DE1281571B - Arrangement for measuring the duration of single pulses - Google Patents
Arrangement for measuring the duration of single pulsesInfo
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Description
Anordnung zum Messen der Dauer von Einzelimpulsen -Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Messen der Dauer von Einzelimpulsen und in Form von Impulsdauern darstellbarer Größen, wie Schaltzeiten, Prellzeiten von Kontakten u: ä._ Impulsdauermessungen und Schaltzeitmessungen spielen insbesondere in der-Steuer- und Regeltechnik und in der Vermittlungstechnik eine hervorragende Rolle. Es sind deshalb schon verschiedene Einrichtungen entworfen worden, , um_ diese Aufgabe zu lösen. Einige bekannte Meßgerte wandeln die zu messenden Zeiten mit Hilfe von Kondensatoraufladungen in proportionale Spannungen um, die entweder die Zeitablenkung von Kathodenstrahl-Oszillographen steuern oder das Gleichgewicht von Brükkenschaltungen stören, wobei dann aus der Größe der Widerstände, mit denen die, Brücken wieder abgestimmt werden können, auf die Länge der Meßimpulse zu schließen ist. Ferner sind zur Messung der Dauer von Impulsen ballistische Galvanometer bekannt, also Strommesser großer Trägheit, deren Anzeige durch geeignete Dämpfungswiderstände zeitabhängig gemacht werden kann.Arrangement for measuring the duration of single pulses -The invention relates an arrangement for measuring the duration of individual pulses and in the form of pulse durations values that can be represented, such as switching times, bounce times of contacts, etc. and switching time measurements play a particular role in control and regulation technology plays an outstanding role in switching technology. Therefore they are different Facilities designed to accomplish this task. Some known measuring devices convert the times to be measured into proportional ones with the help of capacitor charges Voltages around either the time base of cathode ray oscilloscopes control or upset the balance of bridge circuits, then out of the Size of the resistors with which the bridges can be tuned again the length of the measuring pulses is to be closed. Furthermore, to measure the duration of Impulse ballistic galvanometer known, so ammeters of great inertia, whose Display can be made time-dependent by means of suitable damping resistors.
Die beschriebenen Meßeinrichtungen sind sehr aufwendig, wenn das erzielte, Ergebnis hinreichend genau sein soll. Bei der' Zeitmessung mittels Konden-,iatoraufladung, wird das Ergebnis dadurch verfälscht, daß die Aufladung von Kondensatoren in Abhängigkeit von der Zeit nicht linear, sondern nach einer Exponentialfunktion erfolgt. Das ballistische Galvanometer kann nur die Zeiten von Impulsen gleicher Höhe vergleichbar messen, es sei denn, die Dämpfungswiderstände werden von Mal zu Mal geändert. Außerdem sind die Ungenauigkeiten bei der dort stattfindenden Umwandlung des Meßwertes in eine mechanische Größe besonders groß.The measuring devices described are very expensive if the achieved The result should be sufficiently precise. When 'time measurement by means of condenser, iator charging, the result is falsified by the fact that the charging of capacitors is dependent does not take place linearly with time, but according to an exponential function. The ballistic Galvanometer can only measure the times of pulses of the same height in a comparable manner, unless the damping resistances are changed from time to time. Also are the inaccuracies in the conversion of the measured value into a mechanical size particularly large.
Neben den erläuterten Analog-Meßverfahren gibt es Verfahren und Geräte zur digitalen Messung von Impulsdauern und darin uniformbarer Größen, die mit Zählern, wie Zählröhren, Untersetzerketten usw., arbeiten und denen gemeinsam ist, daß sie die zu messenden Zeiten durch Taktgeber hoher Frequenz in eine Vielzahl von Impulsen auflösen und die Anzahl dieser Impulse Jeweils als Maß für die Dauer des Meßimpulses werten. Die Genauigkeit dieser Geräte hängt sowohl von, der Frequenz der Takt-oder Rasterimpulse ab, als auch von den Meßwerten selbst, und zwar ist das Ergebnis jeweils um so genauer, je mehr Rasterimpulse in die zu ermittelnde Zeit fallen. Längere Zeiten werden demnach mit höherer Genauigkeit erfaßt als kürzere, und bei sehr. kurzen Impulsen ergibt sich eine erhebliche Meßunsicherheit, wenn nicht der Aufwand von vornher-' ein hoch angesetzt wird.In addition to the analog measuring methods explained, there are methods and devices for the digital measurement of pulse durations and sizes that can be uniform therein, which can be measured with counters, such as counters, coasters, etc., work and what they have in common is that they the times to be measured by high-frequency clock generators in a large number of pulses and the number of these pulses each as a measure of the duration of the measuring pulse evaluate. The accuracy of these devices depends on both, the frequency of the clock or Raster pulses from, as well as from the measured values themselves, and that is the result in each case the more accurate the more raster pulses fall in the time to be determined. Longer Times are accordingly recorded with higher accuracy than shorter ones, and with very. short pulses result in a considerable measurement uncertainty, if not the effort from the outset a high is set.
Die Erfindung bietet eine gegenüber den' bekannten Meßeinrichtungen genauere und einfachere Lösung an, die gekennzeichnet ist durch zwei Wechselspannungsgeneratoren der gleichen Frequenz, von denen der eine über Schaltmittel-durch die Anstiegsflanke des zu messenden Impulses, der andere über Schaltmittel durch die Abfallflanke des gleichen Impulses einschaltbar ist und @ deren Ausgänge mit den Eingängen einer bistabilen Kippstufe verbunden sind, die in _an- sich bekannter Weise bei einer definierten Phasenlage der Wechselspannung des einen Generators von der Ruhelage in die Arbeitslage und bei der gleichen Phasenlage der Wechselspannung des anderen Generators von der Arbeitslage in die Ruhelage geschaltet wird und die dadurch ausgangsseitig eine Impulsfolge abgibt, deren Einzelimpulse eine Dauer aufweisen, die der- Dauer des zu messenden Impulses entspricht, welche Impulsfolge einem Meßinstrument zugeführt wird,, das - eventuell über einen Verstärker - am Ausgang'der bistabilen Kipp-, stufe angeschlossen ist und des§en Skala in Zeiteinheiten geeicht ist.The invention offers a compared to the 'known measuring devices more precise and simpler solution, which is characterized by two alternating voltage generators the same frequency, one of which is via switching means-by the rising edge of the pulse to be measured, the other via switching means through the falling edge of the same pulse can be switched on and @ its outputs with the inputs of a bistable flip-flop are connected in a known manner in a defined phase position of the alternating voltage of a generator from the rest position in the working position and with the same phase position of the alternating voltage of the other Generator is switched from the working position to the rest position and the output side emits a pulse train whose individual pulses have a duration that is the duration of the pulse to be measured corresponds to which pulse sequence is fed to a measuring instrument becomes ,, that - possibly via an amplifier - at the output of the bistable multivibrator, level is connected and the scale is calibrated in time units.
Die von den in dieser Anordnung enthaltenen Wechselspannungsgeneratoren
ei-zeugten Schwingungen können von beliebiger Art sein, sinusförmig, sägezahnförmig
oder rechteckig. Da aber bei der Messung von Impulsdauern im ,allgemeinen weder
die Impulsform noch die Phasenlage der Impulse zu berücksichtigen ist, sondern lediglich
zu unterscheiden ist, ob der Impuls vorhanden ist oder nicht, ist eine in bezug
auf diese Bedingung besonders wirtschaftliche Ausführung der Erfindung dadurch gekennzeichnet,
daß als Wechselspannungsgeneratoren Relaxationsschwinger vorgesehen* sind. Relaxations-
Diese Impulsfolge wird nun über einen Verstärker 6 einem Strommesser 7 zugeleitet. Verstärker 6 und Instrument 7 sind so aufeinander abgestimmt; daß Dauerspannung am Ausgang von BM9 auf dem Instrument Vollausschlag hervorruft. Eine Impulsfolge am Ausgang von BM5 ergibt bei hinreichender Dämpfung des Instruments einen Ausschlag, der sich tum Vollausschlag verhält wie die Dauer der Einzelimpulse zur Periodendauer der Generatorschwingungen: Da die Periodendauer bekannt ist, läßt sich die Skala des Instruments unmittelbar in Zeiteinheiten eichen. Wenn das Instrument eine lineare Stromempfindlichkeit aufweist; ist seine Skalenteilung linear.This pulse sequence is now an ammeter via an amplifier 6 7 forwarded. Amplifier 6 and instrument 7 are matched to one another; that Continuous voltage at the output of BM9 on the instrument causes full deflection. One Pulse sequence at the output of BM5 results with sufficient damping of the instrument a rash that behaves like the duration of the individual impulses Regarding the period of the generator oscillations: Since the period is known, lets the scale of the instrument can be calibrated directly in time units. When the instrument has a linear current sensitivity; its scale division is linear.
Mit bistabilen Multivibratören als Schaltmittel l und 3 wirkt die Gesamtanordnung als Dauerspeicher; ein einmal eingelaufener Impuls wird beliebig lange angezeigt. Zur Lösung der Anzeige und Vorbereitung des Geräts füt einen neuer; Meßvorgang ist ein Rückstellglied 8 vorgesehen, das beispielsweise von Hand betätigt wird und dann einfach durch eine Taste gebildet wird, bei derem Niederdrücken ein positiver Impuls an die b-Eingänge von BM1 und BM3 gelangt. Die beiden Kippstufen werden dadurch in die Ruhestellung umgeschaltet und sperren in dieser Lage die astabilen Multivibratoren 2 und 4. An Stelle einer Taste kann als Rückstellglied 8 auch ein die Anzeigezeit bestimmendes Zeitglied eingesetzt werden, das eine wählbare Zeitspanne nach Eintreffen des Eingangsimpulses den Kippstufen 1 und 3 einen Rückstellimpuls zuführt. Als Zeitglied kommt ein monostabiler Multivibrator in Betracht, aber auch ein thermisch oder mechanisch verzögerter Schalter bekannter Bauart. Ein Rückstellglied 8 erübrigt sich, wenn als Schaltmittel 1 und 3 unmittelbar Zeitglieder eingesetzt werden.With bistable multivibrators as switching means 1 and 3, the overall arrangement acts as a permanent memory; once an impulse has been received, it is displayed for as long as required. To solve the display and preparation of the device for a new one; In the measurement process, a reset element 8 is provided, which is operated by hand, for example, and is then simply formed by a key, when depressed, a positive pulse arrives at the b inputs of BM1 and BM3. The two flip-flops are thereby switched to the rest position and in this position block the astable multivibrators 2 and 4. Instead of a button, a timer can also be used as a reset element 8 , which determines the display time and sets flip-flop levels 1 and 4 for a selectable period of time after the input pulse has arrived 3 supplies a reset pulse. A monostable multivibrator can be used as the timing element, but also a thermally or mechanically delayed switch of a known type. A reset element 8 is not necessary if timing elements are used directly as switching means 1 and 3.
In der Anordnung nach F i g. 1 ist eine Bereichsumschaltung der Anzeige einfach dadurch möglich, daß die astabilen Multivibratoren 2 und 4 mit umschaltbaren zeitbestimmenden Gliedern ausgerüstet werden. Die gleiche Wirkung läßt sich durch Untersetzung erreichen, z. B. mittels zwischen AM2 und BM5 und zwischen AM4 und BM5 einschaltbarer Untersetzerstufen. Aus der Stellung des für die Bereichseinstellung maßgeblichen Schalters ist bei entsprechender Beschriftung unmittelbar zu ersehen, auf welche Periodendauer die beiden Generatoren eingestellt sind und welche Zeit somit dem Vollausschlag des Instruments entspricht. Wenn die einstellbaren Zeiten in leicht umrechenbaren Verhältnissen zueinander stehen, wie 1..- 10: l00, genügt eine Skala auf dem Instrument. Andernfalls wird das Instrument mit mehreren Skalen ausgerüstet; von denen je eine jeder Schaltetstellung des Bereichsumschalters zugeordnet ist.In the arrangement according to FIG. 1 is a range switching of the display simply possible that the astable multivibrators 2 and 4 with switchable time-determining members are equipped. The same effect can be passed through Achieve reduction, e.g. B. means between AM2 and BM5 and between AM4 and BM5 switchable reduction stages. From the position of the for the range setting The relevant switch can be seen immediately if it is labeled accordingly, to which period the two generators are set and which time thus corresponds to the full scale of the instrument. When the adjustable times are in easily convertible ratios, such as 1 ..- 10: l00, is sufficient a scale on the instrument. Otherwise the instrument will have multiple scales equipped; one of which is assigned to each switching position of the range switch is.
In F i g: 2b ist dargestellt; wie sieh die Anordnung nach F i g. 1 gegenüber einem die eingestellte Periodendauer der Multivibratoren überschreitenden Impuls verhält. Der Eingangsimpuls habe die in der ersten Zeile dargestellte Form. Es interessiert die Dauer, in der er den gestrichelt gezeichneten Schwellwert übersteigt: Am Ausgang der Impulsförrnerstufe 10 erscheint dann der in der zweiten Zeile dargestellte Rechteckimpuls, dessen positive Vorderflanke BM1 kippt und AM2 zum Anschwingen bringt. Die negative Rückflanke erzeugt einen positiven Spannungssprung am Ausgang der Umkehrstufe 9 (dritte Zeile), der BM3 kippt und AM4 einschaltet. Am Ausgang von BM9 erscheint eine Impulsfolge, deren erster Impuls die Länge des Eingangsimpulses besitzt, während alle nachfolgenden Impulse die Dauer der Differenz zwischen der Länge des Eingangsimpulses und der Periodendauer der astabilen Multivibretördn 2 und 4 aufweisen. Angezeigt wird nur der Differenzwert. Damit die Anzeige eindeutig bleibt, kann man aus einem Vergleich der Länge des ersten Impulses der Impulsfolge mit. der jeweiligen Periodendauer der Generätorschwingungen in den Fällen, in dendti die Periodendauer überschritten wird, ein Anzeigesignal gewinnen, das beispielsweise mit einem Lämpchen sichtbar gemacht wird. Ein solcher Vergleich läßt sich ohne weiteres mit Hilfe bekannter logischer Schaltungen durchführen. Es ist danach sogar möglich, verschiedene Anzeigesignale für einfaches; doppeltes öder mehrfaches übersdhreiten des Anzeigebereichs (Periodendauer) auszulösen, so daß die Dauer" langer Impulse ohne Meßbereichsumschaltung durch Addition des Anzeigewertes zu einem ablesbaren ganzzähligen Vielfachen der denn Vollausschlag entsprechenden Zeit ermittelt werden kann.In Fig: 2b is shown; as see the arrangement according to FIG. 1 behaves in relation to a pulse that exceeds the set period of the multivibrators. The input pulse has the form shown in the first line. What is of interest is the duration in which it exceeds the threshold value shown in dashed lines: The square pulse shown in the second line then appears at the output of the pulse feeder stage 10 , the positive leading edge of which BM1 tilts and makes AM2 oscillate. The negative trailing edge generates a positive voltage jump at the output of the inverter 9 (third line), the BM3 toggles and AM4 switches on. A pulse train appears at the output of BM9, the first pulse of which has the length of the input pulse, while all subsequent pulses have the duration of the difference between the length of the input pulse and the period of the astable multivibretordn 2 and 4. Only the difference value is displayed. So that the display remains unambiguous, one can compare the length of the first pulse of the pulse train with. of the respective period duration of the generator oscillations in those cases in which the period duration is exceeded, a display signal can be obtained that is made visible, for example, with a lamp. Such a comparison can easily be carried out with the aid of known logic circuits. It is even possible afterwards to use different display signals for simple; double or multiple overshooting of the display range (period duration) so that the duration of long pulses without switching the measuring range can be determined by adding the display value to a readable integer multiple of the time corresponding to the full scale.
Für die Wirkungsweise der Anordnung nach F i g. 1. ist es wesentlich, daß die Generatoren 2 und 4 symmetrische Schwingungen der gleichen Frequenz erzeugen. Zur Sicherstellung dieser Bedingung ist es vorteilhaft, daß die Anordnung mit einfachen Mitteln geeicht werden kann. Wenn man die a-Eingänge von BM1 und BM3 - z. B. über eine Taste - zusammenführt und sie mit einem positiven Impuls beaufschlagt, zeigt das Instrument 7 keinen Ausschlag, wenn beide astabile Multivibratoren mit der gleichen Frequenz schwingen. Ob die Periodendauer mit dem Anzeigebereich übereinstimmt, läßt sich leicht dadurch prüfen, daß der Ausgang eines der beiden AM kurzzeitig mit dem Eingang 11 verbunden wird. In diesem Fall maß das Instrument Vollausschlag zeigen.For the mode of operation of the arrangement according to FIG. 1. It is essential that the generators 2 and 4 generate symmetrical oscillations of the same frequency. To ensure this condition, it is advantageous that the arrangement can be calibrated with simple means. If you have the a inputs of BM1 and BM3 - z. B. via a button - merges and applied a positive pulse, the instrument 7 shows no deflection when both astable multivibrators vibrate at the same frequency. Whether the period corresponds to the display range can easily be checked by briefly connecting the output of one of the two AM to input 11 . In this case the instrument measured full deflection.
Selbstverständlich können die astabilen Multivibratoren mit an sich bekannten Mitteln gegen Temperatureinflüsse, Spannungsschwankungen usw. unempfindlich gemacht werden. Da es dabei weniger auf die Frequenzstabilität als auf den Gleichlauf der beiden Multivibratoren ankommt, lassen sich mit verhältnismäßig einfachen Maßnahmen gute Ergebnisse erzielen. Dazu gehört, daß die Multivibratoren mit gleichartigen Bauelementen (gleiche Typen, gleiche Temperaturkoeffizienten usw.) aufgebaut und räumlich benachbart derart angeordnet werden, daß elektrische Einflüsse, wie kapazitive oder induktive Kopplungen, ausgeschaltet sind. Um Störungen des Gleichlaufs durch einseitige Temperaturschwankungen zu verhindern, können die Multivibratoren außerdem mit einer Abschirmung von wärmeleitendem und wärmedämmendem Material, schichtweise übereinander angeordnet, umgeben werden.Of course, the astable multivibrators can also be used known agents to temperature influences, voltage fluctuations, etc. insensitive be made. Since it is less about frequency stability than about synchronization of the two multivibrators arrives can be done with relatively simple measures get good results. This includes that the multivibrators with similar Components (same types, same temperature coefficients, etc.) and be arranged spatially adjacent in such a way that electrical influences, such as capacitive or inductive Couplings are switched off. To avoid disruptions of the The multivibrators can prevent synchronism caused by one-sided temperature fluctuations also with a shield of thermally conductive and thermally insulating material, in layers arranged one above the other, surrounded.
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1964V0025726 DE1281571B (en) | 1964-04-03 | 1964-04-03 | Arrangement for measuring the duration of single pulses |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE1964V0025726 DE1281571B (en) | 1964-04-03 | 1964-04-03 | Arrangement for measuring the duration of single pulses |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1281571B true DE1281571B (en) | 1968-10-31 |
Family
ID=7582147
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1964V0025726 Pending DE1281571B (en) | 1964-04-03 | 1964-04-03 | Arrangement for measuring the duration of single pulses |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1281571B (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3854472A (en) * | 1970-10-28 | 1974-12-17 | Electro Sciences For Medicine | Pulse comparator |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE964427C (en) * | 1955-08-07 | 1957-05-23 | Phil Habil Oskar Vierling Dr | Procedure for measuring the phase angle between two alternating voltages |
-
1964
- 1964-04-03 DE DE1964V0025726 patent/DE1281571B/en active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE964427C (en) * | 1955-08-07 | 1957-05-23 | Phil Habil Oskar Vierling Dr | Procedure for measuring the phase angle between two alternating voltages |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US3854472A (en) * | 1970-10-28 | 1974-12-17 | Electro Sciences For Medicine | Pulse comparator |
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