DE1541745C

DE1541745C - Method and arrangement for the electronic measurement of the time differential quotient of alternating voltages with strong interference superimposition

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Publication number: DE1541745C
Authority: DE
Original assignee: Daimler-Benz AG, 7000 Stuttgart-Untertürkheim

Description

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Bei der analogen Verarbeitung von elektrischen kraftmaschine, in schematisch-schaubildlicher Dar-Signalen hat die Differentiation von Wechselspannun- stellung, ■.'·'■■" gen mit überlagerter höherfrequenter Störspannung F i g. 5 das Schaltschema einer Meßeinrichtung eine Herabsetzung des Störabstandes zur Folge. Ur- für eine 2-Tangenten-Messung. sache ist die für ein ideales Differenzierglied erfor- 5 Wie die Fig. 1 zeigt, liegen an einem vor einem derliche, proportional zur Frequenz wachsende Über- Oszillographen 1 angeordneten elektronischen Schaltragungsfunktion. Daher schließt eine hohe Stör- ter 2 eine Leitung 3 für die aus dem zu untersuchenspannungsamplitude die Messung "des zeitlichen Dif- den Vorgang sich ergebende Wechselspannung sowie ferentialquotienten der zu verarbeitenden Wechsel- eine Leitung 4 mit einem Sägezahngenerator 5 und spannung mittels eines Differentiernetzwerkes beson- io einem diesem vorgeschalteten Verzögerungsglied 6. ders in jenen Fällen aus, in denen eine teilweise Schließlich besteht noch eine leitende Verbindung? Überdeckung des Nutz- und Störfrequenzspektrums zwischen dem Eingang des Verzögerungsgliedes 6 eine Ausfilterung der Störspannung verhindert. Solche und dem Oszillographen 1.. Das Verzögerungsglied 6 Spannungen treten beispielsweise bei der Messung wird bei einer bestimmten Phase des zu untersuchendes Druckverlaufs in Verbrennungsmotoren auf. 15 den periodischen Vorgangs durch einen Impuls an-Durch die Wand-und Gasschwingungen werden Stör- gesteuert und gleichzeitig. der Kippteil des Oszilloschwingungen erzeugt, die eine elektronische Diffe- graphen getriggert, so daß auf dem Bildschirm ein rentiation ausschließen. . '. . . . stehendes Bild des Vorgangs entsteht. Mit dem Ver-In the analog processing of electrical power machines, in schematic-diagrammatic Dar signals, the differentiation of alternating voltage positions with superimposed higher-frequency interference voltage FIG Consequence: The cause of a 2-tangent measurement is the thing required for an ideal differentiating element, as shown in FIG a high interferer 2 a line 3 for the alternating voltage resulting from the measurement of the time difference process and the differential quotient of the alternating to be processed a line 4 with a sawtooth generator 5 and voltage by means of a differentiating network this upstream delay element 6. ders in those cases in which a partially Finally there is still a conductive connection? Coverage of the useful and interference frequency spectrum between the input of the delay element 6 prevents the interference voltage from being filtered out. Such voltages and those of the oscilloscope 1 .. The delay element 6 occur, for example, during the measurement, at a certain phase of the pressure profile to be examined in internal combustion engines. 15 the periodic process by a pulse on-through the wall and gas oscillations are interference-controlled and simultaneously. the tilting part of the oscilloscope generates oscillations, which trigger an electronic dif- ference so that rentiation is excluded on the screen. . '. . . . a stationary image of the process is created. With the

Die Erfindung macht ein elektronisches punkt- zögerungsglied'6 kann somit die TangentengeradeThe invention makes an electronic point delay element 6 can thus use the tangent line

weises Messen des zeitlichen Differentialquotienten »0 auf dem Bildschirm des Oszillographen quer hin-wise measurement of the time differential quotient »0 on the screen of the oscillograph across

von periodischen Wechselspannungen möglich, denen und herbewegt werden. .■■of periodic alternating voltages possible, to which and are moved. . ■■

hohe Störspannungen mit Frequenzen im Frequenz- Nach F i g. 2 besitzt der Sägezahngenerator einhigh interference voltages with frequencies in the frequency range. 2 has the sawtooth generator

bereich des Nutzsignals überlagert sind. Regelglied 8 für den Konstantstrom, einen Strom- ίarea of the useful signal are superimposed. Control element 8 for the constant current, a current ί

Die Erfindung bezieht sich somit auf ein Verfah- messer 9, einen Kurzschlußschalter 10 und einenThe invention thus relates to a process knife 9, a short-circuit switch 10 and a

ren zum elektronischen Messen des zeitlichen Diffe- 35 Kondensator 11. Durch die Regelung des Stroms mitfor electronic measurement of the time difference 35 Capacitor 11. By regulating the current with

rentialquotienten mit starker Sförungsüberlagerung dem Regelglied 8 kann die Steilheit der TangenteThe steepness of the tangent can be determined by the potential quotients with a strong superimposition of the control element 8

und besteht darin, daß an die mit den Störungsauf- eingestellt werden. Der Strom, der den Strommesser 9and consists in the fact that those with the faults are set up. The current that the ammeter 9

zeichnungen überlagerte Kurve einer Oszillographen- beeinflußt, ist das Maß für deren Steilheit. Durch 'The curve of an oscilloscope superimposed on drawings is the measure of its steepness. Through '

aufzeichnung unter visueller Mittelung die eingeblen- den elektronischen Schalter 2 können auf den Oszillo-recording with visual averaging the superimposed electronic switches 2 can be switched to the oscilloscope

dete Gerade einer geeichten Sägezahnspannung als 30 graphen gleichzeitig die Kurve des Vorgangs und diedete straight line of a calibrated sawtooth voltage as 30 graphs simultaneously the curve of the process and the

Tangente angelegt, deren Steilheit durch Messung Tangente dargestellt werden.Tangent created, the steepness of which is shown by measuring tangent.

des Ladestroms eines Kondensators im Sägezahn- Zur Durchführung des Verfahrens wird der zuof the charging current of a capacitor in the sawtooth To carry out the method, the to

generator bestimmt wird. Die Steigung dieser Tan- untersuchende Vorgang, z. B. die Druckkurve 12generator is determined. The slope of this Tan- examining process, z. B. the pressure curve 12

gente stellt den zeitlichen Differentialquotienten der (Fig. 3) einer Brennkraftmaschine, durch den Oszillo-gente represents the time differential quotient of the (Fig. 3) of an internal combustion engine, through the oscilloscope

untersuchten Wechselspannung bzw. des-Vorganges 35 graphen 1 aufgezeichnet. Dazu wird eine Anordnunginvestigated alternating voltage or the process 35 graph 1 recorded. To do this, there is an arrangement

im Berührungspunkt dar. Die Sägezahnspannung er- nach Fig. 4 getroffen. Dort ist die Brennkraft-at the point of contact. The sawtooth voltage is made according to FIG. There is the internal combustion

zeugt ein Generator mit einem Ladekondensator, der maschine mit 13 und deren Kurbelwellenflansch mitA generator with a charging capacitor, the machine with 13 and its crankshaft flange, are the result

aus einer einstellbaren Konstantstromquelle gespeist 14 bezeichnet. An letzterem ist ein. elektromagne-14 denotes fed from an adjustable constant current source. The latter is a. electromagnetic

wird. tischer Impulsgeber 15 vorgesehen. Dieser steuert,will. table pulse generator 15 is provided. This controls

In Weiterbildung der Erfindung werden zwei Tan- 40 wie schon weiter oben kurz erwähnt, das Verzöge-In a further development of the invention, two Tan- 40 as mentioned briefly above, the delay

genten an verschiedenen Stellen der Oszillographen- ._; rungsglied 6. Der Impulsgeber wird so weit (etwa 50°) 'genten at different points of the oscilloscope-. _; element 6. The pulse generator is so far (about 50 °) '

aufzeichnung angelegt und der Quotient der Ströme vor dem inneren Kolbentotpunkt ÖT des zu" unter-·recording created and the quotient of the currents before the inner piston dead center ÖT of the to "under- ·

der Sägezahngeneratoren mittels eines Drehspulen- suchenden Zylinders angeordnet, daß der Druckver-of the sawtooth generators arranged by means of a moving-coil-seeking cylinder that the pressure test

meßwerkes gebildet. . lauf in seinem gesamten interessierenden Ablauf aufmeßwerkes formed. . run into its entire interesting process

In Ausgestaltung der Erfindung ist die Vorrichtung 45 dem Oszillographen sichtbar wird. zur Durchführung des Verfahrens für die Ermittlung In eine am Brennraum vorgesehene Bohrung ist des zeitlichen Druckanstieges von Brennkraftmaschi- ein Quarzdruckgeber 16 eingesetzt, der über einen nen bestimmt, wobei der Quotient des Druckanstiegs. ; Verstärker 17 an die Leitung3 angeschlossen ist. in der Explosionsphase zu dem der .Kompressions- In der in Fig..3 dargestellten Aufzeichnung bephase gemessen wird. Durch eine geeignete Eichung 50 zeichnet der Abschnitt 12 a den Kompressionsanstieg,; des Druck- und Zeitmaßstabes kann man auch die der Abschnitt 12b den Druckanstieg der Explosion Steigung der Tangenten erfassen. An sich kann die · und der Abschnitt 12c den Störeinfluß der Wand-Erfindung jedoch überall dort verwendet werden, wo : und Gasschwingungen. ^ ^ ■-■■::-■:;■ Y schwankende Drücke vorliegen oder irgendwelche Durch Betätigen des Regelgliedes 8 (Fig. 2) kann andere physikalische Erscheinungen sich in Span- 55 die Schräglage der ansteigenden Sägezahngeraden 18 riungsschwankungen umsetzen lassen. . (F i g. 3) beliebig steil eingestellt werden. Sie verläuftIn an embodiment of the invention, the device 45 is visible to the oscilloscope. To carry out the method for the determination. A quartz pressure transducer 16 is used in a bore provided in the combustion chamber of the pressure increase of the internal combustion engine. ; Amplifier 17 is connected to line 3. in the explosion phase to which the .Kompression- In the recording shown in Fig..3 be phase is measured. By means of a suitable calibration 50, the section 12 a records the increase in compression; the pressure and time scale can also be recorded in section 12b, the pressure increase, the explosion slope of the tangents. In and of itself, however, the and the section 12c the interference influence of the wall invention can be used wherever: and gas vibrations. ^ ^ ■ - ■■ :: - ■:; ■ Y fluctuating pressures exist or any other physical phenomena can be converted into fluctuations in the inclination of the rising sawtooth line 18. . (Fig. 3) can be set as steeply as desired. She runs

In der Zeichnung ist die Erfindung in einem Aus- um so steiler, je mehr Gleichstrom über das. Meß- . ;In the drawing, the more direct current over the measuring device, the steeper the invention. ;

führungs- und Änwendungsbeispiel dargestellt. Es gerät 9 zufließt. Da die Steigung diesem Ladestrommanagement and application example shown. It comes to 9. Because the slope this charging current

zeigt ,. proportional ist, kann man am Strommesser 9 eineindicates ,. is proportional, you can use the ammeter 9 a

Fi g. 1 das Gesamtschaltschema der Meßeinrich- 00 Anzeigeskala anordnen und die Steigung unmittelbar - ■Fi g. 1 arrange the overall circuit diagram of the measuring device 00 display scale and the slope immediately - ■

tung nach der Erfindung, ablesen. ■ „ *device according to the invention, read. ■ "*

F i g. 2 ein Erläuterungsschema des Sägezahngene- Durch zeitliches Verschieben des TriggerimpulsesF i g. 2 an explanatory diagram of the sawtooth gene by shifting the trigger pulse over time

rators, mittels des Verzögerungsgliedes 6 ist, wie bereits er-rators, by means of the delay element 6 is, as already

F i g. 3 den Kurvenlauf des Drucks in einem wähnt, die Sägezahngerade 18 für den BeobachterF i g. 3 imagines the curve of the pressure in one, the sawtooth line 18 for the observer

Brennkraftmaschinenzylinder, mit der Aufzeichnung 65 des Oszillographen-Bildschirmes quer verschieblich.Internal combustion engine cylinder, with the recording 65 of the oscilloscope screen, can be moved transversely.

der nicht zu vermeidenden Störungen, Zum Vergleich auf dem Bildschirm wird nach Fig. 3of the unavoidable disturbances. For comparison on the screen, according to FIG. 3

Fig. 4 das mit den Meßstellen für das Schalt- die Wechselspannung 12 des zu untersuchenden Vorbild von F i g. 1 versehene Stirnende einer Brenn- gangs und die Sägezahnspannung 18 abwechselnd auf4 shows that with the measuring points for the switching alternating voltage 12 of the model to be examined from F i g. 1 provided front end of a focal channel and the sawtooth voltage 18 alternately

den Eingang des Oszillographen 1 gegeben. Beide Spannungen erscheinen somit· für den Beobachter gleichzeitig auf dem Oszillographen-Bildschirm. Da¹ mit sind Meßfehler infolge von Kanalunsymmetrien bei einem Zweistrahl-Oszillographen ausgeschlossen. Man braucht also für die angestrebte Untersuchung nur die Sägezahntangente 18 unter visueller Mitteilung an dem gewünschten Punkt des Störspannungsabschnitts 12 c anzulegen und die Tangentensteigung ., am Gerät 8 abzulesen. ' . ίοgiven the input of the oscilloscope 1. Both voltages thus appear simultaneously on the oscilloscope screen for the observer. Since ¹ with measurement errors due to channel asymmetries in a two-beam oscilloscope are excluded. For the desired investigation, one only needs to apply the sawtooth tangent 18 with visual notification at the desired point of the interference voltage section 12 c and read the tangent slope on the device 8. '. ίο

In Weiterbildung der Erfindung kann man mittels zweier Tangenten auch die zeitlichen Differentialquotienten an je einem Punkt an zwei verschiedenen Stellen des Vorgangs messen; also, z. B. in Anwendung an einer Brenrikraftmaschinen-Druckkurve im ij Sinne der Fig. 3, den Quotienten des Druckanstiegs zwischen Kompressionsdruck 12 a und Verbrennungsdruck 12i> bilden. Hierfür sind nach dem Schaltbild von Fig. 5 eine zur Leitung 4 parallele Leitung4a mit einem weiteren Verzögerungsglied 6 a und Säge- so zahngenerator 5a vorgesehen. Am Ausgang der Generatoren 5 a, 5 b ist, jeweils vor der Leitung 4, je ein Schalter 20, 21 vorgesehen. Die Ströme der Sägezahngeneratoren S, Sa werden über die Leitungen 22, 23 einem Quotientenmesser 24 zugeführt. Der as eine der Sägezahngeneratoren 5 wird dazu benutzt, die Tangente 18 (F i g. 3) an die Störaufzeichnungen 12 c des Verbrennungsvorganges 12 ft zu legen. Mit Hilfe des anderen Sägezahngenerators 5 a legt man eine zweite Sägezahntangente 25 an die Aufzeichnung 12 a des Kompressionsvorgangs. — Theoretisch könnte man bei entsprechender Ergänzung der Schal; tung auch mehr als zwei Tangenten anlegen. Das Anwendungsgebiet der Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die bevorzugt genannten Messungen an Brennkraftmaschinen beschränkt. Man kann mit der Erfindung auch beliebige andere periodisch sich wiederholende Vorgänge untersuchen.In a further development of the invention, two tangents can also be used to measure the time differential quotients at one point each at two different points in the process; so, z. B. when applied to a combustion engine pressure curve in the ij sense of FIG. 3, the quotient of the pressure increase between compression pressure 12 a and combustion pressure 12 i>. For this purpose, according to the circuit diagram of FIG. 5, a line 4a parallel to line 4 with a further delay element 6a and saw tooth generator 5a are provided. A switch 20, 21 is provided at the output of the generators 5 a, 5 b , in each case upstream of the line 4. The currents of the sawtooth generators S, Sa are fed to a quotient meter 24 via the lines 22, 23. The as one of the sawtooth generators 5 is used to place the tangent 18 (FIG. 3) on the disturbance recordings 12 c of the combustion process 12 ft. With the help of the other sawtooth generator 5 a, a second sawtooth tangent 25 is placed on the recording 12 a of the compression process. - Theoretically, one could add the scarf; You can also create more than two tangents. The field of application of the invention is of course not limited to the measurements on internal combustion engines mentioned as preferred. The invention can also be used to investigate any other periodically repeating processes.

Claims

Claims: 40

1. A method for electronically measuring the temporal differential quotient of periodic alternating voltages with strong interference superposition, characterized in that a tangent line formed by a calibrated variable sawtooth voltage of a sawtooth generator is applied at the point of interest of an oscillographic recording of the voltage to be examined with visual notification, the slope of which is created by Measurement of the ■ charging current of a capacitor in the sawtooth generator is determined. ; ■ -;
· ",

2. The method according to claim 1, characterized in that that the change in the steepness of the iss sawtooth voltage by changing the charging current a capacitor in the sawtooth generator.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that two sawtooth tangents two sawtooth voltages at two points of a disturbed and / or undisturbed alternating

-voltage section are applied and for ^ Measurement of the quotient of the two determined: Differential quotients the charging currents of both capacitors be fed to a quotient meter. . .

4. Device for performing the method according to claims 1 to 3, characterized by an oscilloscope (1) upstream electronic switch (2) for the AC voltage to be examined on the one hand and sawtooth voltage on the other hand, with an immediate leading to the electronic switch (2)

"Input line (3) for the AC voltage, • an input line (4) for the trigger pulse, in which a delay element upstream of the switch (2) (6) and a sawtooth generator (5) is located, in front of the delay element (6) a The line (7) leading directly to the oscilloscope (1) branches off for triggering it. '

5. Apparatus according to claim 4, characterized by a further to the trigger pulse line (4) parallel pulse line (4 a) with delay element (6a) and sawtooth generator (5α), one each Interrupter switches (20, 21) behind the generator outputs and one in front of these switches lying communal quotient knife (24).

6. Device according to claims 1 to 5, for determining the rate of pressure rise in an engine cylinder, characterized by a pressure exposed to in-cylinder pressure transducer (16), in particular quartz chamber whose given to the electronic switch (2) output signal to the occurring

"Pressure is proportional.

7. Apparatus according to claim 6, characterized by an in a known manner a rotating part of the internal combustion engine, e.g. B. arranged on the crankshaft flange (14), especially with respect to the inner piston dead

■ point forward electronic pulse generator (15), the one in front of the junction of the immediately

. The trigger pulse line (7) leading to the oscilloscope (1) is connected to the delay element (6) in front of the electronic switch (2). ''; · ■■ ■. ■;, ■ / ■■ ■ ;; '■■. ■'; ·. '■; _ ■■; ■■ . :: ■ ·· '-. . '..-- V-. ' .- "■■ -

8. Device according to claims 5 to 7, characterized by measuring the quotient the increase in pressure over time in the explosion phase to that of the compression phase.

1 sheet of drawings