgeleitet z. B. die Flughöhe (barometrischer [[Höhenmesser]]), die Fluggeschwindigkeit ([[Staurohr]]); siehe hierzu [[Flugschreiber]].

== Aufzeichnung ==

=== Linienschreiber ===
Ein Linienschreiber schreibt einen Messwerteverlauf kontinuierlich als Funktion der Zeit 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. [[#Kompensationsschreiber|Kompensationsschreiber]] vermeiden dieses Problem.
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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
Kipp Zonen chart recorder.jpg|Linienschreiber mit Eingangsverstärker und Zubehör
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=== Punktschreiber ===
Um bei Dreheisen- oder Drehspul-Messwerken den Zeiger frei beweglich zu halten, wurden Punktschreiber entwickelt. In bestimmten Zeitabständen wurde der Zeiger, der sich in kleinem Abstand frei über dem Papier bewegen konnte und mit einer punktförmigen Erhöhung versehen war, durch einen [[Elektromagnet]]en 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. Nach diesem Prinzip arbeiteten auch ältere [[Flugschreiber]].

Die Erzeugung der Punkte wurde teilweise auch durch impulsförmige elektrische Entladungen ([[Funke (Entladung)|Funken]]) erreicht. Hierbei kann sich der Zeichenpunkt immer frei bewegen.

Auch Fallbügelschreiber sind Punktschreiber. Sie sind eine Weiterentwicklung des Linienschreibers, kommen jedoch mit viel kleineren Messwerken aus, da sich die Zeiger frei bewegen können. Aufgrund langer Zeiger ist keine Linearisierung notwendig. 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.
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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
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== Papiervorschub ==
=== Antriebe ===
==== Federwerk ====
Autonom arbeitende Schreiber (z. B. Feuchtigkeits-Aufzeichnung in Museen) werden oft von einem [[Federwerk]] bzw. einem mechanischen Uhrwerk angetrieben. Solche Schreiber arbeiten mit einem Aufzug ca. 1…2 Wochen, das Aufziehen fällt mit dem Austausch des beschriebenen Papieres zusammen.

==== Gleichstrommotor ====
Gleichstrommotoren sind zu diesem Zweck mit einem [[Fliehkraftregler]] ausgerüstet. Ältere Flugschreiber waren z. B. so angetrieben.

==== Synchronmotor ====
Der Papiervorschub wird mit [[Synchronmotor]]en mit konstanter Drehzahl (Kopplung an die [[Netzfrequenz]]) ausgeführt, die durch [[Getriebe]] untersetzt sind. Durch verschiebbare [[Zahnrad|Zahnräder]] (Schaltgetriebe) konnte der Vorschub in Stufen verstellt werden.

==== Schrittmotor ====
Heute werden meist [[Schrittmotor]]en für den Papiervorschub verwendet. Deren Drehzahl ist mit Hilfe von [[Schwingquarz|quarzgesteuerten]] [[Oszillator]]en und [[Frequenzteiler]]n über weite Bereiche ohne Getriebeumschaltung sehr genau elektrisch einstellbar.

=== Übertragung des Vorschubes ===
Der Vorschub wird über Getriebe und Stachelräder auf die Papierbahn übertragen. Durch die Stachelräder wird Schlupf und Schräglauf des Papiers vermieden.

=== Vorschubgeschwindigkeit ===
Die Vorschubgeschwindigkeit reicht von wenigen Millimetern pro Stunde bis zu ca. einem Meter pro Sekunde. Für spezielle Messungen oder bei der Fehlersuche können auch wesentlich größere oder kleinere Vorschübe erforderlich sein.<br />
Die Messwerte einiger zurückliegender Minuten, Stunden oder Tage sind auf der Schreibplatte oder einem Zylinder sichtbar.

== 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.

Teilweise wird beschichtetes farbiges Papier verwendet, wobei durch Druck des Zeigers die Beschichtung entfernt und die Messkurve als farbige Linie sichtbar wird.

== Eingangssignale ==
Messschreiber für den industriellen Einsatz werden für die in der Mess- und Regeltechnik üblichen [[Einheitssignal]]e 0...20 mA bzw. 4...20 mA 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.
[[Datei:ABB SE 780.jpg|mini|SE 780 X-Y-Schreiber von [[ABB (Unternehmen)|ABB]]]]

=== X-Y-Schreiber ===
Diese Schreiber, genannt auch '''Koordinatenschreiber''', 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 von einer zweiten Größe dargestellt werden kann. Die Technik ähnelt der von digitalen [[Plotter]]n, aber sie arbeiten mit analogen Eingangssignalen. Das Papier wird meist mit einer [[Elektrostatik|elektrostatischen]] Aufladung auf der Grundplatte fixiert.

=== Digitale Messschreiber ===
{{Hauptartikel|Datenlogger}}

Mit dem Einzug der Computertechnik ergab sich die Möglichkeit, Messgrößen über [[Analog-Digital-Umsetzer]] ins [[Binärcode|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. Wenn doch ein Papierausdruck einer Messkurve benötigt wird, erhält man den wie bei anderen Computergrafiken mit Hilfe eines grafikfähigen [[Drucker (Gerät)|Druckers]] oder eines [[Plotter]]s.

== Siehe auch ==
* [[Seismograph]]
* [[Pegel (Wasserstandsmessung)#Registrierende Messung|Pegel (Wasserstandsmessung)]]

== Weblinks ==
{{Commonscat|Chart recorders|Messschreiber}}

[[Kategorie:Elektrotechnisches Messgerät]]
[[Kategorie:Messdatenerfassung]]

Messschreiber - Versionsgeschichte

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