DE2012241B2 - Schaltungsanordnung zur deutlich sichtbaren markierung von spitzenwerten in oszillogrammen - Google Patents

Description

lieh, insbesondere die schnellen nadeiförmigen Impulse im Zünddiagramm aus größerer Entfernung besser sichtbar und in ihrer Größe einwandfrei ablesbar zu machen. Dafür sind bereits sogenannte Aufhellungs-Schallungen bekanntgeworden, mit deren Hilfe der Bildröhre während der Zündmomente zusätzliche Spannungsimpulse zur Erhöhung der Helligkeit der nadeiförmigen Impulse zugeführt werden. Diese zusätzlichen Spanniingsimpiilse weiden am Wehneltzylinder oder an der Kathode der Elektronenstrahlröhre eingespeist, wodurch die Bildröhre aufgetastet wird und somit die nadeiförmigen Impulse heller geschrieben werden. Mit dieser bekannten Maßnahme wird zwar die Helligkeit der nadeiförmigen Impulse vergrößert. Durch die damit bewirkte Übersteuerung der Bildröhre muß jedoch eine gewisse Unscharfe der auf dem Bildschirm geschriebenen nadeiförmigen Impulse in Kauf genommen werden. Bei dieser Methode ist der Helligkeitsgewinn durch die Betriebsdaten der jeweils verwendeten Elektronenstrahlröhre beschränkt.

Es sind auch Ablenkschaltungcn für Elektronenstrahl-Oszillographen bekanntgeworden, bei denen die Aufhellung einer einzigen Stelle des Oszillogramms dadurch erreicht wird, daß z. B. wählbar an einer beliebigen Stelle des Oszillogramms oder an Stellen besonders steiler Spannungssprüiige, gesteuert durch den Differentialquolienten der zu messenden Spannung, ein Verzögern oder' ein Anhalten der horizontalen Ablenkung verursacht wird. Dadurch wird die Schreibgeschwindigkeit des Elektronenstrahls vermindert und die Helligkeit steigt (französische Patentschrift 2 004 872).

Das Anhalten oder auch schon das Verzögern der Horizontalablenkung des Elektronenstrahles ist jedoch nur mit hohem Schaltungsaufwand zu erreichen.

Der Erfindung lag deshalb im vorliegenden speziellen Falle die Aufgabe zugrunde, eine Aufhellung der Spitzen der nadeiförmigen Impulse nicht durch Anhalten der horizontalen, sondern durch Anhalten der vertikalen Ablenkung zu erreichen. Sie können dann auch aus größerer Entfernung einwandfrei erkannt und beobachtet werden. Das ist crfindungsgemäß dadurch erreich! worden, daß am 'Hingang eines Signalverstärkers ein Haltckondensator angeordnet ist, der über einen stark gegengekoppelten Operationsverstärker während des kurzzeitigen Verlaufs der ersten hohen Spannung aufgeladen wird und dessen Entladung während des nachfolgenden Verlaufes der zweiten Spannung dadurch verhindert wird, daß eine am Ausgang des Operationsverstärkers angeschlossene Transistorstufe, die der Entladung des Haltekondensators dient, durch diese zweite Spannung gesperrt wird. Mit der erfindungsgemäßen Maßnahme wird bewirkt, daß der Elektronenstrahl noch kurzzeitig auf der Höhe des Spitzenwertes des nadeiförmigen Impulses festgehalten wird, nachdem die Zündspannung selbst bereits zusammengebrochen ist. Durch das kurzzeitige Verweilen des Elektronenstrahles auf dem Spitzenwert des nadelförmigcn Impulser-; entsteht dort eine zwar kleine, aber besonders "-helle Leuchtmarke, durch die eine einwandfreie Beobachtung auch aus größerer Entfernung und das genaue Ablesen des jeweils erreichten Spilzenspaiinungswertes möglich sind. Es erscheint dann auf dem Bildschirm eines Elektronenstrahl-Oszillographen mit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung das in Fig. 1 beispielsweise dargestellte, charakteristische Osziliogramm mit Spitzenwertleuchtmarken auf den nadeiförmigen Impulsen/hier z. B. das eines 4-Zylinder-Ottomotors. Das Diagramm in Fig. 1 wird später noch im einzelnen und zusammen mit den in weiteren Figuren dargestellten Schaltungsbeispielen gemäß der Erfindung näher erläutert. . -. .'

Die Erfindung ist zunächst an Hand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen und schematischen Diagrammen näher beschrieben. Es

ίο zeigt ."■■■'.■..

F i g. 1 das Zündbild mit aufgehellten nadeiförmigen Impulsspitzen eines 4-ZyIinder-Ottomotors,

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Aufhellschaltung,

Fig. 3a Erläuterungsdiagramme zur Funktions-; erklärimg des Schaltungsbeispiels nach Fig. 2,

Fig. 4 eine vereinfachte Aufhellungsschaltung gemäß der Erfindung.
Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung wird ein Zündungs-Oszillogramm auf dem Bildschirm eines Elektronenstrahl-Oszillographen geschrieben, wie es in Fig. 1 dargestellt ist. Es zeigt speziell das Zündbild mit aufgehellten Spitzen oben auf den nadeiförmigen Impulsen S bei einem 4-Zylinder-Ottomotor. Ein solches Zündbild kann beispielsweise mit Hilfe einer Schaltungsanordnung geschrieben werden, wie sie das erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 zeigt. Dort werden die auf dem Bildschirm des Elektronenstrahl-Oszillographen darzustellenden Zündspannungsimpulse an der Zündspule 1 des zu prüfenden Ottomotors abgenommen und einem an sich bekannten kompensierten Hochspannungsteiler 2 zugeführt, so wie er in Fig. 2 beispielsweise gezeichnet ist. An der Klemme A hinter dem Spannungsteiler 2 steht dann ein abgeschwächtes Zündspaniuingssignal. U_s mit negativ gerichteter Spannungsspitze S, und zwar etwa in der Form,.wie sie in Fig. 3a gezeichnet ist.

Das an der Klemme A auftretende abgeschwächte Zündspannungssignal t/_s. (s. Fig. 3a) wird in dem gemäß Fig. 2 aus den Transistoren Jl, Ί2 und Γ3 bestehenden Operationsverstärker verstärkt und an dessen KJemnv..· B abgenommen. Dadurch, daß die Basis dos Transistors.V'2 an der AusLianL'^Weinrne Ii dos Operationsverstärkers angeschlossen ist, wird der Verstärker so stark gegengekoppclt, daß seine Verstärkung gleich Eins ist. Damit folgt die Ausgangsspannung an der Klemme B genau der Eingangsspannung an der Klemme A. Voraussetzung hierfür ist, daß im zu übertragenden Frequenzbereich der Arbeitswiderstand R₅ des Transistors T 3, der über den als Schalter dienenden Transistor Γ4 mit der positiven Versorgungsspannung +U₁ verbunden wird, in der Lage ist, bei positiven Signalsprüngen den Haltekon-' densator C, schnell genug umzuladen. Bei negativen Signalsprüngen ist die Größe des Arbeitswiderstandes R. ohne Bedeutung, weil dann der Ladestrom für den Haltekondensator C3 vom Transistor 7"3 geliefert wird.

Der vorgenannte HaltekOndensator C, hat als wichtiges Glied der erfindungsgemäßen Aufhellschaltung die Aufgabe, den Spitzenspannungswert des Zündimpulscs auch nach dem Zusammenbrechen der Spannung an der Klemme A noch eine Weile zu halten. Dadurch wird dann die beabsichtigte Hellmarkierung der Nadelimpulsspitzen im Zündbild erreicht.

An der Klemme / am Unterbrecherkontakt des

Verteilers der zu prüfenden Zündanlage wird zur Durchführung der Messungen ein Anschluß angebracht, der unter anderem auch zur Synchronisierung der X-Ablenkung des Elektronenstrahles des Oszillographen gebraucht wird. Die hier abnehmbaren Spannungsimpulse sind Rechteckimpulse, wie in Fig. 3b dargestellt, die aus dem beim Unterbrechen der Zündspannung am Unterbrecher entstehenden Lichtbogen abgeleitet werden und deren Breite T=I₀-I₁ deshalb drehzahlabhängig ist, d. h. T=f (n).

Sie liegen deshalb auch mit den Zündspannungen zeitgleich. Die an der Klemme / abgenommenen^; Rechteckimpulse J sperren während der Zeit, in der die Hellmarkierung der Spitzen der nadeiförmigen Impulse im,Zündbild auf dem Oszillographen-Bildschirm erfolgen soll, den Schalttransistor Γ4, siehe dazu auch das Schaltbild nach F i g. 2.

Da der Hochspannungsimpuls (U_s in Fig. 3a) negativ gerichtet ist, folgt die an der Klemme B stehende Hochspannung der Eingangsspannung an der Klemme A in negativer Richtung, bis der Spitzenwert erreicht ist. Beim Zünden des Lichtbogens am Unterbrecher der Zündanlage bricht die Hochspannung an der Klemme /I plötzlich zusammen und gehl zurück aiii' ilen wesentlich niedrigeren Wert der Lichtbogenbrcnnspaniiung. An der Ausgangsklemme B der Verstärkerschaltung hält aber der auf die ursprüngliche Spitzenspannung aufgeladene Haltekondenssator C₃ weiterhin den negativen Spitzenspannungswert fest, da infolge des gesperrrten Schalttransistors T4 der Arbeitswiderstand R. abgeschaltet ist und deshalb eine Umladung in positiver Richtung nicht erfolgen kann. Wenn der zur Zeit J₁ an der Basis des Transistors T4 liegende Steuerimpuls/ (Fig. 3b) diesen leitend macht, dann folgt die Spannung an der Klemme B wieder genau der Spannung an ,der Klemme A, so wie es im Diagramm nach Fig. 3c dargestellt ist. Wie das Oszillogramm in F i g. 3 c weiterhin zeigt, wird die Aufhellung der Spitzenanzeige durch eine bewußte Verfälschung der ursprünglichen Signalform gemäß Fig. 3a erreicht. In der Praxis ist das aber unerheblich, weil zur Überprüfung einer Zündanlage vor allem die Höhe der Zündspannungen interessiert. Die Zündimpulse haben an sich negative Polarität. Auf dem Bildschirm des Oszillographen werden sie aber in positiver Richtung dargestellt.

Die Größe des Haltekondensators C„ wird bestimmt durch die Rest- und Steuerströme der an der Klemme B angeschlossenen Transistoren Tl, T3 und T 4 und weiter durch den Eingangswiderstand des angeschlossenen Verstärkers 7. der das Signal für den als Sichtgerät dienenden, hier nicht mitgezeichneten Elektronenstrahl-Oszillographen weiterverarbeitet. Hinsichtlich seiner Kapazität muß der Haltekondcnsator f.¹., so bemessen werden, daß der..resultierende' Entladestrom an der Klemme B während der Haltezeit ί,,-ij keine unzulässige Dachschräge ander Signalspitze hervorruft, siehe dazu auch Fi g. 3c.

Kann die Forderung an die Genauigkeit der Markierungsschaitung auch geringer sein, so kann die erfmdungsgemäße Schaltungsanordnung auch in der Weise vereinfacht werden, wie sie in Fig. 4 gezeichnet ist. Hier liegt zwischen den Klemmen A und B eine wesentlich vereinfachte Verstärkerschaltung, bei der der Transistor T5 die Rolle des Verstärkers allein übernimmt. Er lädt den Haltekondensator C₃ über

eine Diode Dl auf, wobei diese Diode im Stromweg zum Kondensator C₃ so angeordnet ist, daß sie nach Erreichen des Spitzenspannungswertes sperrt, so daß der Kondensator G, diesen Spannungswert bis zum Zeitpunkt I₁ hält.

l'ür die in F i g. 2 zwischen den Klemmen A und B liegende Verstärkerschaltung mit den Transistoren Tl, Tl und Γ3 kann auch ein geeigneter Operationsverstärker in integrierter Sehaltungstechnik eingesetzt werden, wodurch der Schaltungsaufbau an sich verkleinert werden kann, und zwar bei gleichzeitig gesteigerter Genauigkeit.

Die beschriebene Schaltungsanordnung verarbeitet

an sich nur negativ gerichtete Hochspannungsimpulse.

Da aber auch die Hochspannungszündimpulse- in Kraftfahrzeug-Zündanlagen im allgemeinen negativ gerichtet sind, ist die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung für Messungen an Kraftfahrzeugen uneingeschränkt verwendbar. Für die Darstellung positiv gerichteter Signale kann die erfindungsgemäße Schal-Uingsanordnung ohne Schwierigkeiten entsprechend geändert werden. Dio erfinftimiisar-miiKe. Si-hnltnnos-' anordnung ist im übrigen in der gesamten Digital- und Impulstechnik verwendbar, d. h. überall dort, wo die Spitzen steilflankiger nadeiförmiger Impulse bis in den Nanosekundenbcreich hinein sichtbar gemacht werden sollen, und dann dem nadeiförmigen Impuls eine langer dauernde niedrigere Spannung folgt. ;

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1. ■ ■ .' ' '■■ ^r .' '■ · ■ ' ■'■.':% l-i ■■■':.. ;-^:---λ?

   sofort mit Beginn der Funkenentladung wieder zuPatentansprüche: sammenbricht. Eine zweite (Brenn-) Spannung in :.:,·■ Form eines wesentlich niedrigeren länger andauern-V-1. Schaltungsanordnung zur deutlich sichtbaren den Spannungsverlaufs Wird anschließend sichtbar. Markierung von Spitzenwerten in Oszillogrammen 5 Es ist bekannt, beispielsweise zur Kontrolle und von Strom- bzw. Spannungsverläufen, bei denen zum richtigen Einstellen des Zündvorganges in Ottodern Vertikalablenkverstärker des Elektronen- motoren, elektrische Sichtgeräte zu verwenden, die strahl-Oszillogiaphen zunächst eine zeitlich sehr einen Hleklioiieiistrahloszillograplien einhalten. Der kurze, aber hohe erste Spannung /.ui'cführt wird, Verlauf der Zündspannung wird auf dein-Bildschirm der sich ein weiterer, wesentlich langer dauernder io einer Elektronenstrahlröhre abgebildet. Um Veründe-Veiiauf einer niedrigeren zweiten Spannung an- rungen des Zündbildes für verschiedene Motordrehschließt, dadurch gekennzeichnet, daß zahlen auf dem Bildschirm eines solchen Sichtgerätes am Eingang eines Signalverstärkcrs (7) ein Halte- sichtbar machen und beobachten zu können, wird der kondensator (C3) angeordnet ist, der über einen Elektronenstrahl auf dem Bildschirm in horizontaler stark gegengekoppelten Operationsverstärker (Tl, 15 Richtung, d.h. in Richtung der Af-Achse (X-Ablen- T 2, T 3) während des kurzzeitigen Verlaufs der kung), in Abhängigkeit von der Motordrehzahl mit ersten hohen Spannung aufgeladen wird und .Hilfe einer elektronischen Einrichtung abgelenkt, dessen Entladung während des nachfolgenden Diese Einrichtung bewirkt, daß der Elektronenstrahl Verlaufes der zweiten Spannung dadurch verhin- während einer Umdrehung der Zündverteilerwelle dert wird, daß eine am Ausgang des Operations- 20 von links nach rechts über den Bildschirm, also in Verstärkers (Tl, Tl, Γ3) angeschlossene Transi- Richtung der .Y-Achse, abgelenkt wird, und zwar storstufe (T4), die der Entladung des Haltekon- einmal während einer Umdrehung der Motonvelle. densators (C3) dient, durch diese zweite Span- Es könnte deshalb die .Y-Achse eine Teilung nach nung gesperrt wird. Winkelgiadcn erhalten, und zwar entsprechend einer
2. 2. 'Schaltungsanordnung nach Anspruch I in 25 ganzen Umdrehung der Ziindvcrteik-rwcllc von 0 bis Verwendung /.um ns/illoi'.rapliischcii Aufzeichnen 360". Durch Anbringen einer Triggersonde an einem der y.iiiKlspanniim'siinpiilse der Zündanlage einer der Zündkabel, beispielsweise an demjenigen des Wärmekraftmaschine, in der ein komprimiertes Zylinders 1 des Motors, wird die Nullstellung des Gasgemisch durch einen Zündfunken zur Ver- Elektronenstrahles, entsprechend der Drehstellung 0° brennung gebracht wird, vorzugsweise eines Otto- 30 der Verteilerwelle, auf dem Bildschirm des Elektromotors, dadurch gekennzeichnet, daß die der Ent- nenstrahl-Oszillographen elektrisch fixiert.

   ladung des Haltckondcnsators (C3) dienende Am Hochspannungsanschluß der Zündspule Transistorstufe (T4) durch die der ersten hohen (Klemme 4) wird ein frequenzkompensierter Spankurzzeitigen Zündspannung folgende zweite länger nungsteiler angeschlossen, der die Aussteuerspannung dauernde Brennspannung der Funkenstrecke an 35 für den Elektronenstrahl in vertikaler Richtung der den Elektroden der Zündkerzen gesperrt bleibt, Y-Achse liefert. Die Ausschläge des Elektronenstrahls und daß diese langer dauernde Brennspannung in dieser Richtung sind ein Maß für die von der dem Anschlußpunkt der Primärwicklung der Zündanlage erzeugte, an der jeweiligen Zündkerze Zündspule an den Unterbrecherkontakt (Klemme I) auftretende Hochspannung. Die y-Achsc auf dem entnommen wird. 4° Bildschirm des Rlektronenstrahl-Oszillographen erhält
3. 3. Schallungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, deshalb eine Teilung nach kV, so daß man unmitteldadurch gekennzeichnet, daß an Stelle eines mehr- bar an Hand der Höhe der im Oszillogramm aufge-Ktufigcn Operationsverstärkers eine aus einem zeichneten I Ioehspaniuingsimpulse die Größe der in Transistor (Γ5) bestehende Verstärkerstufe vor- der Zündanlage auftretenden Spitzen-Spannungen gesehen ist, die mit dem Haltekondensator (C3) 45 ablesen kann, die dann ein Kriterium für das Arbeiten über eine Diode (D 1) verbunden ist, die so gepolt . der Zündanlage sind.

   ist, daß sie nach Erreichen des Spitzenspannungs- Die Breite der Zündspannungsimpulse liegt nur in

   wertes sperrt. der Größenordnung von etwa 10 usec. Sie erscheinen

   ■·■'■■■ . im Zündoszillogramm als senkrecht stehende feine

   50 Nadeln. Da die Schreibgeschwindigkeit des Elektro-

   —— nenstrahles sehr hoch ist, besitzen diese nadeiförmigen

   Impulse im Verhältnis zu den übrigen Teilen des

   ■ . : !■■■.■;■■'·.' Zündoszillogramms eine nur geringe Helligkeit. Bei

   niedrigen Motordrehzahlen und dementsprechend

   Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsan- 55 verminderter Ablenkfrequenz in Richtung der Ordnung zur deutlichen, weithin sichtbaren Markie- JY-Achse werden die nadeiförmigen Impulse entrang von Spitzenwerten in Oszillogrammen von sprechend weniger oft überschrieben, so daß ein Strom- oder Spannimgsverläufen, bei denen der Ein- weiterer Helligkcitsvcrlust eintritt. Hinzu kommt noch, gangsklemme des Vertikal-Ablenkverstärkcrs des daß in der Praxis solche Sichtgeräte, beispielsweise Elcktroncnstrahloszillographen zunächst eine zeitlich 60 bei ihrem Arbeitseinsatz in Werkstätten, durchweg sehr kurze, aber hohe erste Spannung zugeführt wird, bei großer Umgebungshelligkeit durch Tageslicht der sich ein weiterer wesentlich langer dauernder oder bei entsprechend starker Raumbeleuchtung Verlauf eines niedrigeren zweiten Spannungswertes benutzt werden, wodurch der Kontrast des Oszilloanschlicßt. Oszillogramme dieser Art sind vor allem gramms auf dem Bildschirm des Gerätes sowieso beim Oszillographieren von Funkenentladungen zu 65 noch vermindert wird. Schließlich müssen solche beobachten. Die erste hohe Spannung, die im Oszillo- Sichtgeräte beim Arbeiten, z. B. an einem Kraftfahrgramm als eine ganz scharfe nur dünn gezeichnete zeug, aus unterschiedlichen Entfernungen und Sicht-Spitze erscheint, entspricht der Zündspannung, die winkeln beobachtet werden. Es ist deshalb erforder-