DE2012241C - Schaltungsanordnung zur deutlich sichtbaren Markierung von Spitzenwerten in Oszillogrammen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur deutlichen, weithin sichtbaren Markierung von Spitzenwerten in Oszillogrammen von Strom- oder Spannlingsverläufen, bei denen der Eingangsklemmc des Vcrtikal-Ablenkverstärkers des Elektronenstrahloszillographen zunächst eine zeitlich sehr kurze, aber hohe erste Spannung zugeführt wird, der sich ein weiterer wesentlich langer dauernder Verlauf eines niedrigeren zweiten Spannungswertes anschließt. Oszillogramme dieser Art sind vor allem beim Oszillographicren von Funkenentladungen zu beobachten. Die erste hohe Spannung, die im Oszillogramm als eine ganz scharfe nur dünn gezeichnete Spitze erscheint, entspricht der Zündspannung, die sofort mit Beginn der Funkenentladung wieder zusammenbricht." Eine zweite (Brenn-) Spannung in Form eines wesentlich niedrigeren langer andauernden Spannungsverlaufs wird anschließend sich'bar. Es ist bekannt, beispielsweise zur Kontrolle und zum richtigen Einstellen des Zündvorganges in Ottomotoren, elektrische Sichtgeräte zu verwenden, die einen Elektronenstrahloszillographen enthalten. Der Verlauf der Zündspannung wird auf dem Bildschirm ίο einer Elektronenstrahlröhre abgebildet. Um Veränderungen des Zündbildes für verschiedene Motordrehzah.Ten auf dem Bildschirm eines solchen Sichtgerätes sichtbar machen und beobachten zu können, wird der Elektronenstrahl auf dem Bildschirm in horizontaler Richtung, d. h. in Richtung der Λ'-Achse (Ä'-Ablenkung). in Abhängigkeit von der Motordrehzahl mn Hilfe einer elektronischen Einrichtung abgelenkt. Diese Einrichtung bewirkt, daß der Elektronenstrahl während einer Umdrehung der Zündveneilerwdkvon links nach rechts über den Bildschirm, also ir. Richtung der Λ'-Achse. abgelenkt wird, und zwar einmal während einer Umdrehung der Motorwelle Es könnte deshalb die .Y-Achse eine Teilung nac'r Winkelcraden erhalten, und zwar entsprechend einer ganzen Umdrerung der Zündverteilerwelle von Π bi·. 360 . Durch Anbringen einer Triggersonde an einen: der Zündkabel, beispielsweise an demjenigen de·· Zylinders 1 des Motors, wird die Nullstellung d·. Elektronensttahles. entsprechend der Drehstellung < der Verteilerwelle, auf dem Bildschirm des riekwvnenstrahl-Oszillographen elektrisch fixiert.

Am Hochspannungsanschluß der Zündspul (Klemme 4) wird ein frequen/kompensierter Spannungsteiler angeschlossen, der die Aussteuerspannuiii ^für den Elektronenstrahl in \ertikaler Rxhtung Λ;\ V'-Achse liefert. Die Ausschläge des Elektronenstrahl in dieser Richtung sind ein Maß für die \on d·«.-Zündanlage erzeugte, an der jeweiligen Zündkerze auftretende Hochspannung. Die K-Achse auf den: Bildschirm des Elektronenstrahl-Oszillographen erlui! deshalb eine Teilung nach kV. so daß man unmittelbar an Hand der Hohe der im Oszillogramm aufgezeichneten Hochspannungsimpulse die Größe der ι der Zündanlage auftretenden Spitzen-Spanniiüueu ablesen kann, die dann ein Kriterium für das Arbeiten der Zündanlage sind.

Die Breite der Zündspannungsimpulse liegt nur in der Größenordnung von etwa 10 usec. Sie erscheinen im Zündoszillogramm als senkrecht stehende feine 50 Nadeln. Da die Schreibgeschwindigkeit des Elektronenstrahles sehr hoch ist, besitzen diese nadeiförmigen Impulse im Verhältnis zu den übrigen Teilen des Zündoszillogramms eine nur geringe Helligkeit. Bei niedrigen Motordrehzahlen und dementsprechend 35 verminderter Ablenkfrequenz in Richtung der A'-Achse werden die nadeiförmigen Impulse entsprechend weniger oft überschrieben, so daß eir weiterer Helligkeitsverlust eintritt. Hinzu kommt noch daß in der Praxis solche Sichtgeräte, beispielsweise öo bei ihrem Arbeitseinsatz in Werkstätten, durchweg bei großer Umgebungshelligkeit durch Tagcslich oder bei entsprechend starker Raumbeleuchtuni benutzt werden, wodurch der Kontrast des Oszillo gramms auf dem Bildschirm des Gerätes sowiesc 65 noch vermindert wird. Schließlich müssen solch* Sichtgeräte beim Arbeiten, z. B. an einem Kraftfahr zeug, aus unterschiedlichen Entfernungen und Sicht winkeln beobachtet werden. Fs ist deshalb erforder

2 01? 241

lieh insbesondere die schnellen nadclförmigen Impulse ■_m 2iinddiagramm aus größerer Entfernung hesser achtbar ^;:r'^ 'ⁿ '^nrer Größe einwandfrei ablesbar zu machen. Dafür sind bereits sogenannte Aufhellungsniien bekanntgeworden, mit deren Hilfe der :;e während der Zünumomenie zusätzliche ri.jM"'pulse zur Erhöhung der H-.iiiukeit der irmi^en Impulse zugeiühr: weiden. Diese zu- -..·!! Spannungsimpulse werden am V.ehnelt-.-- oder an der Kathode der Eiektroncnstr.ihln^espeist. wodurch die Bildröhre amtieUi^e;

Bildr>

Spann
nadel

Z\ tin

gesciwird

der !'
auf ■
Irr.r·.:
Me::
date:

_:d somit die nadelfürmigcn Impulse helle: ben werden. Mit dieser bekannten Maßnahme sr die Helliekeit der nadelfornv.Ler: linr-u^e .-it. Durch die damit bewirkte ί nerve;:er..:iü 15 ;", -hre muß jedoch eine gewisse i/nschärü der T, Bildschirm geschriebene:! r.:ide;:.>r;r:!i:e·!·.

- in Kauf genommen -erden He. ü -,er .· :-t eier Heüigkeiisgew ;·-,:->. c.r.'- d:e ik':;en--..·:· jeweils verwendete:! Elek'r.'i..■■*::.-.}'■'.'■ -hre ^.

:;'kl.

.-.d auch Ablenkschal'UUL-e:·. :;:: F^!.-.' -.-.:'-.-:. ' /iiio-jraphen be κ; ιί ^t ^;-. ■■·. -ti. π :*.■ ..nc:': .'■ieÜui'C einer ein/üie:: ^v '. ^;;- ^:)-'.\\o-

- dadurch erreicht w;rd. ei:·;¹ -. H "■ iilKir .·:ι

eiv.'.en - de! durch • trahU

.hebigen Stelle des Os/ili- ^Γ.ί—ην· ι besonders steiler Sp^.niii'.ncv'-priiime. c Jen DilTerentiakjU'. :e:i^:..:i de" .u "'.-■ .-.•!lü. ein Verzögern oder e :i Anh.:!:. i;u: nullen Ablenkung vemr-iivh; v. :rd !): v.;: ■;.■ Scltreibgesehwindigke·-. de- lie- ··. τ· .·!-, \e-:' iüert und die Helli!:ke:' sie -ι ' !;"aü;'ös|sehe Pv.-. ;-.chrift 2 004 872). ·

!: .- Anhalten oder auch w;!:-j;i dis Verzögern der Hd: . iritalablenkungdes EIek:ronenstr;>hie·. ;■■; jedoch nur ""υ 'lohem Schaltungsauiv. _t-.nd zu -erreiche··

! ';.: Erfindung lag deshalb mi ■. orlieüemicn spe.'-eilen Falle die Aufgabe zugrunde, eine Aufiiellun.' der Spitzen der nadelfönnieen Impulse nicht dir.h Anhalten der horizontalen, sondern durch An .:' en der vertikalen Ablenkung zu erreichen. Sie kü'¹···- η dann auch aus größerer Entfernung einwandfr-.-. rkannt und beobachtet werden. Das is; erlind'.'-uisLiemäß dadurch erreicht v.orden, daß am Einaan«; eines Signalverstärkers ein Haltekondensator ani'.eordnet 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 ernndungsgemäßen Maß-Uszillusramm mit Spitzenwertleuchtmarken auf den nadelförmisen Impulsen, hier z. B. das eines 4-Zyimder-Ottomötois. Das Dianramm i;i F ι g. 1 wird spater noch im einzelnen und zusammen mit den in weiteren Figuren dargestellten Schaltungsbeispielen gemal> Uer F rfmduiiL'näher erläutert. .

Die Erlindune ist zunächst an Hand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbcispielen unu schematisl-hen Diagrammen näher beschr.eben. l-.s

ⁿ f\- 1 das Zündbild mit aufgehellten nadeiförmigen impuisspitzen eines 4-Zylinder-Ottomotors.

Fic. 2 em Ausführungsbeispiel einer erhndun^- "emälven -\ufhelischaliung.

:₅ ' Eic. 3a Erläuterungsdiauramme- zur Funktionserl- ^!'-un» des Schaltumisbeispiels nach F ι -ζ. 2.

■ ig 4 eine vereinfachte Aufhellung-^chalumg v-

maß der Eriinduniz.

Mit Hilfe der erlnKlungsgemai'-en Schaltungs^.p.oni- -n nun·' wird ein Ziindunes-Oszillogramm au! dem lü.nschirm eines Elektronenstrahl-Oszilloüraphen ccschneben. wie es in Fig. 1 dargestellt i>!. Fs /e.gt speziell das Zimdbild nut aufgehellten Spitzen oK„ .¹Uf d.-n nadelformiiien Impulsen .V be. einem -,-/.v.inder-Ottomoior. Ein solches Zündbild kann beispielweise mit Hilfe einer Schaltungsanordnung gescnrie-

hen werden, wie sie das crfinduiigsgemäLle V.istuhrungsbeispiel nach Fig. 2 zeigt. Dort werden die uif dem Bildschirm des Elektronenstrahl-Osziilographen .-"■· darzustellenden Zündspannungsinipulse an der Zündspule I des zu prüfenden Ottomotors abienommer. und einem an sich, bekannten kompensierten Hochspannungsteiler 2 zuücführt. so wie er in F i e. 2 beispielsweise gezeichnet ist. An der Klemme Λ hinter ν", dem Spannungsteiler 2 steht dann ein rheeschw achtes Zündspanmmgssignal C, mit negativ gerichteter Spanniitiüsspitze S, und zwat etwa in tier Form, wie sie in F i g. 3 a gezeichnet ist.

Das an der Klemme *1 auftretende abgeschwächte 4s Zündspannungssignal L\ is. Fig 3a) wird in dem uemäß F i c. 2 aus den Transistoren 7"1. Tl und 7 3 bestehenden Operationsverstärker verstärkt und an dessen Klemme/} abgenommen. Dadurch, daß die Basis des Transistors TI an der Ausgangsklemmen Ii des Operationsverstärkers angeschlossen ist. w 'id der Verstärker so stark gegengekoppelt, daß seine Verstärkung gleich Eins ^;st. Damit folgt die Ausgangsspannung an der Klemme R cenau der Fjngangsspannung an der Klemme A. Voraussetzung hierfür ist. daß im zu so übertragenden Frequenzbereich der Aibeitswiderstand Rr₁ des Transistors T3. der über den als Schalter dienenden Transistor 74 mit der positiven Versorgungsspannung -U₁ verbunden wird, i'i dei Lage ist. bei positiven Signalsprüngen den -laltekon-

·- ■ ■■ I„,J„„ I}.,; n.-ollivcn

kurzzeitig auf der Höhe des Spitzenwcrtcs des nadeiförmigen Impulses festgehalten wird, nachdem die Zündspannung selbst bereits zusammengebrochen ist. Durch das kurzzeitige Verweilen des Elektronenstrahles auf dem Spitzenwert des nadeiförmigen Impulses entsteht dort eine zwar kleine, aber besonders helle Ecuchtmarkc, durch die eine einwandfreie Beobachtung auch aus größerer Entfernung und das genaue Ablesen ^es jeweils erreichten Spitzenspannungsvvertes möglich sind. Es erscheint dann auf dem Bildschirm eines Elektronenstrahl-Oszillographen mit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung das in Fi 2. 1 beispielsweise dargestellte, charakteristische

bignaisprungeii isi uic vm>M^ <j^j _.

des /?_s ohne Bedeutung, weil dan.i der Ladestrom für den Haltekondensator C 3 vom Transistor 73 geliefert wird.

Der vorgenannte Haltekondensator C., hat als wichtiges Glied der erfindungsgemäßen Aufhellsehaltung die Aufgabe, den Spitzenspannungswert des Zündimpulses auch nach dem Zusammenbrechen der Spannung an der Klemme A noch eine Weile zu halten. Dadurch wird dann die beabsichtigte HeII-markierung der Nadelimpulsspitzen im Z.ündbild erreicht.

An der Klemme / am Unterbreeherkontak! des

5 6

Verteilers der zu prüfenden Zündanlage wird zur stimmt durch die Rest- und Steuerströme der an der Durchführung der Messungen ein Anschluß ange- Klemme H angeschlossenen Transistoren 72, /'3 luaclii. der unter anderem auch zur Synchronisierung und T4 und weiter durch den F.ingangswiderstand der Λ'-Ablcnkung des lilcklronenstrahles des Oszillo- des angeschlossenen Verstärkers 7. der das Signal für graphcn gebraucht wird. Die hier abnehmbaren Span- j den als Sichtgerat dienenden, hier nicht mitgezeichneten iHingsimpulse sind Rechteckimpulse, wie in Fig. 3b Elektronenstrahl-Oszillographen weiterverarbeitet. dargestellt, die aus dem beim Unterbrechen der Hinsichtlich seiner Kapazität muß der Haltekonden-Züudspannung am Unterbrecher entstehenden Licht- sator C, so bemessen werden, dali der resultierende bogen abgeleitet werden und deren Breite T-Z₀-/, Entladestrom an der Klemme B während der Haltedcshalb drehzahlabhängig ist, d. h. T-=/ («). »o zeit I₀-J, keine unzulässige Dachschräge an der Signal-Sie liegen deshalb auch mit den Zündspannungen spitze hervorruft, siehe dazu auch F i g. 3 c.
zeit gleich. Die an der Klemme / abgenommenen Kann die Forderung an die Genauigkeit der Mar-Rechtcckimpulse 1 sperren während der Zeit, in der kierungsschaitung auch geringer sein, so kann die die Hellmarkicrung der Spitzen der nadelförmigcn erfindungsgemäße Schaltungsanordnung auch in der Impulse im Zündbild auf dem Oszillographen-Bild- 15 Wehe vereinfacht werden, wie sie in Fig. 4 gezeichschirm erfolgen soll, den Schalttransistor T 4, siehe net ist. Hier liegt zwischen den Klemmen A und B dazu auch das Schaltbild nach F i g. 2. eine wesentlich vereinfachte Verstärkerschaltung, bei Da der Hochspannungsimpuls (C, in Fig. 3 a) der der Transistor TS die Rolle des Verstärkers allein negativ gerichtet ist, folgt die an der Klemme B übernimmt. Er lädt den Haltekondensator C₃ über stehende Hochspannung der Eingangsspannung an ao eine Diode D1 auf, wobei diese Diode im Stromweg der Klemme A in negativer Richtung, bis der Spitzen· zum Kondensator C, so angeordnet ist, daß sie nach wert erreicht ist. Beim Zünden des Lichtbogens am Erreichen des Spitzenspannungswertes sperrt, so daß Unterbrecher der Zündanlage bricht die Hochspan- der Kondensator C, diesen Spannungswert bis zum nung an der Klemme A plötzlich zusammen und 'Zeitpunkt /, hält.

geht zurück auf den wesentlich niedrigeren Wert der as Für die in F i g. 2 zwischen den Klemmen A und B Lichtbogenbrennspannung. An der Ausgangsklemme B liegende Verstärkerschaltung mit den Transistoren der Verstärkerschaltung hält aber der auf die Tl, Tl und T3 kann auch ein geeigneter Operationsursprüngliche Spitzenspannung aufgeladene Halte- verstärker in integrierter Schaltungstechnik eingesetzt kondenssator C₃ weiterhin den negativen Spitzen- werden, wodurch der Schaitungsaufbau an sich verspannungswert fest, da infolge des gesperrrten Schalt- 30 kleinen werden kann, und zwar bei gleichzeitig getransistors T 4 der Arbeitswiderstand R, abgeschaltet steigcrter Genauigkeit.

ist und deshalb eine Umladung in positiver Richtung Die beschriebene Schaltungsanordnung verarbeitet nicht erfolgen kann. Wenn der zur Zeit 1, an der Basis an sich nur negativ gerichtete Hochspannungsimpulse, des Transistors T 4 liegende Steuerimpuls/ (Fig. 3b) Da aber auch die Hochspannungszündimpulsc in diesen leitend macht, dann folgt die Spannung an der 35 Kraftfahrzeug-Zündanlagen im allgemeinen negativ Klemme B wieder genau der Spannung an der Klem- gerichtet sind, ist die erfindungsgemäße Schaltungsme A, so wie es im Diagramm nach Fig. 3c darge- anordnung für Messungen an Kraftfahrzeugen uncinstellt ist. Wie das Oszülogramm in Fig. 3c weiterhin geschränkt verwendbar. Für die Darstellung positiv zeigt, wird die Aufhellung der Spitzenanzeige durch gerichteter Signale kann die erfindungsgemäße Schalcine bewußte Verfälschung der ursprünglichen Signal- 40 tungsanordnung ohne Schwierigkeiten entsprechend form gemäß Fig. 3a erreicht. In der Praxis ist das geändert werden. Die erfindungsgemäße Schaltungsabcr unerheblich, weil zur Überprüfung einer Zünd- anordnung ist im übrigen in der gesamten Digitalanlage vor allem die Höhe der Zündspannungen und Impulstechnik verwendbar, d. h. überall dort, wo interessiert. Die Zündimpulsc haben an sich negative die Spitzen stcilflankiger nadeiförmiger Impulse bis Polarität. Auf dem Bildschirm des Oszillographen 45 in den Nanosekundcnbereich hinein sichtbar gemacht werden sie aber in positiver Richtung dargestellt. werden sollen, und dann dem nade''örmigen Impuls Die Größe des Haltekondensators C₁ wird be- eine langer dauernde niedrigere Spannung folgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur deutlich sichtbaren Markierung von Spitzenwerten in Oszillogrammen von Strom- bzw. Spannungsverläufen, bei denen dem Vertikalablenkverstärker des Elektronenstrahl-Oszillographen zunächst eine zeitlich sehr kurze, aber hohe erst'? Spannung zugeführt wird, der sich ein weiterer, wesentlich langer dauernder : Verlauf einer niedrigeren zweiten Spannung anschließt, dadurch gekennzeichnet, daß arn Eingang eines Signalverstärkers (7) ein Haiiekondensator (C3) angeordnet ist. der über einen stark gegengekoppelten Operationsverstärker (7 1. 72. 73) während des kurzzeitigen Verlaufs der ersten hohen Spannung aufgeladen wird und dessen Fi tladung während des nachfolgenden Verlaufes der zweiten Spannung dadurch verhindert wird, daß eine am Ausgang des Operationsverstärkers (71. Tl. 73) angeschlossene Transistorstufe (74). die der Umladung c' Haltekondensators (C3) dient. _t:urch diese zweite Spannung gesperrt wird.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch I in Verwendung zum o-zillographischen Aufzeichnen der Zündspannungsimpulse der Zündanlage einer Wärmekraftmaschine, in der ein komprimiertes Gasgemisch durch einen Zündfunken zur Verbrennung gebracht wird, \ jrzugswerse eines Ottomotors, dadurch gekennzeichnet, daß die der Entladung des Hahekonden¹ .tors (C 3) dienende Transistorstufe (74) durch die der ersten hohen kurzzeitigen Zündspannung folgende zweite länger dauernde Brennspannung der Funkenstrecke an den Elektroden der Zündkerzen gesperrt bleibt, und daß diese langer dauernde Brennspantiung dem Anschlußpunkt der Primärwicklung der Zündspule an den Unterbrecherkontakt (Klemme I) entnommen wird.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2. dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle eines mehrstufigen Operationsverstärkers eine aus einem Transistor (75) bestehende. Verstärkerstufe vorgesehen ist. die mit dem Haltekondensator (C3) über eine Diode (Dl) verbunden ist. die so gepolt ist. daß sie nach Erreichen des Spitzenspannrnsswertes sperrt.