Предлагаемое регулирующее устройство предназначено для автоматического управления физическими и технологическими рабочими процессами, протекание которых связано с изменениями во времени, например, для регулирования температуры, давления, скорости движения жидкостей, пара или газов, количества твердых, жидких или газообразных фаз, числа оборотов вращающихся деталей, механических сил, крутящих моментов, силы тока, напряжения или других величин.
Регулирование производится устройством по заданному графику посредством электрических приборов. Согласно изобретению, приводной механизм, вращаемый электрическим прибором, регистрирующим независимую переменную (например, время), через посредство ходового винта и гайки перемещает вдоль подвижного графика ползун, на котором установлены лампа, освещающая график, и фотоэлемент, принимающий отраженные от графика лучи и включенный в электрическую цепь управления; так сделано с той целью, чтобы приборы цепи управления приходили в действие соответственно изменению освещенности фотоэлемента, зависящей, в свою очередь, от того, какая часть графика - светлая или темная - освещается лампой.
На чертеже фиг. 1 изображает схематически предлагаемое устройство; фиг. 2 - часть электрической схемы устройства; фиг. 3 - вид сбоку на переключатель, примененный в устройстве по фиг. 1; фиг. 4 - вид части диаграммы регулирования процесса; фиг. 5 - расположение деталей переключателя по фиг. 3 в положении работы устройства в момент АВ на фиг. 4; фиг. 6 - то же в момент CD; фиг. 7-9 - то же в момент EF для трех разных случаев регулирования; фиг. 10 - схему измерительного и самопишущего приборов; фиг. 11 - диаграмму процесса регулирования, на которой сплошная кривая линия изображает график, по которому должен регулироваться процесс, а пунктирная линия - фактическое изменение регулируемой величины; фиг. 12 и 13 - конструкцию реохорда; фиг. 14 и 15 - другую конструкцию реохорда.
В состав предлагаемого устройства для автоматического управления, контроля и записи какого-либо рабочего процесса входят: 1) управляемый агрегат, например, печь для термической обработки или для нагревов под ковку, прокатку, штамповку, химическая аппаратура, сушилки, прессы и т.д. 2) аппарат управления, 3) исполнительный механизм, соединенный проводами с аппаратом управления, 4) регулируемый орган, приводимый в движение исполнительным механизмом, например, клапан, пропускающий нефть, газ, воздух, пар или жидкости, регулятор тока и т.д., 5) первичный измерительный прибор, находящийся при управляемом агрегате, например, термопара, термометр сопротивления, ртутно-пружинный термометр, манометр, вакуумметр, тахометр, динамометр и т.д., 6) измерительный и самопишущий диаграммный прибор, находящийся в одном корпусе с аппаратом управления, 7) механизм коррекции, приводимый в движение измерительным прибором, находящийся в аппарате управления и корректирующий работу последнего.
Аппарат управления по графику вызывает действие исполнительного механизма, который изменяет пропускную способность регулируемого органа. В дальнейшем изложении под термином "регулируемый орган" будет пониматься клапан для нефти, газа, воздуха, пара, жидкостей или редукционный клапан, изменяющий давление, или регулятор напряжения либо силы тока, или регулятор скорости и т.д.
Регулируемый орган пропускает то больше, то меньше газа, нефти, мазута, воздуха, пара, жидкостей тока и т.д.
В дальнейшем изложении количество, изменяемое регулируемым органом, в отличие от управляемой функции, будет называться термином "регулируемая величина".
Изменения регулируемой величины вызывают в агрегате соответствующие им изменения управляемой функции. Последняя измеряется первичным измерительным прибором и по проводам передается на далекое расстояние измерительному и самопишущему прибору, находящемуся в одном корпусе с аппаратом управления. Самопишущий прибор записывает во времени или в координатах другой независимой переменной функции у и через промежуточный механизм коррекции, помечающийся в аппарате управления, корректирует работу последнего.
Пусть требуется осуществить какой-нибудь процесс по какой-либо наперед заданной кривой, где на оси абсцисс отложено время, а на оси ординат - функция, изменяющаяся в данном процессе. Чтобы процесс действительно протекал по заданной кривой, необходимо непрерывно и принудительно устанавливать скорости изменения функции у так, чтобы в любой момент времени истинное мгновенное значение указанной скорости было равно отношению дифференциалов 
или, что то же, производной, взятой в соответствующей точке кривой.
Пусть, например, требуется выполнить нагревание по изображенной сплошной жирной линией кривой фиг. 11. B этом случае на оси ординат отложена температура. Согласно требованию кривой, температура должна повышаться не равномерно, а ускоренно; скорость нарастания температуры должна увеличиваться. Если печь отапливается газом, мазутом или нефтью, количество подаваемого топлива должно по ходу процесса увеличиваться в такой степени, чтобы в результате баланса между притоком тепла от сгорания и расходом тепла на нагревание, на потери от лучеиспускания и др., скорость подъема температуры в каждый момент времени численно равнялась угловому коэфициенту для данной точки кривой. Следовательно, открытие клапанов, пропускающих топливо и воздушное дутье в печь, должно непрерывно увеличиваться в соответствии с подъемом кривой. Если печь электрическая, то регулятор тока должен изменять силу тока, протекающего по нагревательным элементам печи. В случаях управления не температурами, а например, давлением, должна изменяться степень открытия редукционного клапана, изменяющего давление, и т.д.
Аппарат управления работает периодически через малые равные промежутки времени dx. По прошествии каждого промежутка времени dx (фиг. 11) на графике автоматически измеряется соответствующий отрезок dy, и одновременно последний передается в определенном масштабе β исполнительному механизму, который вызывает изменение в степени открытия регулируемого органа. Величина Δω, на которую изменяется открытие, либо прямо-пропорциональна отрезку dy, либо находится с ним в криволинейной зависимости, смотря по тому, какой процесс управляется. При этом всегда величина, на которую изменяется степень открытия регулируемого органа, такова, что скорость изменения функции соответствует требуемой в данный момент графиком.
Диференцирующее и корректирующее действие аппарата заключается в следующем. Пусть в некоторый момент времени, отмеченный на кривой абсциссой х1 и точкой А, истинное значение функции равно у (например, температура в печи). За промежуток dx времени функция должна увеличиться, согласно требованию графика, на величину dy и принять значение, соответствующее точке В. Однако, истинное значение функции в рассматриваемый момент, соответствующий абсциссе Х2, зависит от многих факторов и может не отвечать точке В. В самом деле, изменение функции за время dx происходило прежде всего в соответствии с величиной открытия клапана для топлива, которое было в точке А. Указанная величина открытия клапана могла обусловить повышение или понижение температуры либо неизменность ее.
Кроме того, истинное значение функции в рассматриваемый момент зависит от многих других факторов, как например, теплопроводность, теплоотдача в окружающее пространство, неравномерность горения и т.д. Аппарат управления устроен так, что если в момент времени, отвечающий абсциссе х2, истинная величина функции окажется без изменения, т.е. соответствующей точке D, то он вызовет увеличение подачи топлива на столько, сколько нужно для поднятия температуры до точки В. При этом исполнительный механизм повернет регулятор топлива на величину, пропорциональную диференциалу dy, либо в прямолинейном масштабе, либо в криволинейном в соответствии с той зависимостью, которая существует между "регулируемой величиной" и функцией у. О том, как достигается криволинейный масштаб, будет сказано ниже.
Таким образом, при увеличении независимой переменной (в данном примере - времени) на величину dx механизм вызовет увеличение функции на величину dy.
Если же функция изменится за промежуток времени dx и вместо точки D будет отвечать точке С, т.е. если изменение функции пройдет по какой-либо "кривой исполнения" АС, то аппарат управления вызовет открытие клапана на величину, пропорциональную уже отрезку Δ, т.е. произойдет автоматическое вычитание величины к коррекции из требуемой графиком величины dy: dy-k=Δ. Если по каким-либо причинам за следующий отрезок функция пойдет по кривой CF и превысит требуемую графиком точку Е, аппарат вызовет прикрытие клапана на величину, пропорциональную отрезку
Исполнительный механизм приводится во вращение двигателем с регулируемым при помощи реостата (переставляемого от руки) числом оборотов.
Регулированием реостата от руки без всякого труда устанавливается скорость этого двигателя тек, чтобы масштаб между отрезками dy и соответствующими им величинами изменения в открытии клапана (или прикрытии) 
был немного больше требуемого. Тогда кривая истинного течения процесса (кривая исполнения) будет пересекать заданную кривую (график) на каждом участке dx, заключающемся между двумя смежными ординатами. Уменьшая, с одной стороны, промежутки dx времени и, с другой стороны, уменьшая масштаб 
регулировкой реостатом числа оборотов упомянутого двигателя, тем самым получают в пределе протекание процесса с мгновенными скоростями, весьма точно отвечающими требуемым графиком в каждый момент времени. Таким образом получают весьма близкое совпадение заданной кривой с истинной.
На графленой плотной белой бумаге вычерчивается график, причем на оси абсцисс откладывается в масштабе время, а на оси ординат - функция, которая должна изменяться в данном процессе. Площадь графика, ограниченного кривой и осью абсцисс, покрывается черной тушью. Готовый график обертывается вокруг барабана 1 диференцирующего прибора (фиг. 1).
Закрепление графика на барабане производится при помощи стальной пластинки-пружины, показанной на фиг. 1 заштрихованной. На самом деле эта пластинка покрыта матовой черной окраской, но для отличия ее от черного поля графика она условно покрыта штриховкой.
Барабан приводится в медленное вращение синхронным двигателем 2 через замедляющую двойную червячную передачу. Для многих процессов число оборотов барабана равно трем (в минуту); однако, в ряде случаев указанное число оборотов может быть изменено.
Параллельно оси барабана по направляющим 4, слева направо медленно и равномерно передвигается ползун 5 при помощи ходового винта 6 и гайки 7.
Равномерно ползун движется во всех случаях, когда на оси абсцисс отложено время. Если же независимая переменная другая и изменяется неравномерно, то скорость движения ползуна неравномерная и осуществляется особым механизмом. Винт 6 приводится во вращение передачей из сменных зубчатых колес z1, z2 и z3 (см. справа в верхней части фиг. 1). Комбинируя колеса, можно получить разные скорости движения ползуна соответственно выбранному масштабу времени по оси абсцисс графика. Ползун должен пройти длину графика за время, отложенное по его оси абсцисс. В виду того, что синхронный двигатель имеет постоянное число оборотов, независимо от колебаний напряжения в цепи, скорость движения ползуна 5 будет постоянной.
Как видно, передача сменными колесами совершенно аналогична передачам, применяющимся на токарно-винторезных станках от шпинделя к ходовому винту.
Гайка 7 может быть расцеплена с винтом 6 помощью рукоятки 9, что позволяет передвигать ползун вдоль направляющих 4 быстро вручную с целью установки ползуна в нужной точке оси абсцисс или возвращения ползуна к началу координат влево. На ползуне 5 прикреплен кожух 10 из листового алюминия, внутри которого помещается фотоэлектрический аппарат, включенный в электрическую цепь посредством троллейных проводов 57 и скользящих по ним контактов. Лучи света от лампочки Л накаливания автомобильного типа направляются через линзу К на призму П и, преломившись под прямым углом вниз, проходят через объектив О и попадают под небольшим углом на график. Если под объективом находится белое поле графика, лучи отражаются под углом отражения, равным углу падения, и, пройдя объектив в обратном направлении и линзу Л′, попадают в фотоэлемент ФЭ.
Объектив установлен на таком расстоянии от графика, что фокус объектива как раз лежит на поверхности графика. Благодаря этому лучи света собираются объективом на поверхности графика в кружок, имеющий весьма малый диаметр (около 0,1 мм), как это имеет место в микроскопах. Ход лучей через призму П и объектив О подобен их ходу в микроскопах с косым отраженным освещением, которые применяются для рассматривания непрозрачных объективов (в металлографии, минералогии и т.д.).
Если же под объективом находится поле графика, покрытое черной тушью ("черное поле"), то лучи не отражаются и в фотоэлемент не попадают.
Фотоэлемент присоединен к обмотке чувствительного быстродействующего реле Р2 телеграфного типа (фиг. 2) либо через ламповый усилитель 4 по одной из известных схем, либо непосредственно, без усилителя, что уже достигнуто американцами (см. "Power", October 1933, Photo-Electric Relay, стр. 550). Непосредственное соединение фотоэлемента с реле упрощает схему и является более совершенным.
Если фотоэлемент освещен белым полем графика, то фототок проходит по обмотке реле Р2, намагничивает железный сердечник электромагнита, и последний притягивает якорь реле влево, замыкая контакты а и b. Если же фотоэлемент не освещен (под объективом находится черное поде графика), то фототока в цепи нет и якорь реле, прижатый пружиной вправо, замыкает контакты а и с.
Таким образом, за один оборот барабана графиков поочередно будут происходить два переключения реле Р2.
В той же цепи управления находится быстродействующее поляризованное реле P1 телеграфного типа. У поляризованных реле магнитопровод представляет собой постоянный магнит, удерживающий якорь в том положении, в которое этот якорь переставлен током, пропущенным по соответствующему определенному направлению через катушки. Якорь остается в этом положении и по прекращении тока до тех пор, пока не будет пропущен ток в противоположном направлении, переставляющий якорь в другую сторону. Переключение тока в нужные моменты и в необходимых направлениях осуществляется двумя механическими переключателями А и В, расположенными на правом конце вала барабана (фиг. 1).
Устройство переключателей следующее (фиг. 1-3): фибровые кольца 47 скреплены с червячными колесами 45 и 46 торцами и могут вращаться вместе с ними. Внутри каждого кольца находится по кулачной шайбе 48. Обе шайбы сидят на валу барабана 1 и вращаются вместе с ним. Пружинами 49, прикрепленными одним концом к фибровым кольцам, а другим концом - к Т-образным деталям 50, последние прижимаются к кулачкам своим нижним концом. Правым концом верхняя полка детали 50 прикреплена к пружине 49, а через левый конец проходит контактный винт 51, могущий замыкаться или размыкаться с контактной пластинкой 52. Когда при вращении кулачка под деталь 50 подходит вырез, контакт замыкается. Чтобы замыкание происходило точно в определенный момент, правая сторона выреза очерчена по хорде, что обеспечивает практически мгновенное опускание пружины. До начала протекания процесса, когда управляемая функция равна нулю или какой-нибудь исходной величине, принимаемой за условный нуль (например, комнатная температура, атмосферное давление и т.д.), замыкание контакта переключателя А должно происходить в тот момент, когда ось абсцисс графика проходит через фокус объектива.
Если установить ползун 5 в крайнем левом положении так, чтобы ось ординат графика проходила через фокус объектива и затем заставить ползун двигаться под действием ходового винта вправо, одновременно с вращением барабана начнется управление процессом. За один оборот барабана ползун переместится на величину подачи, пропорциональную промежутку времени dx (фиг. 4). В момент прохождения через фокус объектива точки 1, лежащей на оси абсцисс, произойдет замыкание контакта переключателя А. Якорь поляризованного реле (фиг. 2) передвинется влево, замкнутся контакты d и е и включат ток в правую обмотку электромагнитной реверсивной муфты исполнительного механизма, действие которого видно из фиг .2.
Двигатель через червяк 65, червячное колесо 66 и вал 67 вращает коническое бронзовое зубчатое колесо 68. С последним сцепляются два железных колеса 69 и 70, вращающиеся свободно на оси в противоположные стороны. На внутренних торцовых сторонах колес имеются кольцевые выточки, в которых помещаются катушки 71 и 72. Концы катушек выведены к контактным кольцам, на которые может подаваться ток через щетки и зажимы 73, 74, 75 и 76. Между колесами на валу сидит железное кольцо-якорь 77 на упругой мембране М. Зазор между кольцом-якорем и торцами колес - 0,1 мм. Кольцо-якорь может передвигаться вследствие упругости мембраны вдоль вала на 0,1 мм. В зависимости от того, по какой из обмоток 71 или 72 будет проходить ток, вал 78 получит вращение в ту или другую сторону. Через червячную передачу 79, 80 движение передается валу 81, с которым соединяются: 1) в случаях управления режимом нефтяных или газовых печей - клапаны, регулирующие подачу нефти или газа и воздуха, 2) в случаях управления электропечами для нагрева под термообработку - регуляторы тока, 3) в случаях управления давлением сжатого воздуха, паров или газов - клапаны, изменяющие давление, 4) в случаях управления скоростями вращения механизмов - органы, регулирующие скорость (например, регулировочные реостаты электродвигателей и т.д.), 5) в случаях управления количеством подачи твердых, жидких или газообразных тел - регуляторы количества и т.д.
Движение вала 81 будет продолжаться в сторону открытия клапанов или увеличения скоростей, или увеличения соответствующих количеств до тех пор, пока под объектив не попадет белое поле графика. Продолжительность указанного вращения будет пропорциональна величине ординаты 01-1 (фиг. 4), вследствие чего величина открытия клапанов или перемещения других регулирующих органов будет также пропорциональна этой ординате. В момент попадания белого поля под объектив фотоэлемент даст ток, который притянет якорь реле Р2 влево (фиг. 2). В результате цепь тока, поступавшего до сих пор в обмотку реверсивной муфты, окажется прерванной, и вращение вала 81 прекратится. Якори обоих реле будут оставаться в таком положении до тех пор, пока в фокус объектива не попадет граница белого поля со стальной пластинкой, заштрихованной на фиг. 1. Реле Р2 в этот момент окажется выключенным вследствие прекращения освещения фотоэлемента. В тот же момент переключатель В (фиг. 2) замкнется, так как его кулачок освободит пружину (вырез кулачка подойдет в этот момент под нижний конец детали 50). Для того, чтобы можно было достигнуть точного совпадения моментов переключения обоих реле, червячное колесо 46 (фиг. 1), к которому прикреплен переключатель В, сцеплено с червяком 4, имеющим на оси′ рукоятку для настройки. Вращая рукой этот червяк, можно изменять положение детали 50 по отношению к кулачку 48, вызывая опережение или запаздывание момента замыкания контактов переключателя В. Такое устройство позволяет легко отрегулировать момент замыкания контактов, чтобы он совпадал с моментом перехода нижней кромки стальной пластинки (заштрихованной на фиг. 1) через фокус объектива.
Как это видно из фиг. 2, замыкание контактов переключателя В вызовет прохождение тока через обмотку поляризованного реле в сторону, противоположную движению тока при предыдущем переключении этого реле влево. Якорь поляризованного реле передвинется вправо в исходное положение. Для того, чтобы при следующем обороте барабана поляризованное реле могло снова переключиться переключателем А в нужный момент и тем самым привести во вращение вал 81 исполнительного механизма, контакты переключателя В (только что замкнувшиеся при прохождении нижней кромки стальной пластинки через фокус) должны разомкнуться, иначе катушки поляризованного реле останутся под током, переставившим реле вправо в исходное положение. Это размыкание и последует под действием кулачка 48, очертание кромки которого вызывает подъем детали 50 вслед за ее опусканием. В виду того, что между моментами замыкания и размыкания должно пройти некоторое время, на барабане графиков необходимо предусмотреть часть поверхности, которая не может быть занята кривой и должна служить зоной размыкания контактов переключателя В.
Для этой зоны использована черная поверхность пластинки, закрепляющая концы графика (условно заштрихована на фиг. 1).
При прохождении этой зоны через фокус кулачок 48 разомкнет контакты переключателя В. Таким образом, по окончании первого оборота барабана якори обоих реле будут находиться в исходном положении (справа).
Как было рассмотрено выше, за время прохождения через фокус ординаты 01-1 исполнительный механизм передвинул регулирующий орган (клапан, регулятор скорости и т.д.) в сторону увеличения функции у на величину, пропорциональную этой ординате. От момента открытия регулирующего органа начнется протекание процесса со скоростью, соответствующей величине этого открытия. Функция у будет при этом увеличиваться от нулевого значения.
Величина функции будет измеряться первичным измерительным прибором, который устанавливается при каждом управляемом агрегате. Так например, при проведении тепловых процессов первичным измерительным прибором является термопара, установленная в печи, резервуаре или другом нагреваемом аппарате. Для измерения других функций применяются соответствующие первичные измерительные приборы, находящиеся у агрегатов, например, при управлении давлением - манометры, скоростями вращения - тахометры, силами - динамометры и т.д.
Для случая управления температурой термоток по проводам будет поступать в измерительный и самопишущий прибор, находящийся в аппарате управления и соединенный с механизмом коррекции червячной передачей 41, 42, 43, 44 и 45 (фиг. 1) и участвующий в управлении и корректировании процесса.
Электрическая принципиальная схема измерительного и самопишущего прибора представляет собою известную схему потенциометра с постоянной силой тока в компенсационной цепи (фиг. 10). Механизм, приводящий в движение движок и связанные с ним перо и указатель прибора, обеспечивает весьма быстрое реагирование на изменения измеряемой функции у, переставляя вслед за ее изменениями указатель и перо самописца без задержек.
На левом конце левого ходового винта 6 (фиг. 1) сидит червяк 13, сцепляющийся с червячным колесом 14, которое закреплено на вертикальном передаточном валу 15. На нижнем конце этого вала сидит червяк 16, передающий вращение через червячное колесо 17 барабану 18 диаграммного прибора.
Рулон диаграммной бумаги 19 помещается на оси под барабаном 18 диаграммного прибора. Бумага имеет по обоим краям перфорацию, сквозь которую проходят зубцы барабана 18, передвигающего бумажную ленту перед наблюдателем так, что использованный конец ленты по выходе из прибора свободно свисает вниз.
Для того, чтобы можно было сравнивать записанную диаграммным прибором диаграмму с графиком путем накладывания друг на друга, необходимо, чтобы их масштабы времени были одинаковы. Поэтому время, необходимое на перемещение ползуна 5 с фотоэлементом на полную длину графика, должно быть равно времени, в течение которого лента диаграммного прибора переместится тоже на ту же длину.
В виду того, что масштабы времени графика и диаграммы исполнения должны быть всегда одинаковыми, но в то же время практически важно иметь возможность одновременно их изменять, приспособляя в каждом конкретном случае к продолжительности процесса, барабан 18 диаграммного прибора связан рассмотренной постоянной червячной передачей именно с ходовым винтом 6, а не непосредственно с ведущим валом барабана графиков.
Изменяя передаточные числа перестановкой сменных колес z1, z2 и z3 между валом барабана графиков и ходовым винтом 6, одновременно меняют масштабы времени и диаграммы исполнения, сохраняя их одинаковыми.
Путь, проходимый бумажной лентой в вертикальном направлении, пропорционален времени, так как движение ленты осуществляется через указанные передачи синхронным двигателем. Перемещения же пера 20 (записывающего диаграмму) в горизонтальном направлении пропорциональны измеряемой и записываемой величине (температуре, давлению, количеству, скорости и т.д.). Для отсчетов измеряемой величины позади пера помещена шкала 26 с градуированными по всей длине делениями. Применением метода потенциометрического измерения (о чем подробно сказано ниже) имеется в виду достичь высокой точности измерения. В результате сложения двух движений диаграммный прибор записывает кривую протекания процесса.
Устройство пишущего пера и движущего его механизма следующее. Перо 20 (фиг. 1) представляет собою латунную трубочку с внутренним диаметром 0,2 мм. Один конец трубочки погружен в стеклянный стаканчик 21 с чернилами, а другой конец скользит по поверхности диаграммной бумаги, записывая кривую. Стаканчик подвешен шарнирно в нижней своей части и расположен наклонно так, что перо слегка прижимается к бумаге за счет силы тяжести.
Перед началом записи необходимо "потянуть" чернила пипеткой из пишущего конца, так чтобы они поднялись из стаканчика и заполнили всю трубочку, после чего опускают пишущий конец на бумагу. Подача чернил в дальнейшем будет происходить бесперебойно благодаря волосности.
Стаканчик подвешен к движку 22, представляющему собой скобу из листового металла. Движок передвигается по направляющему стержню 23, ось которого параллельна оси барабана 18 диаграммного прибора, при помощи ходового винта 24 и гайки 25, прикрепленной жестко к движку.
Ходовой винт приводится во вращение не непрерывно, а периодически либо в одну, либо в другую сторону в зависимости от изменений измеряемой и записываемой величины в сторону ее увеличения или уменьшения.
Механизм, управляющий вращением ходового винта, устроен так, что винт приходит во вращение каждый раз, как только записываемая величина изменится и необходимо перемещение движка в новое положение, соответствующее значению функции в данный момент. Другими словами, механизм автоматически перемещает движок вправо или влево таким образом, что перо всегда занимает положение на шкале 26 и бумаге, соответствующее величине функции. Вращение ходового винта осуществляется через передачу коническими колесами 27 и 28, вертикальный валик 29 и конические колеса 30, 31 и 32. Последние два колеса не закреплены и вращаются свободно во взаимно противоположные стороны на левом конце ходового винта.
На торцевых сторонах этих колес, обращенных внутрь, имеются кольцеобразные выточки, в которых помещаются электрические катушки 33 и 34. Концы обмоток этих катушек выведены к контактным кольцам 35, изолированным от железа колес. К кольцам прикрепляются щетки 36, по которым подводится ток к катушкам через зажимы I, II, III, IV. Колеса 31 и 32 с обмотками и находящееся между ними железное кольцо-якорь 37, могущее свободно перемещаться вдоль оси на направляющей шпонке, составляют быстродействующую электромагнитную реверсивную фрикционную муфту.
В зависимости от того, какая из катушек - правая или левая - будет находиться под током, якорь 37 окажется прижатым торцевой поверхностью к соответствующей шестерне. Так как шестерни вращаются в противоположные стороны, ходовой винт 24 будет вращаться вместе с той шестерней, катушка которой находится под током.
Включение тока в правую или левую обмотку реверсивной муфты осуществляется быстродействующими реле Р3 и Р4 телеграфного типа и фотоэлементами ФЭ1 и ФЭ2, освещаемыми лампой Л1 через зеркальный гальванометр ЗГ (фиг. 10) и зеркала З1 и З2. Если через гальванометр ток не проходит, его зеркало устанавливается перпендикулярно к лучу, падающему из лампы Л1. В этом случае отраженные лучи идут по тому же направлению в обратную сторону, не попадая на зеркала З1 и З2. Если же через обмотку гальванометра пройдет ток, то в зависимости от его направления зеркало повернется в ту или другую сторону, и отраженные лучи попадут на одно из зеркал и, отразившись от него, в один из фотоэлементов 
или ФЭ2. Под действием фототока через усилитель (или по новейшим схемам без него) реле Р3 или Р4 включит реверсивную муфту, ходовой винт придет во вращение и будет передвигать движок 22 и прикрепленные к нему скользящие контакты 90 по реохорду 91 потенциометра и троллейному проводу 92. Обмотка реохорда потенциометра представляет собой изолированную лаком манганиновую проволоку, намотанную в один ряд на тонкий изолирующий стержень. По всей длине реохорда очищена полоска лаковой изоляции и по голой обмотке скользит контакт потенциометра. Реохорд 91 соединен последовательно с аккумулятором А1 (или гальваническим элементом), реостатом РА и сопротивлением КНЭ нормального элемента НЭ, образующими замкнутую цепь. Установление в этой цепи постоянной силы тока, необходимой для правильной работы потенциометра, достигается следующим образом: повернув рукоятку переключателя П вверх на "контроль", включают гальванометр в цепь с нормальным ртутно-кадмиевым элементом НЭ Вестона и аккумулятором А1.
Нормальный элемент Вестона дает постоянную электродвижущую силу 1,0183 V, с которой сравнивают электродвижущую силу аккумулятора, отшунтированную с концов сопротивления RHЭ. В виду того, что электродвижущая сила аккумулятора или сухого элемента непостоянная, то ее регулируют реостатом РА до тех пор, пока гальванометр ЗГ не будет давать отклонений, что будет видно по бездействию реле Р3 и Р4. Так как чувствительность зеркальных гальванометров много выше стрелочных гальванометров, применяемых в самопишущих и регулирующих потенциометрах (эти гальванометры имеют длинную тяжелую стрелку, зажимающуюся механическим путем и, следовательно, большой момент инерции), то отклонения гальванометра будут уже значительными при ничтожнейших электродвижущих силах. Указанное обстоятельство позволит весьма точно отрегулировать электродвижущую силу аккумулятора (или элемента) реостатом РА. По окончании регулировки рукоятку переключателя П поворачивают вниз в "рабочее положение". Если аппарат включен для управления термическими процессами, термопара присоединяется через термоэлектродные провода к зажимам К1, К2. Образуется замкнутая цепь (фиг. 10): К2, переключатель П, гальванометр ЗГ, сопротивление участка ab реохорда 91 и К1.
Если электродвижущая сила термопары компенсирована падением напряжения на участке ab реохорда, то гальванометр не дает отклонения, электромагнитная муфта ЭРМ не включится, и скользящий контакт будет оставаться на реохорде в покое. Но как только электродвижущая сила термопары изменится в сторону увеличения или уменьшения, гальванометр тотчас же даст отклонение, осветит тот или другой из фотоэлементов, электромагнитная муфта включится, и скользящий контакт будет передвигаться в сторону компенсации электродвижущей силы термопары. Как только компенсация будет достигнута, гальванометр установится на нуль, электромагнитная муфта выключится, а скользящий контакт и несущий его движок с пером остановятся в положении, соответствующем измеряемой величине как на шкале, так и на диаграммной бумаге.
Выше уже было рассмотрено действие барабана графиков, фотоэлемента, поляризованного простого реле, а также исполнительного механизма за первый оборот барабана графиков. Вследствие открытия клапана (или перестановки регулятора в сторону повышения функции) на величину, пропорциональную ординате 01-1 (фиг. 4) начался подъем функции y. Возьмем в качестве примера управление температурным режимом печи, отапливаемой нефтью или газом. Как только клапан, пропускающий топливо, откроется на указанную величину, начнется подъем температуры, вследствие чего ток термопары будет увеличиваться и вызовет отклонение гальванометра от нулевого положения (фиг. 10). Тотчас же фототок включит реле, электромагнитную муфту, и ходовой винт 24 придет во вращение, передвинет движок и перо самописца по шкале в положение, соответствующее температуре в данный момент. Угол поворота ходового винта будет пропорционален величине перемещения пера самописца (а следовательно, контакта потенциометра). Величина угла поворота винта будет передана в определенном масштабе (фиг. 1) через передачу, состоящую из червяков 41, 44, валика 43, и колесо 42 колесу 45, к которому прикреплен указанный выше переключатель А поляризованного реле. Переключатель А повернется относительно кулачка в сторону вращения барабана графиков на угол в дуговых градусах, равный углу дуги, лежащей на поверхности барабана и равной по длине ординате, выражающей фактически происшедший подъем функции (и данном частном примере температуры).
Вследствие поворота переключателя А на указанный угол замыкание его контактов будет происходить на третьем и дальнейших оборотах барабана графиков не в момент прохождения оси абсцисс через фокус, как это имело место при первых двух оборотах, а с запаздыванием, тем большим, чем больше вырастет значение функции y. На фиг. 5-9 показаны положения переключателя А для разных возможных случаев в процессе работы.
Положение первое (фиг. 5). Показан момент перед пуском прибора в работу. Начало О координат лежит в фокусе объектива. В этот же момент контакты переключателя А замыкаются. Благодаря одновременному действию поляризованного и простого реле (фиг. 2) исполнительный механизм не действует.
Положение второе (фиг. 6). По окончании первого оборота барабана ось абсцисс снова проходит через фокус объектива. В этот момент переключатель А переставляет якорь поляризованного реле влево, реле же Р2, не действует, так как под объективом находится черное поле графика. Пока через фокус будет проходить ордината 01-1, исполнительный механизм будет открывать клапан, пропускающий топливо. Величина открытия клапана будет пропорциональна ординате 01-1. По прохождении ординаты 01-1 в фокус попадет белое поле графика, фототок переставит якорь реле Р2 влево, благодаря чему прервется ток, проходящий через электромагнитную муфту исполнительного механизма. Последний остановится.
Повышение температуры в печи вызовет в термопаре ток, который через потенциометр заставит повернуться переключатель А.
Положение третье - первый случай (фиг. 7). Если в момент прохождения через фокус оси абсцисс на третьем обороте барабана переключатель А не окажется в своем начальном положении (благодаря его повороту), то его включение опоздает. Если в момент замыкания его контактов истинное значение функции y окажется меньше требуемого графиком, то кривая (граница) пройдет через фокус тем позже, чем больше разница между истинным и требуемым значением функции у. На протяжении промежутка времени между замыканием контактов переключателя А и прохождением кривой через фокус будет работать исполнительный механизм, увеличивая открытие клапана и тем самым повышая температуру.
Самым важным в работе этого механизма является то, что величина, на которую произойдет дополнительное открытие клапана, будет пропорциональна разности между величиной функции у, требуемой в данный момент графиком, и истинной величиной, указываемой измерительным прибором и одновременно им записываемой.
Если обозначить коэфициент пропорциональности (масштаб) между численными значениями функции у и соответствующими ей центральными углами на барабане графиков через К, численное значение у, требуемое графиком в какой-нибудь момент времени, через ут, истинное значение у, показываемое измерительным прибором в тот же момент, через уи, то все возможные положения ординаты у по отношению к фокусу объектива и переключателю А уясняются из фиг. 5-9.
Положение третье - второй случай (фиг. 8). Если за отрезок времени между вторым и третьим оборотами барабана функция у выросла настолько, что при прохождении кривой через фокус окажется уи=ут, то замыкание переключателя А и переброска им реле Р1 влево произойдет одновременно с освещением фотоэлемента и переброской им реле Р2 влево. В результате исполнительный механизм останется в прежнем положении и не изменит течения процесса.
Положение третье - третий случай (фиг. 9). Если же истинная величина у окажется по каким бы то ни было причинам больше yт, то переключатель А окажется повернутым на угол Куи>Кут. Вследствие этого белое поле графика попадет в фокус объектива раньше, чем произойдет замыкание контактов переключателя А, на промежуток времени пропорциональный разности К(уи-ут).
Следует учесть особенность системы исполнительного механизма и его реле (фиг. 2). Если мгновенная величина управляемой функции в момент прохождения ее ординаты через фокус объектива окажется меньше требуемой графиком, то первым перебросится влево якорь поляризованного реле P1. Исполнительный механизм придет в действие и будет увеличивать пропускную способность регулируемого органа, что в свою очередь поднимет величину функции у. Действие исполнительного механизма будет продолжаться, пока фокус объектива не попадет на белое поле графика. В этот момент фототок перебросит влево якорь реле Р2, что вызовет выключение исполнительного механизма. Увеличение пропускной способности регулируемого органа окажется пропорциональным диференциалу ординаты dy, но уже исправленному механизмом коррекции на величину k (фиг. 11), т.е. величине 
Если же мгновенная величина управляемой функции в момент прохождения ее ординаты через фокус окажется больше требуемой графиком-приказом, то первым перебросится влево якорь реле Р2, так как в этом случае раньше под фокус объектива попадет белое поле графика и осветит фотоэлемент. Затем уже замкнутся контакты переключателя А и последует переброска влево якоря реле P1 Исполнительный механизм будет действовать на протяжении промежутка времени между указанными двумя перебросками реле Р1 и Р2, но уже в обратную сторону. Произойдет уменьшение пропускной способности регулируемого органа на величину, пропорциональную коррекции (фиг. 11), т.е. 
Описанное действие механизмов будет происходить независимо от того, какой характер имеют участки графика:
1) на участках, поднимающихся прямолинейно или криволинейно, диференцирующее действие аппарата управления будет вызывать увеличение регулируемой величины и, следовательно, управляемой функции;
2) на горизонтальных участках кривой графика диференцирующего действия не будет и, следовательно, регулируемый орган установится исполнительным механизмом в определенном положении. Будут иметь место лишь весьма небольшие корректирующие движения регулируемого органа под влиянием механизма коррекции. Последний будет лишь исправлять неточности в величине функции, которые могут получаться от различных причин;
3) на участках графика, опускающихся прямолинейно или криволинейно, диференцирующее действие аппарата управления будет вызывать последовательное уменьшение регулируемой величины и, следовательно, управляемой функции.
Показания первичных измерительных приборов, находящихся при управляемых агрегатах, должны быть переданы по проводам на далекое расстояние диаграммному прибору, находящемуся в аппарате управления.
Если управляется температура, то первичным измерительным прибором чаще всего служит термопара. Электродвижущая сила термотока в этом случае передается по проводам непосредственно на зажимы K1 и K2 потенциометра, показанного на фиг. 10.
Если же первичным измерительным прибором является какой-нибудь стрелочный прибор, например, манометр, вакуумметр, тахометр, газомер, паромер или другой, то для передачи их показаний необходимо предварительно трансформировать угловые повороты оси прибора (положение стрелки на циферблате) в пропорциональные им электродвижущие силы. Последние уже передаются по проводам к тем же зажимам K1 и K2 вместо электродвижущей силы термопары. Для этой цели также применен потенциометр, имеющий значительные преимущества перед другими системами (точность, независимость от сопротивления цепи и напряжения, так как измерения ведутся по нулевому, компенсационному методу). В дальнейшем изложении потенциометр у первичных измерительных приборов будет называться потенциометром П1, в отличие от потенциометра П2, находящегося в аппарате управления при диаграммном приборе.
На фиг. 12-13 и фиг. 14-15 показаны два варианта конструкции реохорда у потенциометра П2. По первому варианту (фиг. 12-13) на ось 101 прибора, удлиненную и выступающую через заднюю стенку корпуса прибора, насажена втулка 102 из эбонита или фибры. К втулке прикреплена винтами пружина 103, а к последней - скользящий контакт 104, слегка прижимаемый пружиной 103 к обмотке реохорда 105. Детали 102-104 образуют движок потенциометра.
Реохорд представляет собой кольцо с круглым сечением из эбонита или другого изолирующего материала. На конце намотана голая манганиновая проволока, образующая сопротивление реохорда. Концы обмотки выведены к зажимам К3 и К4. Электрическое соединение подвижного скользящего контакта с неподвижным зажимом К5 осуществлено через бронзовую спираль 106.
Этот вариант реохорда применяется в случаях, когда крутящий момент на оси первичного измерительного прибора достаточно велик, чтобы преодолевать сопротивление от трения между скользящим контактом и обмоткой реохорда. Он будет вполне пригоден: а) для манометров, вакуумметров и мановакуумметров с гнутой трубчатой пружиной (манометр Бурдона) и со стальной пластинчатой пружиной; б) для измерителей силы и крутящего момента по типу "мессдозы", пружинного динамометра, маятникового измерителя силы или крутящего момента (как на прессах и разрывных машинах Амслера и др.), в) для ртутно-пружинных термометров по типу Шеффера и Буденберга и др., г) для многих других стрелочных приборов.
В случаях же необходимости соединить реохорд с осью стрелочного прибора, обладающего слабым крутящим моментом (например, тахометр, основанный на токах Фуко), может быть применен второй вариант реохорда, показанный на фиг. 14-15 и напоминающий по конструкции передатчик Сименса с кольцевой трубкой.
Однако, в передатчике Сименса имеется лишь переменное сопротивление, непригодное для замены реохорда в потенциометре. Здесь же имеется реохорд, отличающийся по конструкции от переменного сопротивления Сименса.
Внутри стеклянной кольцевой трубки 107 помещается спираль 108 из платино-иридиевой проволоки с низким температурным коэфициентом. Эта спираль образует сопротивление реохорда. Диаметр кольца, образуемого спиралью, настолько велик, что оно прижато плотно к поверхности канала на периферии трубки за счет упругости спирали. Внутри трубки помещается также кольцо 109 из платино-иридиевой проволоки, туго натянутой в канале трубки вокруг внутренней стенки трубки. Таким образом, спираль 108 и проволочное кольцо 109 не касаются друг друга; между ними имеется зазор около 2 мм. В трубку налито немного ртути 110; высота уровня должна быть немного больше внутреннего диаметра трубки. Таким образом ртуть всегда соединяет спираль 108 с кольцом 109, заменяя скользящий контакт. Часть сопротивления спирали, погруженная в ртуть, замкнута накоротко и является всегда выключенной. Сопротивление реохорда составляется из частей спирали, находящихся вне ртути. Пространство над ртутью заполнено водопроводом, предохраняющим ртуть от окисления и улучшающим отвод теплоты от нагревания спирали проходящим по ней током. Из кольцевой трубки выведены три конца, запаянные на выходе в стекле. Трубка закрепляется на оси первичного стрелочного прибора помощью втулки 114 со спицами. Электрическое соединение выведенных из трубки концов с неподвижными зажимами К3, К4 и К5 осуществлено при помощи трех бронзовых спиралей 115, 116 и 117. Внутренние концы спиралей прикреплены к изолирующей втулке 111, сидящей на оси 112 прибора. С этими концами спиралей соединены проводники, выведенные из кольцевой трубки. Наружные же концы спиралей прикреплены к зажимам К3, К4 и К5. Последние смонтированы на изолирующей пластинке 113. Описанный ртутный реохорд отличается от кольцевого передатчика Сименса следующими особенностями:
1) примененный ртутный реохорд служит составной частью потенциометра и имеет внутри кольцевой трубки, кроме спирального сопротивления, еще проволочное кольцо, являющееся троллейным проводником для ртутного "движка" потенциометра, чего нет в передатчике Сименса;
2) в примененном реохорде налито очень мало ртути, что оказывается необходимым вследствие назначения ртути служить скользящим контактом потенциометра. В кольцевой же трубке Сименса около половины ее занято ртутью;
3) применение малого количества ртути оказывается возможным благодаря наличию в кольцевой трубке троллейного кольца 109. Благодаря малому количеству ртути кольцо легко подвижно и пригодно для посадки на ось первичных приборов с весьма малым крутящим моментом, чего нельзя сказать о кольцевой трубке Сименса, предназначенной для более мощных приборов.
Схема потенциометра П1 совершенно одинакова со схемой уже рассмотренного потенциометра П2 у диаграммного прибора (фиг. 10). При изменении положения стрелки на циферблате первичного измерительного прибора будет пропорционально изменяться электродвижущая сила на его зажимах К1 и К2 (фиг. 12). Эта электродвижущая сила, переданная по проводам на зажимы K1 и К2 потенциометра П2, вызовет перемещение движка и пера в положение, соответствующее измеряемой и записываемой величине. Другими словами, показания указателя на шкале первичного измерительного прибора и положение пера на сетке бумаги диаграммного прибора будут всегда одинаковыми.
Для точной передачи показаний первичных стрелочных приборов на расстояние необходимо, чтобы электродвижущие силы, снимаемые с потенциометра П1, не менялись при изменениях напряжения на зажимах аккумулятора или гальванического элемента A′1 (фиг. 12). Для этого в цепи потенциометра сила тока должна быть постоянной. Последняя устанавливается периодическим контролем и регулировкой реостатом РА′ путем сравнения электродвижущей силы аккумулятора с нормальным элементом Вестона НЭ′.
Если необходимо, чтобы изменения управляемой функции протекали в зависимости не от времени, а от другой независимой переменной (например, температуры, давления и т.д.), то вместо времени на оси абсцисс графика откладывается другая соответствующая независимая переменная. При этом в устройство вносится изменение в конструкции механизма, приводящего в движение ходовой винт 6. Кроме того, в устройство вводится еще один потенциометр, ничем не отличающийся в принципе от вышеописанного потенциометра П2 и показанного на фиг. 10. В устройстве по первому варианту ходовой винт 6 вращается равномерно и непрерывно сменной передачей z1, z2, z3. Равномерное вращение с постоянной угловой скоростью здесь необходимо потому, что на оси абсцисс графика отложено время и, следовательно, перемещения ползуна 5 по направлению оси абсцисс должны быть пропорциональны времени. Линейная скорость движения диаграммной бумаги в самопишущем приборе равна линейной скорости ползуна 5 с фотоэлементом, о чем было подробно уже сказано выше. В устройстве же по второму варианту передача сменными колесами z1, z2, z3 отсутствует. Здесь ходовой винт приводится во вращение периодически электромагнитной реверсивной муфтой 53 от валика 54 (показанных на фиг. 1 пунктирными линиями в верхнем левом углу). Указанная электромагнитная муфта включается в ту или другую сторону двумя реле, соединенными через усилители с фотоэлементами; последние освещаются попеременно зеркальным гальванометром с коротким периодом собственных колебаний. Схема соединения перечисленных приборов в одну цепь ничем не отличается от уже описанной схемы по фиг. 10. Следовательно, в видоизмененном устройстве схема монтируется два раза: один раз с электромагнитной муфтой 31-36 и потенциометром П2 диаграммного прибора, уже подробно описанными выше, и второй раз - с электромагнитной муфтой 53 и потенциометром П3, показанными пунктиром на фиг. 1.
Реохорд 55 потенциометра П3 устроен совершенно одинаково с реохордом потенциометра П2 (у диаграммного прибора). Но в то время, как электродвижущие силы, снимаемые с потенциометра П2, компенсируются электродвижущими силами, поступающими от первичного измерительного прибора, передающего величину функции, электродвижущие силы, снимаемые с потенциометра П3 компенсируются электродвижущими силами потенциометра П1 другого первичного измерительного прибора, передающего величину независимой переменной.
Если, например, управляется давление в зависимости от температуры:
Р=ƒ(θ)
то к зажимам К1 и К2 (фиг. 10) потенциометра П2 подводятся провода от зажимов К1 и K2 потенциометра П1 (фиг. 12), движок или кольцевая трубка которого насажены на ось манометра, измеряющего давление Р, т.е. управляемую функцию. К зажимам же К1 и К2 потенциометра П3 подводятся провода от термопары, измеряющей температуру, т.е. независимую переменную.
Скользящий контакт 56 (фиг. 1) потенциометра П3 прикреплен к ползуну 5 аппарата управления. Совершенно подобно тому, как движок 22 диаграммного прибора всегда устанавливается его движущим механизмом в положение компенсации, соответствующее по шкале 26 величине функции, ползун 5 будет устанавливаться ее движущим механизмом (под влиянием первичного измерительного прибора, потенциометра, гальванометра и реле) тоже в положение компенсации, соответствующее величине абсциссы, выражающей независимую переменную.
Таким образом, положение фокуса объектива по направлению оси абсцисс всегда будет отвечать истинным значениям независимой переменной, передаваемым ее первичным измерительным прибором. А так как ординаты графика выражают изменения, которые должна претерпевать управляемая функция, исполнительный механизм, под влиянием диференцирующего действия аппарата управления, будет вызывать необходимые изменения регулируемой величины и, следовательно, функции.
В результате произойдет управление процессом в зависимости не от времени, а от другой независимой переменной.
Вращение барабана диаграммного прибора так же, как и в устройстве по первому варианту, осуществляется постоянной передачей от ходового винта 6, что обеспечивает одинаковый масштаб независимой переменной на графике и на диаграмме исполнения.
Градуировка шкал времени в устройстве по первому варианту осуществляется следующим образом. На оси абсцисс графика, а также на оси диаграммной бумаги, лежащей по направлению ее движения, откладывается в масштабе время. В виду равномерности движения ползуна 5 и диаграммной бумаги, их шкалы времени тоже равномерны. Величина деления, составляющего единицу времени (1 час или 1 минута), выбирается в соответствии со скоростью того или другого процесса. Изменяя передаточные числа сменной передачи z1, z2, z3 (фиг. 1), можно установить то или другое общее время прохождения ползуном через всю длину оси абсцисс графика. Таким образом, шкала времени на оси абсцисс графика выбирается в соответствии с общей продолжительностью управляемого процесса и устанавливается сменной передачей. Для вычерчивания графика длина абсциссы, соответствующей единице времени, должна быть равна отрезку, проходимому ползуном 5 за ту же единицу времени.
Как, было указано выше, масштабы времени на ленте диаграммного прибора и на оси абсцисс графика всегда одинаковы, так как ходовой винт 6 связан постоянной передачей с барабаном диаграммного прибора. Другими словами, подбором сменных колес одновременно устанавливается скорость движения ползуна с фотоэлементом по направлению оси абсцисс, одинаковая со скоростью движения диаграммной бумаги (окружной скоростью барабана диаграммного прибора).
Градуировка шкал функции в предлагаемом устройстве по обоим вариантам производится следующим образом.
На оси ординат графика откладывается в масштабе управляемая функция у. Масштаб шкалы ординат выбирается в соответствии с наибольшей величиной функции, которая должна быть достигнута по ходу управляемого процесса.
При вычерчивании графика необходимо, чтобы шкала функции по оси ординат была равномерной. Выполнить это требование возможно при условии, если горизонтальная шкала 26 функции у диаграммного прибора (фиг. 1) будет также равномерной. В противном случае, одинаковым по величине изменениям функции будут соответствовать неодинаковые углы поворота переключателя А, что исказит величину отрезков dy (фиг. 11) и нарушит процесс управления. Равномерность же шкалы 26 будет получена при соблюдении одного из следующих условий:
1) электродвижущие силы, поступающие на зажимы К1 и К2 потенциометра П2 (фиг. 10) от первичного измерительного прибора, должны быть в линейной зависимости от измеряемой функции. Это условие легко выполнимо, если управляемой функцией является механическая сила или крутящий момент, измеряемые пружинным динамометром или маятниковым типа Амслера. У этих динамометров шкалы имеют совершенно равномерные деления, и потенциометр П1 (фиг. 12), насаженный на ось, даст электродвижущие силы, пропорциональные механическим силам или моментам. Точно так же, если управляемой функцией является сила тока или напряжение или всякая другая функция, которая может быть сведена к пропорциональной силе тока или напряжению, то, ответвляя посредством соответствующего шунта, или пропуская напряжение через подобранное сопротивление и подводя таким образом полученную электродвижущую силу к зажимам К1 и К2 потенциометра П2, получим равномерную шкалу 26. В последнем случае первичный измерительный прибор не нужен, а достаточно включения шунта или сопротивления;
2) если же электродвижущие силы, поступающие на зажимы К1 и К2 от первичного измерительного прибора, не могут находиться в линейной зависимости от функции, то реохорды потенциометров П2 и П3 в аппарате управления изготовляются с неравномерным сопротивлением по их длине. Так например, а) если первичным измерительным прибором является тормопара, то, как известно, электродвижущие силы термотока не пропорциональны температурам, б) если первичным измерительным прибором является манометр, то углы поворота его оси со стрелкой не пропорциональны давлениям, а так как на оси манометра сидит движок или кольцевая трубка потенциометра П1 (фиг. 12), то электродвижущие силы на зажимах К1 и К2 не будут пропорциональны давлениям. То же относится и к многим другим стрелочным приборам.
Чтобы получить равномерные шкалы функции на графике и диаграмме исполнения при отсутствии линейной зависимости между функцией и представляющей ее э.д.с., применены у потенциометров П2 и П3 реоходы с неравномерным сопротивлением по их длине. Конструкция такого реохорда выполняется следующим образом. Изолированная лаком манганиновая проволока, образующая сопротивление реохорда, намотана на длинный стержень с круглым сечением из изолирующего материала, совершенно так же, как было описано выше. Чтобы получить неравномерное сопротивление по длине реохорда, стержень имеет не цилиндрическую форму, а форму тела вращения, с образующими, имеющими форму кривой. Кривизна образующей может быть получена шлифовкой или обточкой стержня по копиру (или шаблону). Кривизна шаблона должна быть определена на основании кривой, выражающей зависимость между функцией и представляющей ее э.д.с. Для случаев измерения температуры термопарами кривизна образующей реохорда незначительна; она близка к прямой, так как зависимость между температурами и электродвижущими силами, даваемыми термопарами, близка к линейной. Тоже относится к измерению давлений манометрами, где шкалы часто близки к равномерным.
Для упрощения процесса производства реохордов можно для многих случаев практики обойтись цилиндрическими реохордами с равномерным сопротивлением по их длине, но применять графленую бумагу для диаграммного прибора с неравномерной шкалой, что очень распространено в практике пользования самопишущими приборами. В этом случае график должен вычерчиваться на такой же диаграммной бумаге с неравномерной шкалой. Независимо от того, применяется ли бумага с равномерной или неравномерной шкалой, график должен вычерчиваться на бумаге, имеющей перфорацию, совершенно одинаковую с диаграммной бумагой. На барабане графиков под закрепляющей черной пластинкой (заштрихована на фиг. 1) имеются установочные зубцы, на которые надевается график своей перфорацией. Благодаря этому достигается точное положение начала координат и осей ОХ и ОУ по отношению к барабану и всему механизму, без чего невозможна точная работа аппарата.
Контроль исполнения по ходу самого процесса происходит следующим образом. Выше уже упоминалось, что для сравнения графика с диаграммой исполнения накладывают их друг на друга. Их масштабы по обеим осям одинаковы, и если процесс действительно протекал точно по заданию, обе кривые должны при наложении совпасть, но такую проверку можно сделать лишь по окончании процесса. Во многих же случаях будет желательно проверять ход процесса не по окончании его, а непосредственно на всем его протяжении, т.е. в самом движении процесса. Такой контроль также может быть выполнен в предлагаемом устройстве без затруднений. Еще до начала процесса вычерчивают на диаграммной бумаге график; вычерчивание производится путем накладывания полупрозрачной диаграммной бумаги на график и его копировкой карандашом или тушью.
Для точного расположения кривой относительно осей координат должна быть применена специальная чертежная доска с закрепленными на ней четырьмя контрольными штифтами по углам. Сечение этих штифтов должно иметь форму и размеры отверстий перфорации диаграммной бумаги и, следовательно, графика, так как последний вычерчивается на той же диаграммной бумаге.
Накладывая график, а на него диаграммную бумагу вместе на эти штифты, получим точное совпадение их осей координат. Разумеется, диаграммная бумага не отрезается от своего рулона. По окончании копировки рулон с вычерченной кривой вставляется в диаграммный прибор, а график закрепляется вокруг своего барабана. В самом начале процесса перо диаграммного прибора устанавливается в начало координат скопированной кривой.
Если процесс будет действительно протекать по заданной кривой, перо будет чертить кривую исполнения, совпадающую с заданной кривой. В случае отклонений они будут немедленно обнаружены по расхождению кривых, Величина отклонений может быть легко отсчитана по шкале.
Как уже упоминалось, с регулируемым органом соединен вал 81 исполнительного механизма (фиг. 2).
В случаях, когда между углами поворота вала 81 исполнительного механизма и угловыми или прямолинейными перемещениями регулируемого органа существует линейная зависимость, регулируемый орган может быть непосредственно соединен с валом 81 муфтой, зубчатой передачей или передачей зубчатым колесом к рейке.
Если же указанная зависимость криволинейна, то между валом 81 и осью или рычагом регулируемого органа вводится шайба с криволинейным очертанием. Профилировка шайбы всегда может быть выполнена в соответствии с упомянутой криволинейной зависимостью. Необходимо особо подчеркнуть, что в большинстве практических случаев точная профилировка не обязательна, так как неточности профилировки будут легко компенсированы автоматически работой механизма коррекции.
Применение профилированной шайбы предусмотрено лишь для случая, где могут быть предъявлены особо строгие требования к точности работы системы.
Предлагаемое устройство дает возможность автоматически управлять различными зависимыми переменными по независимым.
Управление процессами непосредственно по графику, выражающему зависимость между двумя переменными, открывает большие перспективы технике автоматического управления, так как теоретически все процессы могут быть представлены графиками либо в координатах времени, либо в координатах других независимых переменных.
Не подлежит сомнению, что существуют такие технологические процессы, которые или вовсе не ведутся в настоящее время или ведутся нерационально только по причинам больших трудностей в получении закономерного движения зависимых переменных по независимым.
Применение регулирующих устройств предлагаемых двух типов может разрешить эту задачу для многих таких процессов.
1. Автоматическое регулирующее устройство, служащее для регулирования производственных процессов по заданному графику посредством электрических приборов, отличающееся тем, что гайка 7 ходового винта 6, связанного посредством механической передачи с приводимым в равномерное вращение (например, синхронным двигателем) барабаном 1, на котором нанесен или расположен график, несет передвигаемый вдоль барабана ползун 5, на котором установлена лампа, освещающая график, и фотоэлемент, принимающий отраженные от графика лучи и включенный в электрическую цепь управления, с той целью, чтобы приборы цепи управления приходили в действие соответственно изменению освещенности фотоэлемента, зависящего от того, какая часть графика - светлая или темная - освещается лампой.
2. Видоизменение устройства по п. 1, отличающееся тем, что ходовой винт 6 связан не с барабаном 1, а с соответствующим электрическим прибором, регистрирующим изменения нанесенной на оси абсцисс графика независимой переменной регулируемого процесса и вращающимся со скоростью, пропорциональной в каждый данный момент скорости изменения указанной переменной.
