차트 기록기
Chart recorder
차트 레코더는 전기 또는 기계 입력 경향을 종이(차트)에 기록하는 전기 기계 장치입니다.차트 레코더는 다른 컬러 펜을 사용하여 여러 입력을 기록할 수 있으며 스트립 차트 또는 원형 차트에 기록할 수 있습니다.차트 레코더는 클럭워크 메커니즘이 있는 완전 기계식, 차트를 구동하기 위한 전기 클럭워크 메커니즘이 있는 전기 기계식(기계식 또는 압력 입력 포함) 또는 기계적 구성 요소가 전혀 없는 완전 전자식(가상 차트 레코더)일 수 있습니다.
차트 레코더는 주로 세 가지 형식으로 구성됩니다.스트립 차트 레코더에는 레코더에서 배출되는 긴 종이 조각이 있습니다.원형 차트 레코더는 더 자주 교체해야 하는 회전식 종이 원반을 가지고 있지만, 더 작고 유리 뒤에 둘러싸이기 쉽습니다.롤 차트 레코더는 기록된 데이터가 원형 롤에 저장되고 일반적으로 장치가 완전히 밀폐된다는 점을 제외하고는 스트립 차트 레코더와 유사합니다.
차트 레코더는 많은 응용 프로그램에서 전자 데이터 로거를 대체한 날짜를 미리 지정했습니다.
오리진스
찰스 배비지는 그가 1838년 또는 [1]1839년에 만든 동력계 자동차에 차트 레코더를 통합했다.그는 이렇게 묘사했다: "1천 피트 길이의 종이 롤이 긴 테이블 위에서 천천히 풀리고 있었다...책상 가운데를 가로지르는 다리와 연결된 약 12개의 펜이 각각 독자적인 곡선을 점진적으로 또는 점프에 의해 표시하고 있었다." 펜이 철도 객차의 바퀴에 맞춰진 반면, 펜은 시간, 기관차의 견인봉, 그리고 많은 다른 변수들을 기록했다.
사무엘 모스의 전신 시스템의 일부는 전자석에 의해 움직이는 펜에 의해 종이에 새겨진 코드의 점과 대시의 자동 레코더였고,[2] 시계 장치 메커니즘이 종이를 전진시켰다.1848-1850년에 존 로크가 이러한 레지스터의 시스템을 사용하여 이전의 방법보다 훨씬 더 큰 타이밍 정밀도를 제공하면서 별의 천체 관측의 정밀도를 향상시켰습니다.이 방법은 다른 나라 천문학자들도 채택했다.[3] 1858년 켈빈 남작의 사이폰 녹음기인 윌리엄 톰슨은 긴 수중 전신 케이블을 통해 전신 신호의 영구 기록을 제공하는 민감한 기기였다.이러한 녹음기는 펜 레지스터라고 불리게 되었지만, 이 용어는 나중에 다이얼 된 전화번호를 녹음하기 위해 그러한 레지스터를 사용하는 것을 가리키는 법 집행 전문 용어의 일부가 되었다.
'[4]압력 표시기와 기록기'에 대한 특허가 1888년 9월 18일 William Henry Bristol에게 발급되었다.브리스톨은 1889년에 Bristol Manufacturing Company를 설립했습니다.Bristol Company는 2006년 3월에 Emerson Electric Company에 의해 인수되어 다른 계측, 측정 및 제어 제품뿐만 아니라 다양한 전자 기계식 차트 레코더를 계속 제조하고 있습니다.
환경 감시를 위한 최초의 차트 레코더는 미국의 발명가 J.C.에 의해 설계되었다.스티븐스는 오리건주 포틀랜드에 있는 Leupold & Stevens에서 일하던 중 [5]1915년에 이 디자인에 대한 특허를 취득했습니다.차트 레코더는 즉각적인 시각적 피드백이 필요한 애플리케이션, 사용자가 컴퓨터에서 데이터를 다운로드 및 볼 필요, 기회 또는 기술적 능력이 없거나 전력을 사용할 수 없는 애플리케이션(석유 굴착장 위험 구역 또는 원격 생태 연구 등)에서 여전히 사용됩니다.그러나 Datalogger의 비용 및 전력 요구 사항이 감소함에 따라 배터리 전원이 유일한 옵션인 상황에서도 차트 레코더를 점점 더 많이 교체할 수 있습니다.
차트 드라이브
용지 차트는 시계 장치 또는 전기 구동 메커니즘에 의해 일정한 속도로 펜을 통과합니다.하나의 일반적인 방법은 동력 주파수와 관련된 일정한 속도로 회전하는 소형 동기 모터를 사용하는 것입니다. 용지를 추진하기 위해 기어 트레인이 사용됩니다.산업용 스트립 차트 레코더에는 프로세스의 초기 조정 또는 프로세스 업셋에 따라 더 빠른 속도를 사용할 수 있는 2단 기어 트레인이 있을 수 있습니다.의료 및 과학 기록 장치를 사용하면 정확하게 제어되는 속도를 폭넓게 설정할 수 있습니다.
"X-Y" 레코더는 다른 프로세스 신호의 값에 따라 차트를 구동합니다.예를 들어 범용 시험기는 그 길이에 대해 시료에 대한 장력을 표시할 수 있다.특정 레코더에 따라 용지 차트가 이동되거나 펜 캐리지에 2개의 운동 축이 있습니다.x-y 기록기의 예는 증기 엔진의 압력과 부피를 기록하는 데 사용된 증기 표시 다이어그램의 형태로 18세기로 거슬러 올라간다.
마킹 메커니즘
채점지에는 많은 메커니즘이 채택되어 있다.1858년의 전신 사이펀 레코더에서 미세한 모세관이 잉크 리저버에 접속되어 프로세스 신호에 의해 편향된다.현대의 스트립 차트 레코더에서는, 파이버 팁이 있는 펜과 잉크 탱크를 조합한 일회용 카트리지가 사용되고 있습니다.다른 유형의 레코더는 가열된 스타일러스와 감열지, 리본과 전기 작동식 해머를 사용하는 임팩트 프린터, 스타일러스를 통해 전자 감응지에 작용하는 전기 신호 또는 알루미늄 도금지에 눈에 띄는 지점을 만드는 전기 스파크를 사용합니다.민감하고 빠른 형태의 레코더는 감광성 종이로 향하는 거울 검류계에 반사된 자외선의 빔을 사용했다.[6]
초기 계측기는 감지된 프로세스 신호에서 직접 펜을 이동시키는 전력을 얻었으며, 이 때문에 반응 민감도와 속도가 제한되었습니다.마킹 장치와 용지 사이의 마찰로 측정의 정확도가 떨어집니다.공압, 기계 또는 전기기계식 증폭기가 있는 계측기는 프로세스 측정에서 펜 움직임을 분리하여 계측기의 감도와 기록기의 유연성을 크게 높입니다.직접 구동식 펜은 종종 원의 원호 안에서 움직여서 눈금을 읽기 어렵게 했다; 미리 인쇄된 차트는 마킹 [7]펜의 경로를 보상하는 곡선 눈금이 인쇄되어 있다.
검류계 계측기
많은 종류의 차트 레코더는 검류계를 사용하여 표시 장치를 구동합니다.영구자석의 자기장에 매달린 와이어의 가벼운 코일은 이를 통과하는 전류에 비례하여 휘어진다.직접 판독계의 포인터 및 눈금 대신 레코더는 펜 또는 다른 마킹 장치를 휘어진다.필기 메커니즘은 열에 민감한 용지에 가열된 바늘을 쓰거나 잉크 공급된 단순한 중공 펜일 수 있습니다.펜을 용지에 계속 누르고 있는 경우는, 검류계가 용지의 마찰에 대해서 펜을 움직일 수 있을 정도의 강도를 가지고 있을 필요가 있습니다.검류계에 가해지는 부담을 줄이기 위해 펜을 필기 매체에 간헐적으로 눌러 인상을 남긴 다음 압력을 [citation needed]방출하는 동안 이동할 수 있습니다.
보다 높은 감도와 응답 속도가 필요한 경우 대신 미러 검류계를 사용하여 사진 촬영이 가능한 광선을 편향시킬 수 있습니다.
광선 오실로그래프
종이 차트 레코더의 또 다른 유형은 광선 오실로그래프였다.대역폭은 최대 5kHz(당시 일반적인 펜 레코더보다 약 100배 높음)였습니다.원래 모델들은 감광 용지에 고강도 광선을 조준하기 위해 검류계에 부착된 작은 거울을 사용했다.미러의 작은 질량과 초당 최대 120인치(3,000mm)의 용지를 이동할 수 있는 차트 드라이브의 조합을 통해 고대역폭과 뛰어난 시간축 해상도를 실현했습니다.이후 모델에서는 거울이 종이와 직접 접촉하는 고정 광섬유 브라운관으로 교체되었습니다.
이 녹음기들은 몇 가지 결함이 있었다.사진 감광 용지는 매우 비쌌고 주변 광선에 노출되면 곧 퇴색됩니다.차트 속도가 빠르다는 것은 테스트 지속 시간이 매우 짧다는 것을 의미합니다.이 기구들은 1960년대의 NASA 로켓 발사나 광범위한 탄도 사건 같은 짧은 기간 동안의 사건들을 포착하기 위한 것이었다.
전위차계(서보) 기기
검류계 움직임을 사용하여 펜을 직접 구동하는 아날로그 차트 레코더는 감도가 제한됩니다.전위차계식 기록장치에서 마킹펜의 직접구동은 펜을 움직이는 에너지가 증폭기에 의해 공급되는 서보메카니즘으로 대체된다.모터 작동식 펜은 전위차계의 슬라이딩 접점을 이동하여 펜 위치를 오차 증폭기로 피드백하도록 배열되어 있습니다.앰프는 원하는 펜 위치와 실제 펜 위치 사이의 오차를 0으로 줄이는 방향으로 모터를 구동합니다.적절한 신호 처리 증폭기를 사용하면 이러한 계측기가 광범위한 프로세스 신호를 기록할 수 있습니다.그러나 서보 시스템의 관성은 응답 속도를 제한하므로 이러한 계측기는 1초 이상의 [8]스팬에 걸쳐 변화하는 신호에 가장 유용합니다.
디지털 차트 레코더
최신 차트 레코더는 아날로그-디지털 변환기, 마이크로컨트롤러 및 하드카피 인쇄장치를 갖춘 임베디드 컴퓨터 시스템입니다.이러한 계측기는 신호 처리의 뛰어난 유연성과 프로세스 혼란 시 가변 차트 속도를 가능하게 하며 측정값을 원격지점에 전달할 수도 있습니다.
최초의 디지털 유닛 중 하나는 윌리엄(빌) C에 의해 설계되었다.캘리포니아 산타클라라의 도어만 인스트루먼트 컴퍼니에서 일하는 맥엘로이 주니어.이 유닛까지 대부분의 차트 레코더는 랙에 장착되어 속도 및 감도 범위가 1개였습니다.McElroy의 디자인은 신호 변환을 위해 집적 초퍼 회로를 사용하는 즉각적인 종이 롤 '테이블 탑' 유닛이었습니다.이 유닛에는 회로 기판 플러그 인, 싱글 또는 멀티 레인지 모듈 플러그 인, 싱글 또는 멀티 스피드 모듈 플러그 인이 포함되어 있습니다.레코더의 감도는 1마이크로볼트에서 100볼트로 당시 업계 최초였다.맥엘로이는 1969년 아폴로 11호의 달 착륙에서 나온 먼지와 암석 샘플을 분석하는 데 사용되는 가스 크로마토그래프의 설계와 제작에도 도움을 주었다.[9]
「 」를 참조해 주세요.
레퍼런스
- ^ "XXV. Railways". Passages from the life of a philosopher. Longman, Green, Longman, Roberts and Green. 1864. pp. 328–334.
- ^ Samuel F. B. Morse, 전자파 응용에 의한 신호에 의한 정보 전달 모드의 개선, 미국 특허 1647, 1840년 6월 20일, 4페이지 2열 참조
- ^ 리처드 스타추르스키 경도: 북미대학 사우스캐롤라이나 프레스, 2009 ISBN 1570038015 페이지 101-103
- ^ Bristol, William H. "Pressure Indicator and Recorder, U.S. Patent 389,635 issued Sep 18, 1888". Retrieved 2008-05-25.
- ^ Stevens, John Cyprian. "Water Stage Recorder, U.S. Patent 1,163,279 issued Dec 7, 1915". Retrieved 2008-03-20.
- ^ 월트보예스(ed), 엘세비어, 계측참고서(3판), 2003년 978-0-7506-7123-1페이지 704-705
- ^ W. Bolton 산업 제어 및 계측 대학 출판부, 1991년 ISBN 81-7371-364-2, 138-144페이지
- ^ Béla G. Liptak 프로세스 제어 및 최적화 CRC Press, 2006 ISBN 0-8493-1081-4, 820페이지
- ^ 윌리엄(빌) C.McElroy Jr 엔지니어링 기술자
