DE1285499B

DE1285499B - Schaltungsanordnung zum Messen der Verzerrung von hintereinander folgenden Zeitintervallen, insbesondere von Telegrafie-Signalen mit grosser Schrittgeschwindigkeit, und Anzeige der Verzerrung auf dem Bildschirm eines Oszillographen

Info

Publication number: DE1285499B
Application number: DES106065A
Authority: DE
Inventors: Schenk Erwin
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1966-09-23
Filing date: 1966-09-23
Publication date: 1968-12-19
Also published as: GB1161951A; BE704196A; NL156558B; US3581009A; NL6712738A

Description

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Gegenstand der Erfindung ist eine Schaltungsan- In Fig. 1 ist das bekannte Anzeigeverfahren mit Ordnung zum Messen der Verzerrung von hinterein- linearer Skala zum Messen der Telegrafieverzerrung ander folgenden Zeitintervallen, insbesondere von dargestellt. Zeile α zeigt das Prinzipschaltbild. Das Telegrafie-Signalen mit großer Schrittgeschwindigkeit, Meßsignal M in Form der Telegrafiezeichen wird und Anzeige der Verzerrung auf dem Bildschirm 5 über die Eingangsschaltung ES der Vertikalablenkung eines Oszillographen. (y) der Kathodenstrahlröhre B zugeführt. Das Startin der Nachrichtentechnik sind Telegrafie-Ver- signal für einen Meßzyklus wird vom Einsatz des zerrungsmeßgeräie mit oszillographischer Anzeige Startschrittes S des Telegrafiezeichens abgeleitet, zur Messung für Schrittgeschwindigkeiten bis zu etwa Zeile b zeigt ein verzerrtes Telegrafiezeichen mit dem 100Bd, maximal auch bis 500Bd, bekannt. Für die io Startschritt S, den fünf Schrittkombinationen 1, 2, 3, Verwendung in der Datentechnik bei hohen Ge- 4 und 5 und dem Stoppschritt St. Zeile c zeigt die schwindigkeiten sind diese Geräte nicht mehr geeig- Meßzyklusdauer, die mit dem Startschritt S beginnt net. Die Grenzen der Anwendung dieser Geräte lie- und über die Steuerschaltung ST den Kippgenerator K gen in erster Linie im Problem der Sichtbarmachung freigibt. Die Meßzyklusdauer wird so eingestellt, daß eines Einzelimpulses. Bei den bekannten Telegrafie- 15 eine halbe Sollschrittdauer 772 nach dem theoreti-Verzerrungsmeßgeräten mit Linearskala muß die sehen Einsatz des Stoppschrittes St der Kippgenera-Kipperiode der zeitlichen Ablenkung gleich einer tor T stoppt. Eine Kippschwingung T des Kippgene-Sollschrittdauer gewählt werden. Bei einer Meßwert- rators K entspricht genau einer Sollschrittdauer T des auflösung von ^. 1 °/o steht bei diesen bekannten An- Telegrafiezeichens M. Zeile e zeigt die Horizontalabzeigeverfahren für das Schreiben eines Anzeigeimpul- 20 lenkung (x) durch die Kippschwingung, die die Zeitses etwa eine Zeit von 0,25 bis 0,5 % der Sollschritt- basis bildet, wobei der Kippgenerator K erst nach länge maximal zur Verfügung. Dies würde bei einer einer halben Sollschrittdauer nach dem Startschritt-Schrittgeschwindigkeit von 5000 Bd einer Anzeige- einsatz anschwingt. Von den Flanken der zu messendauer von 0,5 bis 1 μ& entsprechen. Mit den zur Ver- den Schritte werden Impulse abgeleitet, die die Verfügung stehenden Kathodenstrahlröhren gelingt es 25 tikalablenkung (y) bewirken (Zeile <£). Auf einer nicht, einen einzelnen Impuls von 0,5 μ& Dauer bei Skala wird die zeitliche Lage der Impulse und damit normaler Beleuchtung durch Tageslicht am Bild- die Verzerrung V abgelesen, die entweder nachschirm auch nur mäßig sichtbar zu machen. eilend η oder voreilend ν sein kann (vgl. Zeile e).

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsan- Dieses Verfahren bedingt, daß für das Schreiben

Ordnung zur Verzerrungsmessung und oszillographi- 30 eines Anzeigeimpulses bei einer Meßwertauflösung

sehen Anzeige aufzuzeigen, die es gestattet, auch bei von ^ 1 % nur die 0,0025- bis 0,005fache Zeitdauer

Schrittgeschwindigkeiten bis zu 5000 Bd eine deutlich einer Kipperiode T ausgenutzt werden kann,

erkennbare Anzeige zu erzielen. Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ver-

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch längert die Zeitdauer für den Anzeigewert beträcht-

gelöst, daß während jeder Schrittdauer ein Taktgene- 35 lieh.

rator Impulse an eine Zählkette abgibt, die beim Fig. 2 zeigt das Prinzip der Verzerrungsmessung Auftreten einer Schrittflanke den Zählerstand in einen mit der erfindungsgemäßen Anzeige-Speicherung an Speicher eingibt, und daß der eingespeicherte Wert Hand eines Blockschaltbildes und mit Hilfe von Zeitauf dem Bildschirm des Oszillographen eine Horizon- diagrammen. In Zeile α ist das Blockschaltbild der ertalauslenkung bewirkt, die bis zur nächsten im Meß- 40 findungsgemäßen Anordnung dargestellt. Das Meßsignal auftretenden Schrittflanke andauert. signal M wird an die Eingangsschaltung ES gelegt,

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung bringt die von den Flanken der einzelnen Schritte Impulse

eine Verlängerung der verfügbaren Anzeigedauer für ableitet und dem Abfragegatter G zuführt. Als Zeit-

jeden Meßwert im ungünstigsten Fall um den Faktor basis wird ein frequenzstabiler Taktgenerator TG in

100 bis 200 bei sonst gleichen Bedingungen. Die 45 Verbindung mit zwei elektronischen Zählketten Zl

Schaltungsanordnung arbeitet auf dem Prinzip der und Z2 verwendet. Für das Auflösungsvermögen der

Meßwertspeicherung, so daß auch bei Schrittge- Meßwerte in 1%-Stufen muß der Zähler Zl, der die

schwindigkeiten bis zu 5000 Bd die Anzeigeimpulse Sollschrittdauer abzählt, ein Teilverhältnis von 100 :1

noch mit großer Helligkeit wiedergegeben werden, da aufweisen. Der Zähler Z 2 legt die Meßzyklusdauer

die Anzeigedauer eines Meßwertes minimal eine 50 fest. Sein Teilverhältnis ist dem jeweiligen Code und

Schrittdauer beträgt. Die Ablenkung in der vertikalen damit der Schrittanzahl entsprechend umschaltbar.

Richtung erfolgt durch eine Wechselspannung. Der Zeile b zeigt ein verzerrtes Telegrafiezeichen, das an

Kathodenstrahl wird während der Bildaufzeichnung den Eingang M der Eingangsschaltung angelegt wird,

des Verzerrungswertes in der horizontalen Richtung Die Telegrafieschritte haben eine Sollschrittdauer von

nicht bewegt. Dadurch ergibt sich eine gute Bild- 55 T und bestehen aus einem Startschritt S, den fünf

wiedergabe. Kombinationsschritten 1, 2, 3, 4 und 5 und dem

Einzelheiten der Erfindung werden an Hand eines Stoppschritt St. Im Zeitdiagramm sind die Sollschritt-Blockschaltbildes und eines vorteilhaften Ausfüh- längen der einzelnen Telegrafieschritte durch senkrungsbeispiels, die in den Figuren dargestellt sind, er- rechte, strichlierte Linien eingezeichnet. Der Meßklärt. 60 zyklus wird durch den Einsatz des Startschrittes S

F i g. 1 zeigt das bisher bekannte Prinzip der Ver- ausgelöst. Zeile c zeigt die Meßzyklusdauer, die von

zerrungsmessung mit linearem Sägezahn; der Zählkette Z2 bestimmt wird. Durch den Start-

F i g. 2 zeigt das Blockschaltbild der erfindungsge- Schritteinsatz wird der Taktgenerator TG freigegeben,

mäßen Schaltungsanordnung mit dem dazugehörigen und es lauf en Zählimpulse in die Zählkette Zl. Wäh-

Impuls-Zeit-Diagramm; 65 rend einer Sollschrittdauer werden genau 100 Impulse

F i g. 3 zeigt ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel in den Zähler Z eingezählt. Da der Zähler ein Zähleines Telegrafie-Verzerrungsmessers für hohe Schritt- volumen von 100 besitzt, erreicht er nach jeder Sollgeschwindigkeiten gemäß der Erfindung. Schrittdauer seine Null-Stellung und beginnt dann

wieder aus der Ruhelage zu zählen. Zur Verzerrungsmessung ordnet man die hundert möglichen Stellungen des Zählers den entsprechenden Prozentwerten der Verzerrungsgröße zu. Da man bei Start-Stopp-Betrieb voreilende und nacheilende Verzerrungswerte messen will (±5O°/o), ergibt sich die Zahlenreihe 0, + 1, +2 ... +49, -50, -49 ... -2, -1 in fortlaufender Wiederholung während eines Meßzyklus (vgl. Zeile c). Zur Bestimmung der Verzerrungsgröße werden von den Schritteinsätzen der Telegrafiezeichen Impulse abgeleitet, die über die Abfragegatterschaltung G den augenblicklichen Zählerstand des Zählers Zl in einen binären Speicher SP übertragen (vgl. Zeile d). Der eingespeicherte Wert wird in einem Digital-Analog-Umsetzer DA U in einen entsprechenden Spannungswert umgesetzt, der den Kathodenstrahl der Braunschen Röhre B in der horizontalen Richtung (x) auslenkt. Dabei wird der Kathodenstrahl der Bildröhre für die Zeitdauer eines Anzeigewertes in seiner Lage festgehalten und springt bei jeder Änderung der Meßgröße auf den neuen entsprechenden Wert der Horizontalauslenkung. Die Zeitdauer für die Anzeige jedes Meßwertes entspricht der Schrittdauer eines Telegrafiesc'hrittes. Der binäre Speicher SP kann in sehr kurzer Zeit von einem Wert auf einen anderen Wert eingestellt werden, und auch der Digital-Analog-Umsetzer kann mit kleinen Zeitkonstanten realisiert werden, so daß das Verfahren bis zu hohen Schrittgeschwindigkeiten anwendbar ist. Die Vertikalablenkung wird von einem Hilfsoszillator G erzeugt. Die Spannungsamplitude der Hilfsfrequenz kann entsprechend der Polarität der Meßsignale M geändert werden, um erkennen zu können, ob der Verzerrungswert von einem Schritteinsatz mit der einen oder der anderen Polarität abgeleitet wurde. An einer auf dem Bildschirm der Bildröhre B aufgebrachten Skala kann die Verzerrung V, nach voreilender ν und nacheilender η Verzerrung aufgegliedert, abgelesen werden (vgl. Zeile e).

F i g. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Telegrafie-Verzerrungsmessers nach der erfindungsgemäßen Anordnung. Die zu messenden Telegrafiezeichen werden an den Eingang E angelegt und der Eingangsschaltung ES zugeführt, die aus einer Kippschaltung mit zwei stabilen Lagen Trennstromzustand T und Zeichenstromzustand Z und einer Verstärkerstufe mit galvanischer Trennung besteht. Beim Messen von Start-Stopp-Verzerrung befinden sich die Schalter 51, SIl und SlV in der eingezeichneten Stellung. Der Schalter 51 dient dazu, um die zu messende Verzerrungsart zu bestimmen; so wird in Stellung 1 die Start-Stopp-Verzerrung, in Stellung 2 die Gleichlaufverzerrung und in Stellung 3 die Schrittlängenverzerrung gemessen. Der Schalter 511 legt bei der Bestimmung der Start-Stopp-Verzerrung fest, ob der Meßzyklus mit dem Schrittbeginn eines Trennstromschrittes T oder eines Zeichenstromschrittes Z anfangen soll. In der gezeichneten Stellung beginnt der Meßzyklus mit einem Zeichenstromschritt Z, nämlich dem Startschritt des Telegrafiezeichens. Die Flanke des Startschrittes gelangt über den Schalter 511 an das Startgatter GA, ein Koinzidenzgatter, an dessen zweitem Eingang die der Zählkette Zl zugeführten Taktimpulse anliegen. Die Taktimpulse werden von einem Quarzgenerator Gl mit einer nachfolgenden Taktuntersetzerstufe TU erzeugt. Der Taktimpuls schaltet zusammen mit dem Startschritt das Startgatter durch, und der Zyklusschalter K 3, eine Kippschaltung, die zwei stabile Lagen besitzt, wird in die Einstellung E gelegt. Mit Hilfe der nachfolgenden bistabilen Kippstufe K 4 wird die Startschrittflanke auf den zeitlichen Abstand zweier Taktimpulse verlängert, im Verstärker V 2 verstärkt und über den Schalter 51 dem Meßwertzähler Zl und dem Meßzykluszähler Z 2 zugeführt. Der Startimpuls bringt die beiden Zählketten Zl und Z 2 in die Ruhestellung und gibt sie dann zum Zählen der einlaufenden Taktimpulse frei. Die Dauer des Meßzyklus wird in der Stufe CS eingestellt, wo mit dem Schalter 5III die Anzahl der Sollschritte ausgewählt wird; im vorliegenden Fall werden sechs Sollschritte gezählt. Nach dem Ablauf von sechs Sollschritten wird noch ein halber Stoppschritt gezählt und dann über das Gatter G 5 ein Impuls abgegeben, der zusammen mit einem Taktimpuls das Stoppgatter G 6 durchschaltet und den Zyklusschalter K 3 wieder in die Aus-Stellung A kippt. Die von den Telegrafieschritten abgeleiteten Impulse geben in Verbindung mit den Taktimpulsen die Gatter Gl und G 2 frei und stehen am Ausgang der Kippstufe K1 nach Trennstromzustand T und Zeichenstromzustand Z geordnet zur Verfügung. Im Gatter G 3 werden die Impulse gemischt, wobei nur positive Flanken von der Kippstufe Kl abgenommen werden, so daß am Ausgang des Gatters alle Schrittflanken positive Richtung aufweisen. Da sich der Zyklusschalter K 3 in der Stellung £ befindet, wird über die dritte Leitung des Gatters G 3 der Startimpuls ausgeblendet und erscheint somit nicht mehr am Ausgang des Gatters. In der Kippstufe Kl werden die Schrittflanken auf den zeitlichen Abstand zweier Taktimpulse verlängert, im Verstärker Vl verstärkt und dem Abfragegatter G zugeführt. Sobald am Abfragegatter G ein Impuls erscheint, der vom Verstärker Vl geliefert wird, schaltet das Gatter den augenblicklichen Zählerstand des Zählers Zl durch und dieser Zählerstand wird im Meßwertspeicher SP so lange gespeichert, bis der nächste Impuls vom Verstärker Vl abgegeben wird und über das Gatter G den neuen Zählerstand in den Speicher eingibt. Der im Speicher SP binär gespeicherte Zählerstand, der dem Verzerrungswert eines Schrittes entspricht, wird in einem Digital-Analog-Umsetzer DAU in einen proportionalen Spannungswert umgesetzt und über den Verstärker V 3 der Bildröhre B zugeführt, wo entsprechend der Spannungsamplitude eine Horizontalauslenkung (x) des Kathodenstrahles erfolgt. Wird ein neuer Zählerstand in den Speicher SP eingegeben, so springt der Kathodenstrahl auf die dem neuen Verzerrungswert entsprechende Auslenkung. Ein Hilfsgenerator G 2 liefert eine Frequenz, die für die Vertikalablenkung (y) des Kathodenstrahles benutzt wird. Die Amplitude der Frequenz und damit die Vertikalauslenkung auf dem Bildschirm kann von der Amplitude der Telegrafiesignale, die am Ausgang der Kippstufe Kl zur Verfügung stehen, beeinflußt werden. So kann man beispielsweise an der Amplitude des Anzeigewertes auf dem Bildschirm erkennen, ob der Verzerrungswert von einem Trennstromschritt oder von einem Zeichenstromschritt stammt. Die Spannung zur Vertikalablenkung wird im Verstärker V 4 verstärkt. Auf einer am Bildschirm angebrachten linearen Skala wird der Verzerrungswert der Telegrafieschritte abgelesen. Einer Helligkeitstaststufe HT werden vom Meßwertzähler Zl Zählimpulse zugeführt, die bewirken, daß die Bildröhre B nach IV2 Sollschrittlängen dunkel gesteuert wird, wenn inzwischen kein neuer

Meßwert vorliegt. Die Helligkeitstaststufe erhält außerdem über einen Eingang die vom Verstärker Vl abgegebenen Impulse der Telegrafieschritte, die eine Dunkelsteuerung für die Zeitdauer des Umspringens des Kathodenstrahles von einem Verzerrungswert auf den nächsten bewirken. Dadurch wird eine unverschwommene, scharfe Anzeige der Verzerrungswerte gewährleistet. Wird der Schalter 51 in die Stellung 2 gelegt, so wird die Gleichlaufverzerrung gemessen. Die Startimpulseinrichtung, bestehend aus den Stufen G4, K3, K4, V2 und G6, ist abgeschaltet, der Meßwertzähler Zl läuft frei durch, gleichfalls der Zykluszähler Z 2, der für diese Verzerrungsbestimmung nicht benötigt wird. Da sich der Zyklusschalter K3 in der Aus-Stellung A befindet, wird am Gatter G 3 kein Impuls ausgeblendet. An den Gattern Gl und G 2 wird die erste Schrittfianke auf die Taktimpulse synchronisiert und dann die Gleichlaufverzerrung analog der Start-Stopp-Verzerrung gemessen.

In der strichlierten Stellung des Schalters SIV wird der Verzerrungsmesser geeicht. Vom frei laufenden Zähler Zl werden bestimmte, sich wiederholende Zählerstände abgenommen, dem Eingang E des Verzerrungsmessers zugeführt und damit am Bildschirm der Bildröhre B eine Verzerrungswertskala geschrieben, womit die angebrachte Skala geeicht wird.

Der Verzerrungsmesser arbeitet bis zu einer Schrittgeschwindigkeit von 5000 Bd und ist in digitaler Schaltkreistechnik ausgeführt.

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Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum Messen der Verzerrung von hintereinander folgenden Zeitintervallen, insbesondere von Telegrafie-Signalen mit großer Schrittgeschwindigkeit, und Anzeige der Verzerrung auf dem Bildschirm eines Oszillographen, dadurch gekennzeichnet, daß während jeder Schrittdauer ein Taktgenerator Impulse an eine Zählkette abgibt, die beim Auftreten einer Schrittfianke den Zählerstand in einen Speicher eingibt, und daß der eingespeicherte Wert auf dem Bildschirm des Oszillographen eine Horizontalauslenkung bewirkt, die bis zur nächsten im Meßsignal auftretenden Schrittflanke andauert.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Taktgenerator an eine Zählkette (Zl) Taktimpulse liefert, daß die Zählkette so viele Zählstellungen besitzt, wie Ver- so zerrungswerte anzuzeigen sind, daß die Zählkette bei jeder Sollschrittdauer einmal durchzählt, und daß die Zählkette den bei einem zu messenden Schritt auftretenden Zählerstand in einem Speicher (SP) eingibt.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Auftreten einer Schrittflanke der Zählerstand über eine Abfrage-Gatterschaltung (G) in den Speicher eingegeben wird.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der eingespeicherte Wert in einem Digital-Analog-Umsetzer (DA U) in einen analogen Ausgangswert umgeformt wird und daß der analoge Ausgangswert auf einer Bildröhre (B) eine horizontale Auslenkung bewirkt.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslenkung so lange bestehenbleibt, bis der nächste Wert im Speicher erscheint.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Zählkette (Z 2) angeordnet ist, die die Meßzyklusdauer bestimmt, daß die zweite Zählkette nach dem Auftreten eines Startimpulses die Taktimpulse zählt, und daß beim Erreichen des eingestellten Endwertes die zweite Zählkette (Z 2) ausgeschaltet wird.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Taktgenerator (Gl) ein Quarzgenerator mit nachgeschalteter Taktuntersetzerstufe (TU) angeordnet ist.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertikalauslenkung auf dem Bildschirm (B) durch eine Wechselspannung eines Hilfsgenerators (G 2) erreicht wird, und daß die Amplitude der Vertikalauslenkung abhängig von der Polarität des Meßsignals eingestellt ist.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die amplitudenmäßige Beeinflussung der Vertikalauslenkung durch eine Modulationseinrichtung (A) erfolgt.

10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß beim Einschreiben des Verzerrungswertes in den Speicher (5P) die Bildröhre (B) durch eine Helligkeitstaststufe (HT) kurzzeitig dunkel gesteuert ist.

11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine bestimmte Zeitdauer nach dem Eintreffen des letzten Meßwertes die Bildröhre (B) durch eine Helligkeitstaststufe (HT) dunkel gesteuert und daß die Dunkelsteuerung beim Eintreffen eines neuen Meßwertes aufgehoben wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen