DE2051791A1

DE2051791A1 - Schaltungsanordnung zum erzeugen einer kalibrierbaren vergleichslinie in einem nach dem helltastprinzip arbeitenden sichtgeraet

Info

Publication number: DE2051791A1
Application number: DE2051791A
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl.-Ing. Harzer
Original assignee: Wandel and Golterman GmbH and Co
Current assignee: Wandel and Golterman GmbH and Co
Priority date: 1970-10-22
Filing date: 1970-10-22
Publication date: 1972-05-04
Also published as: US3753105A; GB1355118A; DE2051791B2

Description

WANDEL υ. G O LTE R MAN N REUTtINGEK

.RUNDFUNK- UND MESSGERÄTEWERK, FE RNM ELDfANL A GEN

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Schaltungsanordnung zum Erzeugen einer kalibrierbaren Vergleichslinie in einem nach dem Helltastprinzip arbeitenden Sichtgerät

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Erzeugen einer kalibrierbaren Vergleichslinie in einem nach dem Helltastprinzip arbeitenden Sichtgerät, bei dem der Strahl einer Elektronenstrahlröhre in x-Richtung von einer vorzugsweise sägezahnförmigen Ablenkgröße und in y-Richtung von einer vorzugsweise sinusförmigen Ablenkgröße abgelenkt und durch Ausgangssignale von Komparatoren hellgetastet wird, wenn einer dieser Komparatoren Gleichheit einer der y-Ablenkgröße proportionalen Größe mit einer dem ab-. zubildenden Meßsignal proportionalen Größe bzw. mit einer die Lage der Vergleichslinie bestimmenden Größe feststellt.

Bei einem bekannten Sichtgerät dieser Art (Siemens ReI 55 D if01, Siemens Zeitschrift 1964, Heft 5, Seiten 559 und 54o) kann die Größe und die Lage des auf dem "Bildschirm erzeugten Abbildes der Meßgröße bzw. der Vergleichsgröße geändert werden, indem man die jeweils einem Komparator zugeführte Meßspannung bzw. die die Lage der Vergleichslinie bestimmende Größe kontinuierlich und/oder stufenweise multiplikativ und/oder additiv einzeln beeinflußt. Dieses bekannte Sichtgerät hat den Nachteil, daß es keine direkte Möglichkeit bietet, die Lage der Vergleichslinie zu kalibrieren und damit einen sinnvollen Zusammenhang zur Meßkurve herzustellen. Zum Kalibrieren muß dort ein einstellbarer Kalibrierpegel an den Meß-

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signal-Eingang gelegt und die so resultierende Linie mit der zu kalibrierenden Vergleichslinie zur Deckung gebracht werden. Diese Kalibrierung geht aber sofort verloren, wenn z.B, eines der Einstellglieder des Eingangsverstärkers (Teiler, Verstärkungsregelung, Nullpunkt) verändert wird. Es muß dann nach jeder solchen Veränderung erneut der Kalibrierpegel über den Meßsignal-Eingang eingegeben v/erden, so daß diese Art . zu kalibrieren außerdem sehr umständlich ist.

Die Erfindung vermeidet die geschilderten Nachtelle durch das im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebene Mittel. Es wird also die Verstärkungs- und Nullpunktseinstellung, die bisher im Meßsignalweg er-•folgte, im Weg der y-ablenkungsproportionalen Größe vorgenommen, die im folgenden auch als Ablenksignal bezeichnet wird. Auf diese Weise wirkt sich jede Veränderung einer derartigen Einstellung in gleicher Weise auf das abgebildete Meßsignal und auf die abgebildete Vergleichslinie aus, so daß eine einmal vorgenommene Kalibrierung durch derartige Einstellungsänderungen nicht gestört wird und der geschriebenen Vergleichslinie eine entsprechende Wertigkeit als' Kalibrierung zugeordnet werden kann. Dabei entspricht einer Teilung des Ablenksignals eine Verstärkungsvergrößerung des Meßsignals und einer Nullpunktsverschiebung des Ablenksignals (ebenfalls) eine Nullpunktsverschiebung des Meßsignals.

Das Anlegen einer besonderen Kalibrierspannung an den Meßsignal-Eingang erübrigt sich durch das im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 2 angegebene Mittel.

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Die'Erfindung kann durch die im Patentanspruch 3 angegebenen Mittel so weitergebildet werden, daß die einstellbare Vergleichslinie mit Sicherheit im Sichtbereich des Bildschirmes verbleibt und zur Einstellung der Vergleichslinie ein einfaches Potentiometer Anwendung finden kann.

Die Erfindung kann auch durch die im Patentanspruch K angegebenen Mittel so weitergebildet werden, daß bei Erzeugung mehrerer Vergleichslinien eine derselben, vorzugsweise diejenige, die gerade mittels des kalibrierten Instruments überwacht wird, heller geschrieben wird. .

Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand zweier Ausführungsbeispiele eines Sichtgerätes schematisch dargestellt. Hierbei zeigi>

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels mit zwei einstellbaren Vergleichslinien und

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels, bei dem zwei einstellbare Vergle.ichslinien immer im Sichtbereich des Bildschirmes verbleiben.

Beim ersten Ausführungsbeispiel ist zu einer nur als Bildschirm dargestellten Elektronenstrahlröhre 1 ein Sägezahngenerator 2 vorgesehen, der eine x-Ablenkspule 3 mit sägezahnförmigem Horizontalablenkstrom speist, ferner ein Sinusgenerator h als Vertikalablenkstromquelle für eine y-Ablenkspule 5 und einen zu dieser in Serie liegenden Stromfühiwiderstand 6,

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an dem eine zum Vertikaiablenkstrom proportionale Spannung (Ablenksignal u ) abfällt. Eine zum Wehneltzylinder der Elektronenstrahlröhre 1 führende Klemme 7 bildet den Ausgang einer ODER-Schaltung 8, deren drei Eingänge jeweils mit-dem Ausgang eines von drei Komparatoren 9*10*11 verbunden sind. Der Ausgang jedes Komparators wird von einer nicht gezeichneten monostabilen Kippstufe mit kurzer Standzeit gebildet,

^ deren Eingang am Ausgang der eigentlichen vergleichenden Schaltung liegt. Die Komparatoren 9*10,11 liegen mit ihren ersten Vergleichseingängen gemeinsam am Ausgang eines das Ablenksignal u sowohl- multiplikativ "(durch Verstärkung bzw. Dämpfung) als auch additiv • (durch Gleichspannungsaddition) beeinflussenden Steuerungsgliedes 12, das u.a. einen in Stufen einstellbaren Teiler und einen in kontinuierlichen Zwischenwerten einstellbaren Verstärker enthält, und das eingangsseitig vom Ablenksignal u beaufschlagt wird. Am zweiten Vergleichseingang des Komparators 9(Meßsignal-Komparator) liegt einerseits der Eingang I5 der im Sichtgerät zu messenden und auf dem Bildschirm

" darzustellenden Spannung (Meßsignal), und andererseits ein Festkontakt eines dreipoligen Umschalters 14, dessen Umschaltkontakt mit einem in Einheiten des Meßsignals kalibrierten Instrument 15 verbunden ist, das zur wahlweisen Anzeige von Meßsignal- und Vergleichslinienspannungen dient. An den zweiten Vergleichsein- : gangen der Komparatoren 10 und 11 liegt jeweils ein mit einem entsprechenden Festkontakt des Umschalters verbundener Abgriff eines von zwei Potentiometern 16,17» die von einer Vergleichslinienspannungsquelle 18 mit Gleichspannung gespeist werden.

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Die Frequenz des Sinusgenerators 4 ist groß gegen die höchste zu verarbeitende Frequenz der Meßspan-.nung, während die Folgefrequenz des vom Sägezahn-; generator 2 gelieferten Stromsägezahnes in der Größenordnung brauchbarer Wobbeifrequenzen einstellbar ist. Damit durchläuft die Richtung des Elektronenstrahles ein enges, nahezu vertikales Linienraster auf dem Bildschirm, das jedoch in seiner Gesamtheit dunkelgesteuert wird. Mittels der Helltastsignale am Ausgang der ODER-Schaltung wird der Elektronenstrahl nur in solchen Punkten des Linienrasters kurzzeitig erhellt, auf v/elche er zu Zeiten gerichtet ist, in denen die vom Ablenksignal u abhängige, an den ersten Vergleichseingängen der Komparatoren liegende Spannung gerade gleich einer Spannung ist, die am zweiten Vergleichseingang irgendeines der Komparatoren liegt (Meßsignalbzw. Vergleichslinienspannungen). Die dem Meßsignal entsprechende Meßspannungskurve und horizontale Vergleichslinien erscheinen auf dem Bildschirm als die Aneinanderreihung vieler solcher Punkte.

Der vertikale Abbildungsmaßstab der Meßspannungskurve sowie ihre vertikale Lage auf dem Bildschirm wird durch die Einstellung des Steuerungsgliedes 12 bestimmt. Letztere bestimmt zugleich den vertikalen Abbildungsmaßstab für die mittels der Potentiometer 16,17 in ihrer Höhe einstellbaren Vergleichslinien. Das ermöglicht es, die Vergleichslinienspannungen direkt unter genau denselben Bedingungen wie das Meßsignal zu messen: Mit Hilfe des Umschalters 14 sind wahlweise das Meßsignal oder eine beliebige der Vergleichsspannungen an das Instrument schaltbar. Somit werden die Vergleichsspannungen unmittelbar in den vom Instrument I5 angezeigten Einheiten

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des Meßsignals (z.B. in logarithmischem Dämpfungsmaß dB) gemessen - also kalibriert -, ohne daß diese Kalibrierung von einer anderen Einstellung als der des zugeordneten Potentiometers 16 oder 17 beeinflußt wird. Insbesondere entfällt ein Zur-Deckung-BrIngen der zu kalibrierenden (zu messenden) Vergleichslinie mit einer einstellbaren Kalibrierpegellinie völlig.

Eine Veränderung des Abbildungsmaßstabes der Meßspannungskurve und der Vergleichslinien erfolgt durch Veränderung der Dämpfung des Steuerungsgliedes 12. Eine Erhöhung .dieser Dämpfung entspricht einer Verstärkung des Meßsignals und der Vergleichsspannungen, ergibt also eine vertikale Dehnung der MeßSpannungskurve und der Vergleichslinien auf dem Bildschirm, wobei die relative Lage der Vergleichslinien zur MeßSpannungskurve erhalten bleibt (also u.U. die Vergleichslinien sich vertikal verlagern). Eine Verminderung der Dämpfung des ■Steuerungsgliedes 12 entspricht einer Dämpfung der Meßspannung und der Vergleichsspannungen, ergibt also eine vertikale Pressung der MeßSpannungskurve und der ' Vergleichslinien auf dem Bildschirm unter Beibehaltung der relativen Lage der Vergleichslinien zur Meßspannungskurve (also u.U. mit vertikaler Verlagerung der Vergleichslinien) .

Eine Verlagerung des Gleichspannungsarbeitspunktes des Steuerungsgliedes 12 entspricht einer entgegengesetzten Verlagerung von Nu11spannungen, also eine Nullpunktsverschiebung der Meßspannungskurve und der Vergleichslinien.

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Eine Messung (Kalibrierung) einer Vergleichslinienspannung mit dem Instrument 15 in Einheiten der Meßspannung kann bei Jeder'Einstellung des Steuerungsgliedes 12 erfolgen über eine entsprechende Stellung des Umschalters 14. Diese Kalibrierung gilt dann auch für jede andere Einstellung des Steuerungsgliedes 12, solange die die Vergleichslinienspannung allein bestimmende Potentiometereinstellung (.1.6 oder I") nicht verändert wird.

Beim zweiten Ausführungsbeispiel sind die mit 21 bis 37 bezifferten Elemente entsprechend aufgebaut und zusammengeschart et wie die Elemente 1 bis 17 des ersten Ausführungsbeispiels. Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten als Weiterbildung in dreierlei Hinsicht:

a) Die Vergleichslinienspannungsquelle 58_xzur Speisung der Potentiometer 36,37 liefert nicht mehr eine konstante Gleichspannung wie die Vergleichslinienspannungsquelle l8 in Fig. 1, sondern eine Spannung U_d fester Polarität, die durch Zweiweg-Spitzengleichrichtung mittels schwellwertfreien Spitzengleichrichtern 39,¹J-O und Trennverstärkern 41,42 von der Distanz der beiden Amplitudenhüllkurven des Ablenksignals u am Ausgang des Steuerungsgliedes 32 abgeleitet ist. Dadurch kann eine an den Potentiometern 36 bzw. 37 eingestellte Vergleichslinienspannung die Spitzen-Spitzen-Spannung des Ablenksignals u nicht überschreiten, so daß die Vergleichslinien mit Sicherheit im Sichtbereich des Bildschirmes verbleiben und die Potentiometer 36 und 37 billig ausgeführt werden können? ferner bleibt bei einer Ab-

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bildungsmaßstabsanderung (Änderung der Dämpfung des Steuerungsgliedes 32) die absolute Lage der .Vergleichslinien erhalten, wie es der Anwender von bisher bekannten Sichtgeräten gewohnt ist. Die hierbei durch die Abbildungsmaßstabsänderung bedingte relative Verschiebung der Vergleichslinien gegenüber der MeßSpannungskurven ändert auch die zu den Vergleichsspannungen gehörigen Meßwerte, die jedoch mittels entsprechender Stellung des Umschalters 34 (3>4a, 34b, 34c) jederzeit am Instrument überprüft werden können. Gegebenenfalls ist die überprüfte Vergleichslinie dabei am zugehörigen Potentiometer 36 bzw. 37 neu einzustellen.

b) Der Umschalter 14 ist im zweiten Ausführungsbeispiel · als gemeinsamer Umschalter 3¹Ia, 34b, 34o in drei Schalterebenen ausgebildet mit jeweils drei Festkontakten und einem über alle drei Schalterebenen hinweg mechanisch gekoppelten Umschaltkontakt. Die Pestkontakte der dritten Schalterebene 34e sind jeweils mit einem Steuereingang der die Ausgangsschaltungen der Komparatoren 29*30,31 bildenden monostabilen Kippschaltungen verbunden und der Umschaltkontakt der dritten Ebene 34c liegt an einer festen Steuergleichspannungsquelle 43· Auf diese Weise wird eine Steuergleichspannung an die rnonostabile Kippschaltung desjenigen Komparatofs gelegt, dessen Vergleichslinienepannung gerade über die entsprechenden.Kontakte der Schalter.ebenen 3^»» 34b am Instrument 35 gemessen wird. Die Steuerspannung verlängert die Standzeit der an ihr liegenden monostabilen Kippstufe, so daß die jeweils am Instrument

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35 gemessene (kalibrierte) Vergleichslinie auf dem Bildschirm heller erscheint als die anderen Linien.

c) Zwischen dem Meß signal-Eingang 33 und dem zweiten Vergleichseingang des Meßsignal-Komparators 29 ist beim zweiten Ausführungsbeispiel ein Verstärker 4-4-mit konstanter Verstärkung und geringer Offsetspannung . und ein in Stufen veränderbares Dämpfungsglied 45 geschaltet. Letzteres ersetzt den im Steuerungsglied des ersten Ausführungsbeispiels enthaltenen in Stufen einstellbaren Teiler, der im Steuerungsglied 32 des zweiten Ausführungsbeispiels nicht mehr enthalten ist, und dient dazu, den breiten Dynamikbereich des Meßsignals an dessen Eingang 33 einem kleineren Dynamikbereich des !Comparators 29 anzupassen, was- eine günstigere Realisierung aller Komparatoren ermöglicht. Der

Verstärker 44 hilft zu kleine Aussteuerungen der Komparatoren vermeiden, bei denen deren-möglicherweise etwas ungleiche Eingangscharakteristiken zu störenden Ungenauigkeiten führen könnten.

TJm trotz der vor dem zweiten Vergleichseingang des Meßsignal-Komparators 29 eingefügten (genau definierten) Verstärkung bzw. Dämpfungsstufen eine wahlweise Messung des Meßsignals direkt an dessen Eingang 33 und eine Kalibrierung der Vergleichslinien wie im ersten Beispiel durch einfaches Anschalten des Eingangs 33 bzw. der Vergleichslinienspannungen an das Instrument 35 zu ermöglichen, muß zu jeder Dämpfung im Zuge des Meßsignalwegs (zwischen Meßsignal-Eingang 33 und dem zweiten Vergleichseingang des Meßsignal-Komparators 29) eine genau gleiche Verstärkung im Zuge__der Vergleichslinienspannungsausgänge (zwischen den Abgriffen der

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Potentiometer 3β und 37 und dem Instrument 55) vorhanden sein, ebenso zu Jeder Verstärkung eine genau gleichgroße'Dämpfung. Um im Zuge der Vergleichslinienspannungsausgänge einen einzigen , Ausgangskanal zu schaffen,

■ , sind zwei Festkontakte der zweiten

Schalterebene 34b je mit einem Abgriff der Potentiometer 36, 37 verbunden, während der dritte Pestkontakt nicht beschaltet ist; der Umschaltekontakt der zweiten Schalterebene ist über den in Stufen einstellbaren Ausgleichsverstärker 46 und ein konstantes Dämpfungsglied 47 mit zwei einander"" parallel geschalteten Pestkontakten der ersten Schalterebene 34a verbunden, deren Umschaltekontakt am Instrument 35 liegt und deren dritter Festkontakt mit dem Eingang 33 der Meßspannung Kontakt hat. Die Verstärkungsstufen des in Stufen einstellbaren Ausgleichsverstärkers 4-6 ergeben einen Verstärkungsunterschied, der genau gleich dem· Dämpfungsunterschied zweier benachbarter Dämpfungsstufen des in Stufen veränderbaren Dämpfungsgliedes 45 ist. Beide Einstellungen erfolgen gekoppelt.

Eine solche exakte stufenweise Kopplung läßt sich unschwer realisieren, nicht jedoch etwa eine kontinuierliche Kopplung. Die kontinuierlichen Einstellungen erfolgen in der Steuerungseinheit 32. Die konstante Verstärkung des Verstärkers 44 wird durch die (gleichgroße) Dämpfung des konstanten Dämpfungsgliedes 47 berücksichtigt, sie kann aber auch unter Vermeidung des Dämpfungsgliedes im Betrag der Verstärkung des Ausgleichsverstärkers 46 berücksichtigt sein.

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Claims

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Schutzansprüche

1. Schaltungsanordnung zum Erzeugen einer kalibrierbaren Vergleichslinie in einem nach dem Helltastprinzip arbeitenden Sichtgerät, bei dem der Strahl einer Elektronenstrahlröhre in x-Richtung von einer vorzugsweise sägezahnförmigen Ablenkgröße und in y-Richtung von einer vorzugsweise sinusförmigen Ablenkgröße abgelenkt und durch Ausgangs signale von Komparatoren hellgetastet wird, wenn einer dieser Komparatoren Gleichheit einer der y-Ablenkgröße proportionalen Größe mit einer dem abzubildenden Meßsignal proportionalen Größe bzw. tinit einer die Lage der Vergleiohslinie bestimmenden Größe feststellt, dadurch gekennzeichnet, daß zur Veränderung der Größe (Abbildungsmaßstab) und/oder der*Lage (Nullpunkt) des auf dem Bildschirm erzeugten Abbildes der Meßgröße und der Vergleichslinie die der y-Ablenkgröße proportionale Größe kontinuierlich und/oder stufenweise multiplikativ und/oder additiv beeinflußt wird.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an ein für das Meßsignal kalibriertes, vorzugsweise in an sich bekannter Weise in einem das Meßsignal liefernden Meßgerät angeordnetes Instrument? wahlweise auch die die Lage der Vergleichslinie bestimmende Größe anschaltbar

ist. '

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, d adurch gekennzeichnet, daß die Aus-

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gangsspannungen zweier schwellwertfreier Spitzengleichrichter' die die obere und die untere Spitze des den · .Komparatoren zugeführten, durch Nullpunktverschiebung und Verstärkungseinstellung bereits bewerteten y-Ablenksignals in entsprechende Gleichspannungen umformen* als Speisespannung dem bzw. den die einstellbare Vergleichsliniengröße(n) liefernden Potentiometer(n) zugeführt wird.

k. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2 oder 3, bei der zur Erzeugung mehrerer Vergleichslinien mehrere Komparatoren vorgesehen sind, deren von monostabilen Kippschaltungen gebildete Ausgänge über eine ODER-Schaltung die Helltastsignale abgeben, dadurch gekennzeichnet, daß die monostabilen Kippschaltungen eine durch Anlegen einer Steuerspannung verlängerbare Standzeit haben und jeweils die Standzeit der Kippschaltung eines der Komparatoren, vorzugsweise desjenigen Komparators, dessen Vergleichsliniengröße gerade an dem kalibrierten Instrument liegt, verlängert wird.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, d ad u r c h gekennzeichnet, daß zum Ausgleich von Unterschieden der Eingangscharakteristiken der Komparatoren (29,30,31) das Meßsignal dem Meßsignal-Komparator (29) über einen Verstärker konstanter Verstärkung (44) zuführbar ist und die Vergleichsliniengrößen dem Instrument mit einer der Verstärkung entsprechenden Dämpfung zugeführt werden.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, d a h i η abgewandelt, daß zur Einengung des Dynamikbe-

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reiches der den Komparatoren (29,30,31) zugeführten Spannungen die der y-Ablenkgröße proportionale Größe multiplikativ nur kontinuierlich beeinflußt wird- und daß zur stufenweisen Beeinflussung des Abbildungsmaßstabes das Meßsignal dem Meßsignalkomparator (29) über ein stufenweise veränderbares Dämpfungsglied (45) und die Vergleichsliniengrößen dem kalibrierten Instrument des Meßgerätes über einen Ausgleichsverstärker (46) mit einer entsprechend der Dämpfungsänderung im Meßsignalweg stufenweise veränderbaren Verstärkung zuführbar sind.

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