DE1962773A1

DE1962773A1 - Elektronische Umschalteinrichtung fuer den Zweikanalbetrieb von Einstrahloszillographenroehren

Info

Publication number: DE1962773A1
Application number: DE19691962773
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dipl-Ing Dick
Original assignee: Wandel and Golterman GmbH and Co
Current assignee: Wandel and Golterman GmbH and Co
Priority date: 1969-12-15
Filing date: 1969-12-15
Publication date: 1971-06-24
Also published as: DE1962773B2; US3721856A

Description

Elektronische Umschalteinrichtung für den Zweikanalbetrieb von Einstrahloszillographenröhren

Die Erfindung betrifft eine elektronische Umschalteinrichtung zur gleichzeitigen Darstellung zweier durch eine gemeinsame periodische Steuerspannung, z.B. durch eine sügezahnförmige Wobbelspannung, verknüpfter, auf einer Einstrahloszillographenröhre stehende Bilder ergebender dynamischer Meßspannungen, deren Umschaltspannung eine mit einer Polgefrequenz der Meßspannungen und also der gemeinsamen Steuerspannung verknüpfte Umschaltfrequenz hat.

Solche Umschalteinrichtungen sind in der elektrischen Meßtechnik allgemein bekannt; sie finden überall dort Anwendung, wo mehrere dynamische Meßergebnisse gleichzeitig in Abhängigkeit von einer gemeinsamen Steuergröße (z.B. von einer sägezahnförmigen Wobbeispannung) ohne den hohen Aufwand eines Mehrstrahloszillographensystems dargestellt werden sollen.

Bekannte elektronische Urruichalteinrichtungen dieser Art schalten dio Me'./>spannungen in gleichmäßigem Wechsel, fi.h. mit einem Tastverhältnis 1:2, an das VertikaUib-Lonksystem ^fior- KLn.strahloszil.lographenröhre. Daraus ergibt «ich (inr;ber;ondere bei der Darstellung von Me..;-spannungen mit ρ · le lohartigem Verlauf) der Nachteil., tlaii bei tu-.:· Beurtfi llung den iUihirmbl Icle.·; nur schwer

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und/oder mit Hilfe aufwendiger Maßnahmen festgestellt werden kann, welche Meßspannung nun von welchem Kurvenzug dargestellt wird.

Wegen dieses Problemes der Kennung gleichzeitig dargestellter MeßSpannungskurven wird oft der weit aufwendigeren Darstellung mit Hilfe von Mehrstrahloszillographenröhren der Vorzug gegeben, bei der eine Kennung mittels ™ Einstellung verschiedener Strahlhelligkeiten erfolgt; es wurde sogar bereits der Vorschlag gemacht, mehrfarbige Bildröhren zu verwenden, um die Meßkurven durch Verschiedenfarbigkeit auseinanderzuhalten.

Die Erfindung hat die Aufgabe, unter Vermeidung der Machteile bekannter elektronischer Umschalter eine klare Kennung der einzelnen gleichzeitig dargestellten Meßspannungskurven zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Umschaltspannung ein wesentlich von 1:2 abweichendes Tastverhältnis hat. Dabei kann es zweckmäßig sein, daß das Tastverhältnis einstellbar ist.

Das von 1:2 abweichende Tastverhältnis der Umschaltspannung hat zur Folge, daß die einzelnen Meßspannungen unterschiedlich lange an das Ablenksystem der Oszillographenröhre angeschaltet werden. Daher ergeben sich im Pal.le sehr niedriger oder sehr hoher Umschaltfrequenzen unterschiedliche Helligkeiten der durchgehend dargestellten Mef3spannungskurven und im Falle mäßig hoher Umschaltfre-

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quenzen ergibt sich eine Darstellung der Meßspannungskurven durch unterbrochene Linienzüge, die aus Strichen bzw, Punkten mit unterschiedlichen charakteristischen Strichlängen und -Abständen bestehen.

Zur Kennung bzw. Unterscheidung der verschiedenen Meßkurven werden somit auf einfachste Weise verschiedene Bildhelligkeiten oder/und Strichlierungen verschiedener Strichlängen und -Abstände herangezogen.

Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand von vier Ausführungsbeispielen dargestellt. Hierbei zeigt:

Figur 1 ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispieles, bei dem die Umschaltfrequenz ein Vielfaches der Folgefrequenz der Meßspannungen (Steuerspannung) ist,

Figur 2 ein Diagramm einiger im ersten Ausführungsbeispiel auftretender Zeitfunktionen,

Figur 5 ein Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispieles, bei dem die Umschaltfrequenz ein Bruchteil der Folgefrequenz der Meßspannungen (Steuerspannung) ist,

Figur h ein Diagramm einiger im zweiten Ausführungsbeispiel auftretender Zeitfunktionen,

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Figur 5 ein Blockschaltbild eines dritten Ausführungsbeispieles, bei dem gleichzeitig drei Meßergebnisse dargestellt werden, und

Figur 6 ein Blockschaltbild eines vierten Ausführungsbeispieles zur gleichzeitigen Darstellung von vier dynamischen Meßergebnissen,

™ Beim ersten AusfUhrungsbeispiel liegen zwei Ausgänge 101 und 102 eines nicht näher dargestellten Meßgerätes, die zwei dynamische Meßspannungen IT. und U„ führen, an Eingangsklemmen 103* 104 eines elektronischen Umschalters 105, dessen Ausgangsklemme mit der y-Ablenkung einer Einstrahloszillographenröhre 106 verbunden ist. Ein Sägezahngenerator 107 liefert eine sägezahnförmige Steuerspannung U , die einerseits als Ablenkspannung an der x-Ablenkung der Röhre'106, andererseits als Wobbeispannung an einem Steuereingang 108 des nicht näher dargestellten Meßgerätes sowie schließlich als Synchronisationsspannung an einem Synchronisationsein-

) gang eines astabilen Multivibrators 109 mit frequenzunabhängig einstellbarem Tastverhältnis T^T₂ liegt, der ausgangsseitig die Umsehaltspannung U_ für den elektronischen Umschalter 105 abgibt.

Die Arbeitsweise des ersten AusfUhrungsbeispieles ergibt sich aus den in Figur 2 dargestellten Diagrammen. Dort sind in Abhängigkeit von der Zeit t die als Steuerspannung dienende x-Ablenkspannung U , die beiden gleich-

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zeitig darzustellenden Meß spannungen U -, und U _p, die Umschaltspannung U und schließlich der auf dem Bild-

schirm der Röhre 6 abgebildete Kurvenzug U dargestellt, der den Verlauf der beiden Meßspannungen U , und U wiedergibt. Die beiden den Meßspannungen U , und U ₂ zugeordneten Teilkurvenzüge von U können zufolge ihrer unterschiedlichen, den Teilperioden T₁ und T_p - T, entsprechenden Strichlängen leicht unterschieden werden.

Im ersten Ausführungsbeispiel ist die Frequenz der Umschaltspannung U ein ganzzahliges Vielfaches der Folgefrequenz der das Meßgerät wobbelnden Steuerspannung U und beide Spannungen sind miteinander synchronisiert, so daß auf dem Bildschirm ein stehendes Bild erscheint, bei dem außerdem die Strichlierungen der Kurvenzüge ortsfest bleiben. Ein stehendes Bild und ortsfeste Strichlierungen ergäben sich auch, wenn die Umschaltfrequenz f ein gebrochenes Vielfaches der Folgefre-

quenz f wäre und die Umschaltspannung U , anstatt mit der Steuerspannung U synchronisiert zu sein, nur von dieser an deren Periodenbeginn getriggert (ausgelöst) würde; hierzu müßte der astabile Multivibrator getriggert werden.

Wird die Umschaltspannung U weder mit der Steuerspannung

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U. synchronisiert noch von dieser getriggert, so bleibt zwar das Gesamtbild auf dem Schirm stehen, da die Ablenk- und Steuerspannung U^ und die Meßspannungen U_ml, U_m2 dieselbe FoIgefrequenz f haben, doch wandern dann die

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Strichlierungen den dargestellten KurvenzUgen entlang. Das könnte z.B. bei der gleichzeitigen Darstellung von mehr als zwei Meßspannungen zur Unterscheidung gegenüber einem Kurvenpaar mit ortsfester Strichlierung verwendet werden.

Das zweite AusfUhrungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten hauptsächlich dadurch, daß die Umschaltfrequenz f wesentlich, nämlich fünf mal niedriger ist als die Folgefrequenz der f Ablenk- und Steuerspannung U . Außerdem ist im zweiten Ausführungsbeispiel anstelle eines astabilen Multivibrators (109 in Figur 1) für die Erzeugung der Umsehaltspannung U ein binärer Frequenzteiler 211 vorgesehen, der eingangsseitig mit dem Ausgang eines Triggerimpulsgebers 210 verbunden ist, dessen Impulsfrequenz f er im Verhältnis 5:1 teilt. Der Ausgang des Triggerimpulsgebers 210 ist außerdem einerseits mit einem Eingang eines (dem Sägezahngenerator 107 in Figur 1 entsprechenden) Sägezahngenerators 207 verbunden und andererseits mit einem Steuerspannungseingang 208 des nicht näher dargestellten Meßgerätes. Der Sägezahngenerator 207 liefert auch die Ablenkspannung für das x-Ablenkplattenpaar einer Einstrahloszillographenröhre 206. Daneben entsprechen die Elemente 201 bis 208 des zweiten Ausführungsbeispieles den Elementen 101 bis 108 des ersten Ausführungsbeispieles.

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Die Arbeitsweise des zweiten Ausführungsbeispieles ergibt sich aus den in Pig. 4 dargestellten Diagrammen. Dort sind in Abhängigkeit von der Zeit der Reihe nach von oben nach unten die Ausgangsspannung U, des Triggerimpulsgebers 210, die als Steuer- und x-Ablenkspannung dienende Steuerspannung U , die beiden gleichzeitig darzustellenden Meßspannungen U_ml und U_m2, die Umsehaltspannung U_g und schließlich der auf dem Bildschirm der Röhre 206 abgebildete Kurvenzug U dargestellt, der den Verlauf der beiden Meßspannungen U- und Up wiedergibt. Es hat sich gezeigt, daß Tastverhältnisse der Umsehaltspannung von 1:5 bis 1:8 deutliche Helligkeitsunterschiede zwischen beiden Teilkurvenzügen ergeben.

Die Steuerspannung U ist außer mit den Meßspannungen U , und U ₂ auch mit der Umschaltspannung U in der Weise synchronisiert, daß die kleinere T der beiden Teilperioden T,, T₀-T₁ der Umsehaltspannung U₀ einer

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Periode T, der Meßspannungen U- U₂ und der Ablenkspannung U entspricht. Daher finden die Umschaltungen jeweils am Ende eines Durchlaufes des Elektronenstrahls der Röhre 206 bzw. während dessen Rücklaufes statt, womit hohe Anforderungen an eine Umschaltgeschwindigkeit vermieden werden, die man stellen müßte, wenn die SteuerSpannung U und die Umschaltspannung U nicht

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synchron wären.

Es sind verschiedene Varianten des zweiten Ausführungsbeispieles möglich. Der Steuerspannungseingang 208 des

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nicht näher dargestellten Meßgerätes kann anstatt mit einem Ausgang des Triggerimpulsgebers 210 mit einem Ausgang des Sägezahngenerators 207 verbunden sein. Es kann aber auch der Triggerimpulsgeber 210 ganz wegfallen und die Schaltung wie im ersten Ausführungsbeispiel mit einem selbstschwingenden Sägezahngenerator arbeiten. Eine weitere Variante ergibt sich, wenn an die Stelle des Frequenzteilers 211 ein triggerbarer astabiler Multivibrator mit einem vom Tastverhältnis 1:2 abweichenden Tastverhältnis tritt.

Beim dritten Ausführungsbeispiel entsprechen die mit 501 bis 508 und 310,3Il bezifferten Elemente den mit den Bezugszahlen 201 bis 208 und 210,211 belegten Elementen des zweiten Ausführungsbeispieles. Hinzu kommt ein weiterer, eine dritte dynamische Meßspannung führender MeßSpannungsausgang 313 des nicht näher dargestellten Meßgerätes und ein diesen Meßspannungsausgang 313 abwechselnd mit dem Ausgang des ersten elektronischen Umschalters 305 an die y-Ablenkung der Einstrahloszillographenröhre 306 anlegender zweiter elektronischer Umschalter 312. Die Umschaltspannung U₃₂ des zweiten Umschalters 312 wird von einem synchronisierbaren astabilen Multivibrator 309 geliefert, dessen Eingang mit dem die Umschaltspannung U , liefernden Eingang des Frequenzteilers 3II und dem Ausgang des Triggerimpulsgebers 310 verbunden ist.

Die Arbeitsweise des dritten Ausführungsbeispieles

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gleicht teilweise der des ersten und teilweise der des zweiten Ausführungsbeispieles. Der Umschalter 312 arbeitet mit einer ein Vielfaches der Polgefrequenz betragenden Umschaltfrequenz und mit einem Tastverhältnis von 1:5· Er legt in seiner jeweiligen ersten (oberen) Stellung, in der er länger verweilt, nacheinander Augenblickswerte von einer Periode der ersten Meßspannung U , und (gemäß dem Tastverhältnis 5:1 der Umschaltspannung des Umschalters 305) von vier Perioden der zweiten Meßspannung U ο ^unc* in seiner zweiten (unteren) Stellung, in der er kürzere Zeit verweilt, Augenblickswerte der dritten Meßspannung U -, an die y-Ablenkung der Oszillographenröhre 306 an.

Auf dem Bildschirm der Röhre 306 werden also abwechselnd mit kurzen Strichen die dritte Meßspannung U-, und mit langen Strichen gleichzeitig die beiden Meßspannungen U , und U ρ abgebildet, wobei sich letztere durch ihre Strichhelligkeit unterscheiden.

Beim vierten AusfUhrungsbeispiel entsprechen die mit den Bezugszahlen 401 bis 413 bezeichneten Elemente den Elementen 3OI bis 313 des zweiten Ausfuhrungsbeispieles. Der zweite elektronische Umschalter 412 verbindet hier Jedoch in der unteren Stellung seines Umschaltkontaktes die y-Ablenkung der Einstrahloszillographenröhre 4o6 mit dem Umnchnltkontakt eines dritten elektronischen Umschalters 415, dessen Umso ha It spannung U-, vom Ausgang des synchronlnierbaren astabilen Multivibrators 409 geliefert wird, und dessen Elngangskontakte mLt einem drlt-

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ten Dzw. vierten Ausgang 413,4l4 eines nicht näher dargestellten Meßgerätes Verbindung haben. Die Umschaltspannung U₂ des zweiten elektronischen Umschalters 412 hat dabei ein Tastverhältnis von 2:1 und wird vom Ausgang eines zweiten Frequenzteilers 4l6 bezogen, der eingangsseitig mit einem die Umschaltspannung U ₁ des ersten Umschalters 405 liefernden Ausgang des ersten Frequenzteilers 411 Kontakt hat und ein Teilerverhältnis von 2:1 aufweist.

Die Umschalt spannung U -, des dritten elektronischen Umschalters 415 hat eine ein Vielfaches der Folge-Steuer-) frequenz f (x-Ablenkfrequenz) betragende Umschaltfrequenz f ,. und ein Tastverhältnis 1:4, so

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daß in der unteren Stellung des zweiten elektronischen Umschalters 412 schnell abwechselnd verschieden lange Proben der dritten bzw. vierten Meßspannung an die y-Ablenkplatten der Einstrahloszillographenröhre 4o6 gegeben werden. In der oberen Stellung des Umschalters 412 werden - wie in der oberen Stellung des Umschalters 312 beim zweiten Ausführungsbeispiel - hintereinander eine Periode der ersten Meßspannung und vier Perioden der zweiten Meßspannung an die y-Ablenkplatten gegeben. Da der Umschalter 412 seine Stellung in gleichmäßigem, halb so schnellem Takt wie der Umschalter 4o^rr> wechselt, jedoch mit höherer Frequenz als die Verschmelzungsfrequenz des menschlichen Auges, erscheinen auf dom Schirm bild der Röhre 4o6 gleichzeitig die Bilder aller vier Meß sp annungs ver laufe, davon die der ersten und zweiter¹ Meßspannung durchgehend und verschieden hell, und die

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der dritten und vierten Meßspannung gestrichelt mit verschieden langen Strichen und Strichabständen.

PAT/K/Eu
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Claims

Patentansprüche

1J Elektronische Umschalteinrichtung zur gleichzeitigen Darstellung zweier durch eine gemeinsame periodische Steuerspannung, z.B. durch eine sägezahnförmige Wobbeispannung verknüpfter, auf einer Einstrahloszil-r lographenröhre stehende Bilder ergebender dynamischer MeßSpannungen, deren Umschaltspannung eine mit einer Folgefrequenz der Meßspannungen und also der gemeinsamen Steuerspannung verknüpfte Umschaltfrequenz hat, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsehaltspannung (U ) ein wesentlich von 1:2 abweichendes Tastverhältnis hat.
2. Elektronische Umschalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltfrequenz (f_g) ein Bruchteil der Folgefrequenz ist.
J). Elektronische Umschalteinrichtung nach Anspruch 1 oder 2,dadurch gekennzeichnet, daß die kleinere (T₁) der beiden Teilperioden der Umschaltspannung (U ) gleich oder größer als eine Periode der Folgefrequenz ist.
4. Elektronische Umschalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltfrequenz (f ) größer als die Folgefrequenz ist.
5· Elektronische Umschalteinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die

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Umschaltfrequenz (f ) ein ganzzahliges Vielfaches der Polgefrequenz und so hoch ist, daß auch ein während der kürzeren (T,) der beiden Teilperioden der Umschaltspannung abgebildetes stehendes Bild eine ausreichende Auflösung aufweist. -
6. Elektronische Umschalteinrichtung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Tastverhältnis der Umschaltspannung einstellbar ist.
7· Elektronische Umschalteinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltspannung (U ) die Ausgangsspannung eines mit der Folgefrequenz triggerbaren astabilen Multivibrators (109) mit (frequenzunabhängig) einstellbarem Tastverhältnis ist.
B. Elektronische Umschalteinrichtung nach Anspruch 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltspannung (U ) die Ausgangsspannung eines binären Frequenzteilers (211, 311) ist, der von einer mit der Steuerspannung verknüpften Impulsspannung angesteuert wird.
9· Elektronische Umsehalteinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis '■>, dadurch ρ e k e η η ze Lehnet, da:.: zwecks Darstellung von mehr als zwei Meß spannungen ein Ausgang einer Umschalteinrichtung, insbesondere einer Umschalteinrichtung ("505) nach Anspruch ? oder-3,

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mit einem Eingang einer weiteren Umschalteinrichtung, insbesondere einer Umschalt einrichtung (312) nach Anspruch 4 oder 5, verbunden ist.
10. Elektronische Umschalteinrichtung nach Anspruch 1 oder folgenden, vorzugsweise nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß eine der Meßspannungen eine Eichrasterspannung ist.

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