DE2456593A1 - Vorrichtung zur erfassung der amplitude und der phasenbeziehung von harmonischen schwingungen eines sich drehenden koerpers - Google Patents
Vorrichtung zur erfassung der amplitude und der phasenbeziehung von harmonischen schwingungen eines sich drehenden koerpersInfo
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Description
ΓΆ7 f:m ί -'χ w "■.'.■ \! '■■'. ■ .·'-. <
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W. STOCKMAIR
2456593 κ. Schumann
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MÜNCHEN
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MÜNCHEN 22
MAXlMIl IANSTFiASSK 43
LINDAU
Γ 8^03
HiD MECHAKALYSIS, INC.
Hunt-ley Road, Wortiiington,
Ohio 43085 / USA
richtTinp; zur Erfassung der Amplitude_ und dar_.Phg:
f", von harmonischen Schwingungen eines sich drehenden Körpers.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erfassung der Amplitude und Phasenbeziehung von harmonischen Schwingungen
eines sich drehenden Körpers mit Hilfe eines elektromag-'
netischen- Umformers zum augenblicklichen Umformen einer Funktion
der harmonischen Auslenkung in ein komplexes elektrisches
Signal mit einer Grundfrequenz, die der augenblicklichen Drehgeschwindigkeit
des sich drehenden. Körpers entspricht.
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Sich drehende Körper üben mechanische Schwingungen als Ergebnisse
von Massenunvmchten oder Macsenexzentrizitäten, verschlissenen
Lagern, verbogenen Wellen, nicht abgeglichenen .Wellen oder dgl* aus. Das Auftreten der Unwucht wiederholt sich periodisch. Verschiedene
Vorrichtungen wurden bereits vorgeschlagen, um die augenblickliche Auslenkung, Geschwindigkeit oder Beschleunigung
des sich drehenden Körpers zu messen und diese Punktionen in
entsprechende periodische elektrische Signale umzuformen, die zu analysieren sind.
Manchmal ist es lediglich erforderlich, die Massenexzentrizität örtlich zu bestimmen und ihre Größe festzustellen, damit eine
Bedienungsperson mit der erforderlichen· Auswuchtinformation versehen
wird, die zum Hinzufügen von Gewichten an bestimmten Stellen· oder zum Entfernen von Gewichten von bestimmten Stellen zur Kompensation
der Massenexzentrizität des Eotors benutzt werden kann. Diese Art der Analyse erfordert eine Anzahl von Paktoren, besonders
eine Angabe der Größe und der Phasenbeziehung der Massenexzentrizität gegenüber einer bekannten Markierung auf dem Rotor.
Diese Art des Auswuchtens erfordert außerdem das Filtern der mechanisch abgeleiteten Signale, um die Signalkomponenten zu entfernen,
die sich von den Komponenten mit der Grundfrequenz unterscheiden. Dreht sich der Rotor mit einer bekannten Drehgeschwindigkeit,
so ist das Filtern ziemlich einfach. Bei sich ändernden Drehgeschwindigkeiten und damit Umlauffrequenzen ist. Jedoch ein
Nachfolgefilter erwünscht, um ein optimales Filtern bei der augenblicklichen Drehgeschwindigkeit vorzusehen.
Ein Nachfolgefilter ermöglicht der Bedienungsperson einer solchen Vorrichtung, die Größe der Unwucht festzustellen, die ein Rotor
bei einer Geschwindigkeitsvergrößerung und Geschwindigkeitsver-
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ringerung zeigt. Oftmals soll festzustellen sein, wenn ein Rotor
durch eine Kenonanζfrequenz hindurch geht, wenn er sich in seinem
Anlaufzustand bis zur vollen Drehzahl befindet. Außerdem ist
es erwünscht, festzustellen^ ob Resonanzfrequenzen durchlaufen
werden, wenn der Rotor von seiner vollen Geschwindigkeit aus in
den Ruhezustand gelangt. In anderen Fällen ist es erwünscht, die
tatsächliche Größe der auftretenden Unwucht während des Hochlaufens und während des Abbremsens festzustellen. Sin festes Frequenzfilter
ermöglicht derartige Feststellungen nicht. Ein Nachfolgefilter erlaubt dagegen der Bedienungsperson, diese Information
zu erhalten.
Oftmals ist es wichtig, die tatsächliche Größe der unwucht oder
Schwingung bei allen Frequenzen zu ermitteln, wenn der Rotor seine Geschwindigkeit ändert. Zu diesem Zweck wird das Signalfilter abgeschaltet und die gesamte Schwingungsaiigabe bei überbrücktem
Filter beobachtet. Dieser Betrieb ist als Geschwindigkeits-Betrieb mit.abgeschaltetem Filter bekannt.
Manchmal ist es auch erwünscht, die augenblickliche Schwingung eines Rotors zu bestimmen, der sich mit einer festen Geschwindigkeit
dreht, wobei die Amplitude der Gesamtschwingungen für alle Frequenzen erwünscht ist. Bei dieser Betriebsart, die als Frequenz-Betrieb
mit abgeschaltetem Filter bekannt ist, kann die augenblickliche Schwingung bei jeder Frequenz beobachtet werden.
Die Analyse des gesamten Spektrums der Frequenzen für"die Schwingung
ist als Spektrumsanalyse bekannt. Um eine Spektrumsanalyse
ausführen zu können, wird der Rotor mit einer festen Geschwindigkeit
gedreht rad eine Aufzeichnung der augenblicklichen Schwingung
bei jeder Frequenz vorgenommen.
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Alle diese Funktionen sind bereits bekannt. Ein Nachteil des Standes der Technik ist jedoch, daß bisher kein
einzelnes Gerät bzw. eine Vorrichtung ein Ausfuhren aller dieser
Funktionen zusammengefaßt in nur einem Gerät ermöglicht. Eine Schwierigkeit ist das Fehlen eines geeigneten aktiven Filters,
d.h. eines Filters mit annehmbaren Sperreigenschaften und
Zeitverzögerungen. Gewöhnlich wird eine wachsende Schärfe der Sperrcharakteristik von einer wachsenden Zeitverzögerung begleitet.
Passive Filter für die Schwingungsanalyse sind z.B. aus der US-PS 3 307 408 bekannt.
Auch digitale Kippschaltungen, mit denen annähernd linear die Frequenz mit der Zeit vergrößert werden kann, sind bekannt.
Schaltungen zur Erzeugung von Sinus- und Kosinus-Bezugssignalen, die phasensynchron mit periodisch auftretenden Impulsen sind,
sind z.B. aus der US-PS 3 501 965 bekannt. Diese bekannten Schaltungen
führen jedoch zu kleinen Fehlern, die ihre Verwendung bei der hier angestrebten Vorrichtung, die besonders schnell ansprechen
soll, verbietet.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine neue Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der ohne weitere Zusatzgeräte die
verschiedensten Analysefunktionen mit einer bisher nicht gekannten Genauigkeit auszuführen sind.
Bei einer Vorrichtung der genannten Art ist diese Aufgabe gemäß der Erfindung gelöst durch eine erste Schaltung zur Erzeugung
eines Bezugssignals mit einer gleichmäßig ansteigenden Frequenz und durch ein Signalfilter zum augenbliddichen Erzeugen eines
Signals, das im wesentlichen frei von Signalkomponenten ist, die
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sich von der augenblicklich auftretenden Frequenz des Bezugssignals unterscheiden.
Mit der neuen Vorrichtung können Unwuchtanalysen, schmal- und breitbandige Spektrumsanalysen, eine automatische Folgefilterung,
ein präzises dynamisches Auswuchten mit der jeweiligen Phasenangabe und eine Filterung im- Nachfolgebetrieb vorgenommen
v/erden. Die Vorrichtung läßt die folgenden Betriebsarten zu: Einen Prüf-Betrieb, einen Auswucht-Betrieb, einen Folgefilter-Betrieb,
einen Geschwindigkeits-Betrieb mit abgeschaltetem Filter, einen Frequenz-Betrieb mit abgeschaltetem Filter
und einen Spektrumsanalyse-Betrieb.
Wie sich aus den weiteren Patentansprüchen ergibt, umfaßt die neue Vorrichtung die folgenden Baueinheiten: Eine Schwingungssignal-Aufbereitungsschaltung,
ein aktives Filter mit den vergleichbaren Eigenschaften eines "Vierpol"-Ansprechens mit einer
"Zweipol"-Verzögerung, eine Generatorschaltung zur Umwandlung
eines Impulssignals in ein Sinus- und Kosinus-Bezugssignal, eine Aufbereitungsschaltung für die Bezugsimpulse, eine digitale
Kippschaltung für die Spektrumsanalyse, verschiedene Schaltereinrichtungen
zur Anpassung an alle sechs Betriebsarten und Einstelleinrichtungen für oine volle Skalendarstellung von Daten
auf einem Koordinatenschreiber.
Mit der neuen Vorrichtung können außerdem verschiedene Eingangsquellen
verwendet werden, die z.B. elektrische Auslenkungssignale, elektrische Geschwindigkeitssignale, elektrische Beschleunigungssignale
und elektrische akustische Signale erzeugen.
Der Prüf-Betrieb ermöglicht bei der neuen Vorrichtung die sichtbare
Prüfung ihres eigenen Betriebs. Beim Auswucht-Betrieb werden
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die Schwingungsamplitude· und der Phasenwinkel eines Rotors mit
einem extremen Schnialbandfilter gemessen. Das schmalbandige
synchrone Filter wird automatisch auf die 'angegebene Frequenz
mit Hilfe eines Impulseingangssignals abgeglichen, das außerdem
als Bezugssignal zur Angabe der PhasenbeZiehung dient. Ein
Nachfolge-Betrieb ermöglicht die gleichzeitige Aufzeichnung der Schwingungsamplitude und -phase durch Benutzung eines synchronen.
Filters mit einer größeren Bandbreite. Beim Geschwindigkeits-Betrieb mit abgeschaltetem Filter wird die Schwingungsamplitude
als Funktion der Drehgeschwindigkeit aufgezeichnet. Beim Frequenz-Betrieb mit abgeschaltetem Filter.wird die dominierende
Schwingungsfrequenz und ihre Amplitude gemessen. Beim Spektrumsanalyse-Betrieb wird ein internes Bezugssignal erzeugt, das von
einer niedrigen Frequenz zu einer hohen Frequenz über einen ausgewählten
Frequenzbereich ansteigt und die Schwingungsamplitude über dem gleichen ausgewählten Frequenzbereich aufzeichnet. Der
Frequenzbereich kann von einem minimalen Wert bis zu einem maximalen Wert beginnend mit 120 Perioden pro Minute bis zu 600.000
Perioden pro Minute gewählt werden. Die Geschwindigkeit der Spektrumsanalyse ist so gewählt, um eine optimale Auflösung in
Bezug zu einer optimalen Kippzeit zu ermöglichen. Eine Aufbereitung sschaltung für das Schwingungssignal paßt die Signalerzeuger
vom Geschwindigkeits- und Beschleunigungsaufnehmertyp in
geeigneter Weise an. Zu diesem Zweck wird ein aktiver Integrator benutzt, der jedoch überbrückt werden kann, wenn ein Geschwindig-.keitssignal
unmittelbar gewünscht wird. Der aktive Integrator wird benutzt, um ein Beschleunigungseingangssignal in ein Geschwindigkeitseingangssignal
umzuformen. Der aktive Integrator wird außerdem dazu benutzt', ein Ge schw,indigke its eingangs signal in ein Auslenkungseingangssignal
umzuformen, wenn dieses gewünscht wird.
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Ein.aktives Filter schneller Ansprech- und scharfer Sperreigenschaften
benutzt zwei getrennte Kanäle für das Eingangssignal. Jeder- der Kanäle weisb in Reihe eine erste Verv.ielfacherstuf e,
ein aktives Tiefpaßfilter und eine zweite 'Vervielfacherstufe
auf. Das Signal in einem Kanal wird .jeweils mit einem Sinussignal
in jeder der beiden Yervielfacherstufen multipliziert. Das
Signal im anderen Kanal xv'ird mit einem entsprechenden Kosinussignal
in jeder der beiden Vervielfacherstufen multipliziert. Die Ausgangssignale beider Kanäle werden in einer Addierschaltung
zusammengefaßt, um ein nur die Signalkomponenten enthalten- · des Ausgangssignal zu erzeugen, die die gewünschte Frequenz des
Tiefpaßfilters haben. Ähnliche Schaltungen sind in der US-PS 3 501 965 beschrieben. Die neue Vorrichtung benutzt eine aktives
Filter, das die Sperreigenschaften eines vierpoligen Filters, die Verzögerungseigenschaften jedoch nur eines zweipoligen Filters
hat.
Jede der zwei aufeinanderfolgenden Stufen des aktiven Filters benutzt einen Operationsverstärker, der die welligen Komponenten
des Eingangssignals invertiert und verstärkt und den Hindurchgang
der Gleichspannungskomponenten des Signals unbeeinflußt zuläßt.
Eine verbesserte Generatorschaltung zur Erzeugung von Sinus- und Kosinussignalen aus einem zugeführten Impulssignal bildet aus
dem Eingangsimpulssignal ein Sägezahnsignal, das seinerseits in
ein Rechtecksignal umgeformt wird, das die Frequenz des Eingangsimpulssignals
hat und mit diesem in Phase ist. Die Nulldurchgänge des Rechtecksignals treten also bei jedem Impuls auf. Das Rechtecksignal
wird danach differenziert und gleichgerichtet, um eine Folge von Impulsen zu erzeugen, die die doppelte Frequenz der
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ursprünglich on .impulse haben. Diece Impulse doppelter Frequenz'
werden in ein Sägezahnsignal umgeformt, das seinerseits in ein
Kcchtecksignal umgeformt wird, das die doppelte .Frequenz eier
ursprünglichen Eingangsimpulse hat. Dieses Rechtecksignal doppelter
Frequenz, wird umgeformt in ein R echt eck signal der halben
Frequenz, das dem Kosinus der ursprünglichen Eingangsimpulse entspricht. Eine Fehlergatterschaltung ist vorgesehen, um mehrdeutige
Signale zu verhindern. Die Signalumformungen werden durch eine Kombination eines ersten Sägezahngenerators, eines ersten
gesteuerten Multivibrators, eines ersten Flip-Flop-Differenzierglieds
und Vollweggleichrichters, eines zweiten Sägezahnge-nerators,
eines zweiten gesteuerten Multivibrators, eines zweiten Flip-Flop-Differenzierglieds, eines elektronischen Schalters,
eines Integrators und eines Sinusgenerators oder Sinussignalerzeugers durchgeführt. Ein zusätzlicher elektronischer Schalter
ist mit dem Ausgang des ersten gesteuerten Multivibrators über einen Integrator und einen Sinussignalformer verbunden, um das
andere erforderliche Bezugssignal zu erzeugen.
Eine Aufbereitungsschaltung für die Bezugsimpulse ist vorgesehen, um Impulse konstanter Amplitude zuzuführen und Rauschen und Störimpulse
in der neuen Vorrichtung zu entfernen. Die Eingangsimpulse werden durch ein Netzwerk von Rieht- und Konstantstrom-Dioden
auf einen Vergleicher gegeben, der einen Steuerimpuls nur dann erzeugt, wenn das Eingangssignal einen Schwellwert überschreitet,
der einzustellen ist. Auf diese Weise wird das Eingangs
impuls signal in Form einer Folge von scharfen, gleichmäßigen
Impulsen erzeugt.
Eine digitale Kippschaltung ist für den Spektrumsanalyse-Betrieb vorgesehen. Die digitale Kippschaltung benutzt eine freilaufende
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elektronische Taktquelle, die Rechtecksignale mit einer von verschiedenen
gewählten Frequenzen erzeugt.. Das erzeugte Rechtecksignal wird in eine Kette von Impulsen umgeformt, die in elektronischen
Zählern gezählt und als feste inkrementelle elektrische
Ladungen an einen Kondensator gegeben werden. Auf diese Weise wird der Kondensator mit einer gleichmäßigen Geschwindigkeit
aufgeladen und seine Spannung wächst in gleichmäßigen Inkrementen. Die Spannung über dem Kondensator wird in einen entsprechenden
Strom umgeformt, der einen Signalgenerator steuert, der seinerseits ein Sägezahnsignal konstanter Amplitude mit einer Frequenz
erzeugt, die der augenblicklichen Ladung auf dem Kondensator entspricht. Einstelleinrichtungen sind innerhalb der digitalen Kippschaltung
zur Einstellung der minimalen und maximalen Werte des Kipphereiches vorgesehen.-
Geeignete Schaltereinrichtungen sind in der gesamten Vorrichtung' vorgesehen, um die mehrfache Benutzung der mehreren Baueinheiten
in den gewählten Betriebsarten zu ermöglichen. Mehrere Ebenen aufweisende Schalter und mechanisch miteinander gekoppelte Schalter
werden dabei vorzugsweise benutzt.
Geeignete Einstellungen für die X-Y-Werte eines XY-Koordinatenschreihers
sind in der Vorrichtung vorgesehen, damit die Bedienungsperson die neue Vorrichtung jeweils über die volle Skala
des Koordinatenpapiers innerhalb des Koordinatenschreibers, ausnutzen
kann.
Es wird ausdrücklich daraufhingewiesen, daß für die neuen Schaltungen
des aktiven Filters, des Sinus- und Kosinusgenerators zur Erzeugung der Sinus- und Kosinussignale aus einem Impulseingangssignals,
der Impulsformerschaltung zur Bildung klarer und scharfer Impulse, sowie der digitalen Kippschaltung, wie sie
- 10 50 9823/0706
in den weiteren Patentansprüchen angegeben sind, auch Elementjenschutz "begehrt wird, da diese neuen Schaltungen auch unabhängig
von einer Vorrichtung zur Erfassung der Amplitude urd Phasenbeziehung
von Schwingungssignalen, wie sie ebenfalls in den Ansprüchen
unter Schutz gestellt ist, angewendet werden können, um eine entsprechende Signalverarbeitung vorzunehmen.
- 11 509823/0706
Die .Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels näher"erläutert, lin einzelnen aeigen:
Fig. 1 eine Ansicht auf die Vorderseite eines Gehäuses für die neue Einrichtung, die Aiizeigeinstrumente, Einstellknöpfe
und Anzeigelampen, darstellt,
Fig. 1A eine Ansicht auf eine Seite des Gehäuses, die Eingangsund Ausgangsanschlüsse zeigt,
Fig. 1B eine Ansicht auf die andere Seite des Gehäuses, die ebenfalls
Eingangs- und Ausgangsanschlüsse zeigt,
Fig. 2 eine schematische Darstellung der neuen Einrichtung nach Art eines Blockschaltbildes,
Fig. J ein Blockschaltbild der synchronen FiIterschaltung,
Fig. 4- eine typische Durchlaßkurve eines aktiven Filters,
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines herkömmlichen Einpol-Filters,
I ■
Fig. 6 eine schematische Darstellung des aktiven Filters innerhalb
des synchronen Filters,
Fig. 7 eine schematische Darstellung einer Auswuchtanordnung
zur Verbindung mit der neuen Einrichtung, die einen . ■ Rotor und Signalaufnehmer zeigt,
Fig. 8 eine schematische Darstellung einer das Schwingungεsignal
aufbereitenden Schaltung,
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_ 12 -
Eig. 9 eine schematische Darstellung eines Impuls-Sinus- und
Impuls-Kosinus-Generators,
Fig. 10 eine schomatische Darstellung des synchronen Filters der
Fig. 3 mit näheren SchaltungGeinzelheiten,
Fig. 11 eine schematische Darstellung einer das Impulssignal
aufbereitenden Schaltung,
Fig. 12 eine Reihe von phasenmäßig ausgerichteten Signalformen, die bestimmte Signale innerhalb des in Fig. 9 dargestellten
Impuls-Sinus- und Impuls-Kosinus-Generators zeigen,
Fig. 13 eine typische Aufzeichnung, die bei der Spektrumsanalyse
eines mit 1150 U/Minuten sich drehenden Lüfters erhalten
wird,
Fig. 14 eine Aufzeichnung, die erhalten wird, wenn die Einrichtung
im Hachfölgebetrieb benutzt wird, die die Phasen- und
Amplitudenerscheinungen bei dem Rotor eines Elektromotors zeigt,
Fig. 15 eine schematische Darstellung eines digitalen Kippgenerators
zur Erzeugung eines einen linearen Frequenzanstieg bewirkenden Kippsignals, das beim Spektrumsanalysebetrieb
der neuen Einrichtung benutzt wird,
Fig. 16 eine schematische Darstellung einer Schalterebene eines mehrere Schalterebenen aufweisenden Schalters,
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Fig. 17 eine schematische Darstellung einer Schaltung .zur Erzeugung
eines eine konstante Amplitude aufweisenden Eeentecksignals,
das unabhängig von der Frequenz des Eingangssignals ist, .
Fig. 18 eine schematische Darstellung der in Fig. 2 gezeigten Fehler-Gatt einschaltung,
Fig. 19 eine Reihe phasenmäßig ausgerichteter Signalformen, die
die zu Fig. 18 gehörenden Signale angeben,
Fig. 20 eine grafische Darstellung des Ausgangssignals des digitalen
Kippgenerators,
Fig. 21. eine schematische Darstellung einer bei der neuen Einrichtung
benutzten Phaseneinsteilschaltung und
Fig. 22 eine schematische Darstellung einer Filter-Überlasbschaltung.
Fig. 1 zeigt die Vorderseite einer bevorzugten Ausführung eines
Schwingungsspektrum-Analysegerätes nach der neuen Einrichtung..
Bei der Erläuterung der Vorderseite wird die Arbeitsweise des Gerätes klar werden, so daß die. ausführliche Beschreibung der Schaltung
damit vereinfacht wird.
Das Gerät weist ein Amplitudenmeter 10, ein Frequenzmeter 11 und ein Phasenmeter 12 auf. Das Amplitudenmeter hat eine Anzahl von
Skalen, die lineare Skalen 13 und 14 umfassen, die zusammen mit
den Anzeigen eines Amplitudenbereichs- und Vervielfacherschalters 15 abzulesen sind. Die Zahlen, die in den einzelen Drehsteilungen
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des Schalters 15 erscheinen, entsprechen den Worten eines vollen Ausschlags des Amplitudenmeters 10 auf den Skalen 15 und 14. Eine
zusätzliche Skala 16 ist zur logarithmischen Anzeige von Amplituden
vorgesehen.
Das Frequenzmeter 11 weist eine einzige Skala auf, die von O bis
etwa 600 Einheiten reicht. Diese Skala 17 wird zusammen mit der Einstellung eines einen Frequenzbereich angebenden Schalters 17
abgelesen. Die Anzeigebereiche entsprechen den in den einzelnen
Drehstellungen des Schalters 17 angegebenen Werten.
Das Phasenmeter 12 hat zwei Skalen, von denen die'Skala 18 von O
bis 180° und die Skala 19 in der entgegengesetzten Richtung von
180° bis 560° reicht. An der linken Seite des Phasenmeters 12 sind Anzeigelampen 20 und 21 vorgesehen. Die Anzeigelampen 20 und 21
sind vorzugsweise in der gleichen Farbe, z.B. rot und blau, wie die Beschriftungen auf den entsprechenden Skalen 18 und 19 des
Phasenmeters vorgesehen. Die·Anzeigelampen 20 und 21 dienen zur
Auflösung der Doppeldeutigkeiten, die beim Ablesen der Skalen auftreten würden. Direkt ablesbare Phasenmeter des hier benutzten
Typs sind im einzelnen in der US-Patentanmeldung Ser.No. 217 165
beschrieben. I
Ein herkömmlicher Kippschalter 22 ist für die Ein-Aus-Schaltung
des Gerätes vorgesehen.
Da das Gerät mit einer Vielzahl von Eingangssignal-Umformereinrichtungen,
wie seismischen, kon*taktlosen und Beschleunigungen messenden Aufnehmern benutzt werden kann, ist ein Aufnehmer-Wahlschalter
23 mit einer Anzahl von Drehstellungen vorgesehen, die eine Ge-
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schwindigke:ü".s aufnahme mit einer Ausgabe von 1^u eines Schwingungsaurjschlages"
oder in "Schwingungsaus schlag in Zentimetern pro Sekunde"
angehen. Zusätzliche Urehstellungen können-für einenBeschleunigungsaufnehmer
mit Angaben in Zentimetern pro Sekunde Geschwindigkeit oder in g der Beschleunigung vorgesehen sein.
Ein Funktionssehälter wird zusammen mit einem Einstellknopf 24-zur
Wahl der Betriebsweise der Einrichtung mit einer Anzahl von Drehstellungen für den Prüfbetrieb, den Auswuchtbetrieb, den
Folgebetrieb, den Geschwindigkeitsbetrieb ohne Filter, den Frequenzbetrieb
ohne Filter und den Spektrumsanalysebetrieb benutzt. Ein zusätzlicher Kippschalter 25 gehört zu dem Spektrumsanalysebetrieb
und wählt den automatischen oder Handbetrieb aus.
Wenn das Gerät zusammen mit einem X-Y-Koordinatenschreiber benutzt
wird, hat ein Schreiber-Funktionsschalter 26 drei Drehstellungen,
die die Nullabgleich^-, Vollskalenabgleichs- und die
Betriebsstellung sind. Eine Anzeigelampe 27 ist zur Anzeige der Einschaltung des Koordinatenschreibers vorgesehen. Die Anzeigelampe
2? ist im Knopf eines Kicksetζschalters 28 vorgesehen, der
den Koordinatenschreiber in seine Nullstellung zurückführt und auch seine Aufzeichnung beginnt.
Zur Spektrumsanalyse sind ein Minimalfrequenz-Schalter 29 und ein
Maximalfrequenz-Schalter 30 vorgesehen, um die Startfrequenz und die Endfrequenz für eine gewählte Spektrumsanalyse vorzusehen. Ein
von Hand betätigbarer Abgleichknopf 31 ist zum Abgleichen des aktiven Filters bei irgendeiner bestimmten Frequenz innerhalb des
bereits durch die Stellung des Frequenzbereichsschalters 17 vorgewählten Frequenzbereichs vorgesehen. Ein Phaseneinstellknopf 32
- 16
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ermöglicht eine geeignete Angabe der Nullphase für Bezugswertfc-st-·
Stellungen,, Der Phaseneinotellknopf 32 ist über den genanten 360'--Bereich
des Phasenmeters 12 wirksam. Der Phaseneinstellknopf 32
erlaubt eine relative Ablesung des Phasenmessers durch Einstellung irgendeines geeigneten Startpunktes. Dabei ist es üblich, Hauptphasenwinkel
von O0, 90°, 180°, 270° zur Aufstellung von Vektordiagrammen
beim Auswuchten zu benutzen.
Ein Bezugswert-Einstellknopf 33 bildet eine Einrichtung zur Einstellung
des Bezugswertpegels, um die beste Ansteuerung zu ermöglichen, wenn die Unterschiede zwischen den verschiedenen Eingangspegeln der unterschiedlichen Typen von Bezugswertaufnehmern, das
Rauschen oder andere aufnehmer-typische Paktoren verglichen werden,
die das periodische Eingangssignal beeinflussen könnten und Probleme oder Schwierigkeiten bei der Auswahl eines geeigneten Aufnehmer-Ansteuerelementes
auftreten können.
Eingangs- und Ausgangs-Verbindungen
Die Eingangs- und Ausgangs-Verbindungen sind vorzugsweise auf einer
oder beiden Seitenwänden des Gehäuses des in Pig. 1 gezeigten Gerätes
vorgesehen. Eine solche Seitenfläche ist in Pig. 1A und die andere in Pig. 13 dargestellt. Typische, in Pig. 1 gezeigte Eingangssignal-Anschlüsse
umfassen: Einen Oszillographen-Eingang 34,
der ein ungefiltertes Schwingungssignal zur optischen Darstellung
auf einem Oszillographen abgibt. Ein Bezugswertausgangssignal-Anschluß
35, der ein Sinussignal konstanter Amplitude als Bezugssignal mit einer genauen Bezugssignalfrequenz abgibt. Das Bezugssignal ist beim Auswucht- und Nachfolgebetrieb verwendbar. Ein
Frequenzausgangssignal-Anschluß 36 gibt ein Rechteckssignal konstanter Amplitude mit der von einem Bezugswertsignal angegebenen
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Frequenz ab. Das Frequenzausgangssignal wird dann benutzt, wenn
externe digitale Frequenzmesser in Verbindung mit dein neuen Gerät
benutzt werden. Ein .Amplitudenaufzcichnungs-Anschluß 37 gibt
ein Gleichspannungssignal ab, das proportional dem Logarithmus
der Eingangssignalamplitude ist. Dieses Signal ist bei der Erstellung einer Dezibelaufzeichnung zu benutzen» Ein Amplitudenlinear-Anschluß
57 gibt ein Gleichspannungssignal ab, das eine lineare Funktion der Amplitude des Schwingungssignals ist. Dieses
Amplitudenlinearsignal wird zur Erstellung einer Gesamtaufzeichnung
der Schwingungen benutzt. Dieses Signal entspricht außerdem den gefilterten Signalen.
Ein Frequenz-Anschluß 39 gibt ein Gleichstromsignal ab, das eine
lineare Funktion der augenblicklichen Frequenz ist. Dieses Frequenzsignal wird zum Antrieb der X-Achsenablenkung. eines X-Y-Koordinate.nschreibers
benutzt. Ein Phasen-Anschluß 40 gibt eine Gleichspannung ab, die eine lineare Funktion der augenblicklichen
Phasenbeziehung zwischen dem Bezugswert-Ansteuersignal und den UuI!durchgangen des Schwingungssignals ist. Eine HuIlgrad-Ablesung
auf dem Phasenmeter 12 entspricht einem Null-Ausgang am Phasen-Anschluß
40. Ein voller Skalenausschlag auf dem Phasenmeter 12 entspricht einer maximalen Gleichspannung am Phasen-Anschluß 40,
die gewöhnlich 3»6 Volt beträgt. Ein Bezugssignaleingangs-Anschluß
41 ist zur Aufnahme von Impulssignalen von einem elektromagnetischen
oder fotoelektrischen Bezugswertaufnehmer vorgesehen. Ein Speisespannung-Anschluß
42 ist zur Aufnahme der elektrischen Speisespannung für den Betrieb des Gerätes vorgesehen. Ein Federanhebsignal-Anschluß
43 ist zur Aufnahme eines Federanheb-Kabels eines Koordinatenschreibers
vorgesehen. Eine bevorzugte Ausführungsform des neuen Gerätes weist eine interne Schaltung zum automatischen Anheben
und Einschalten einer Aufzeichnungsfeder auf.
- 18 -
509823/07^06.
Wie in Fig. 1B gezeigt ist, sind verschiedene Schwinf3ungsaufnehmed:·-
Eingangsaiißchlüsae 60, 61 vorgesehen, um einen Stecker.von einem
Schwingungsunifοrmer aufzunehmen. Ein Schwingungssignal-Eingangsan™
Schluß 60 ist zur Aufnahme- eines Schwingungssignals von einem Beschleunigungsumformer
vorgesehen. Der andere Schwingungssignal-Eingangsanschluß
61 ist zur Aufnahme eines seismischen Schwingung?:-
signals vorgesehen. Empfindlichkeitseinstellknöpfe 44 und 45 sind zur Einstellung der genauen Empfindlichkeit des Sehwiugungssignals
vorgesehen, das jeweils an die Eingangs-Anschlüsse 60, 61 gegeben wird. Die Empfindlichkeitseinstellknöpfe 44 und 45 stellen ein
Potentiometer ein, um die erforderliche genaue Empfindlichkeit
entsprechend des jeweils eingeschalteten Schwingungsumformers einzustellen.
In Fig. 7 ist eine Gesamtanordnung in Verbindung mit dem neuen Gerät
in allgemeiner Form dargestellt. Ein Rotor 50 ist drehbar auf
einer Welle 51 gelagert, die in Lagern 52 gelagert ist und eine
Keilnut 53 aufweist. Ein elektromagnetischer Umformer 54- erzeugt
an einem Anschluß 55 ein elektrisches Schwingungssignal, das den
augenblicklichen mechanischen Schwingungen des Lagers 52 entspricht.
Der Umformer 54- kann ein seismischer Generator der in
der US-PS 3 157 852 beschriebenen Art sein, der ein Signal erzeugt,
das der augenblicklichen Geschwindigkeit des Lagers 52 proportional ist. Der Umformer 5^ kann ein Beschleunigungsmesser
sein, der ein Schwingungssignal erzeugt,- das der augenblicklichen Beschleunigung des Lagers 52 entspricht. Der Umformer 54- kann auch
ein berührungsloser Fühler der in der US-PS 3 521 158 beschriebenen
Art sein, der ein Signal erzeugt, das proportional der augenblicklichen Auslenkung des Lagers 52 ist. Unabhängig von der Art des
benutzten elektromagnetischen Umformers 5^ wird ein der Schwingung
entsprechendes Signal an einen Anschluß 55 gegeben, das im weiteren als Schwingungssignal bezeichnet wird.
- 19 50 9823/0706 BAD ORIGINAl,
Ein zweiter Signalgenorator 56 erzeugt ein Impulssignal für jede
Umdrehung des Rotor« 50 und erzeugt dieses "bei der gleichen Winkel™
Drehstellung des Eotors 50 für jeden Umlauf. Bei einer typischen
Ausführungsform ist der Umformer 56 ein "berührungsloser Umformer,
der auf den Vorbeilauf der Keilnut 53 in unmittelbarer Nachbarschaft
zur Führerspitze.des Umformers 56 anspricht. Auf diese Weise
wird bei jeder Umdrehung des Eotors 50 ein Impuls vom Umformer 56.
erzeugt und an ö.en. Bezug-swertanschluß 57 in dem Augenblick gegeben,
wenn sich die Keilnut 53 in unmittelbarer Nachbarschaft des Umformers
56 befindet. Andere Umformer können fotoelektrisch auf
einen hellen Fleck oder einen dunklen Fleck ansprechen, der an einer einzelnen Stell'e auf dem Umfang des Eotors 50 oder der Welle
51 vorgesehen ist. Die beiden Signale an den Anschlüssen 55 und 57
sind die Eingängssignale für das neue Gerät.
Das Gesamtgerät wird in Verbindung mit Fig. 2 erläutert, wo das Schwingungssignal vom in Fig. 7 gezeigten Anschluß 55 an. einen
Schwiiigungssignal-Eingangsanschluß 60 oder 61 in Abhängigkeit davon
gegeben x^ird, ob da's Schwingungssignal ein seismisches, ein
Auslenlcungs- oder ein Beschieunigungs-Signal ist. Beschleunigungssignale werden an den Anschluß 61 gegeben. Das der Geschwindigkeit
der Auslenkung entsprechende Schwingungssignal wird an den Anschluß
60 gegeben. Diese Anschlüsse 60, 61 entsprechen den Eingangs-Anschlüssen 60, 61, die in Fig. 1B.gezeigt sind. Ein Bezugswertsignal
vom in Fig. 7 gezeigten Anschluß 57 wird an einen Bezugswert-Eingangsanschluß
62 in Fig. 2 gegeben. Der Bezugssignal-Singangsanschluß 62 entspricht dem Eingangs-Anschluß 41 in Fig. 1A.
- 20 -
509823/0706
Das Bezugssignal am Anschluß 62 wirkt über einen Kanal 63, der
im oberen Teil der Fig. 2 gezeigt ist. Die Schwingungs-Eingangssignale
der Eingangs-Anschlüsse 60, 61 wirken auf. einen Schwingungssicnalkanal
6A-, der im unteren Teil der Fig. 2 gezeigt ist.
Bei dem neuen Gerät wird das Impuls-Bezugs signal vom Eingang sarischluß
62 zur Erzeugung zweier genauer Bezugssignale benutzt, von denen eines ein Sinussignal gleicher Frequenz des Impulssignals
ist, das an den Eingangsanschluß 62 gegeben wird. Das Sinussignal
hat die gleiche Phase wie die Impulse, d.h. jedes Auftreten eines Impulses fällt mit einem Nulldurchgang des erzeugten Sinussignals
zusammen. Das zweite von dem Impulssignal am Anschluß 62
abgeleitete Signal ist ein Kosinussignal gleicher Eigenschaften wie das abgeleitete Sinussignal, das genau um 90° gegenüber dem
Sinussignal versetzt ist. Diese zwei abgeleiteten Signale werden in dem Bezugssignal-Kanal 63 erzeugt und als Vervielfachersignale
in dem Schwingungssignal-Kanal 64· benutzt.
Der Bezugssignal-Kanal 63 wird in Verbindung mit den in Fig. 12
gezeigten Signalformen beschrieben, die in den verschiedenen Stufen des Bezugssignal-Kanals 63 auftreten.
Eine Anzahl von Schaltern wird in der Schaltung benutzt, um die Beziehung verschiedener Bauteile zu zeigen, wenn das Gerät für
verschiedene Betriebsweisen benutzt wird. Ein solcher, mehrere Stellungen aufweisender Schalter ist mit dem Bezugszeichen 65
bezeichnet und entspricht dem Funktionsschalter 24. Dieser mehrere Stellungen aufweisende Schalter 65 ist in Fig. 2 mit 65A und
65B im Bezugssignal-Kanal 63 und mit 65C, 65D und 65E im Schwin-
— 21 —
509823/0706
gungssignal-Kanal 64 bezeichnet. Dieser Schalter 65 erscheint auch
in anderen Figuren. .In jedem Fall hat der Schalter 65die in Fig.
gezeigten Merkmale und umfaßt einen Kontaktarm 66-, der mit einem Ausgangsanschluß 67 und sechs Anschlüssen 68, 69, 70, 71» 72, 73
zu verbinden ist, die sechs verschiedenen Schaltstellungen des Funkt ions s ehalt er s 24 in Fig. 1 zugeordnet sind, nämlich
68 - der Prüfstellung,
69 - der Auswuchtstellung,
70 - der Nachfolgestellung,
71 - der Stellung Geschwindigkeit bei ausgeschaltetem Filter,
72 - der Stellung Frequenz bei ausgeschaltetem Filter und
73 - der Stellung Spektrumsanalyse.
Alle Teile des Schalters 65 sind mechanisch in einem mehrere
Ebenen enthaltenden Schalter zusammengefaßt, so daß die Stellung des Funktionsschalters 24 in Fig. 1 den Schaltarm 66 mit einem
identischen Anschluß in jeder der Ebene des Schalters 65 in Verbindung
bringt.
Ein Schalter 74' in dem Bezugssignal-Kanal der Fig. 2 entspricht
dem· Aufzeichnungs-Schalter 26 der Fig. 1, wobei der Anschluß 75 der Betriebsstellung, der Anschluß 76 der Abgleichestellung für
den vollen Skalenausschlag und der Anschluß 77 der Abgleichsstellung
für den Kuliausschlag entsprechen. Es ist zu erkennen, daß die Anschlüsse 76 und 77 miteinander verbunden sind.
Den Eingangsimpulsen am Bezugssignal-Anschluß 62 sind meist Rauschen
und St or impulse überlagert, die die erforderliche Genauigkeit
in dem neuen Gerät vermindern kann. Um diese Storimpulse auszuschließen
und die Impulse des Bezugssignals zu schärfen, ist eine
- 22 509823/0/05
Eingangsschaltung 78 vorgesehen, die später- im einzelnen "beschrieben wird. Das Ausgangssignal der Eingangsschaltung ?8 ist ein
sauberes Impulssignal A in ITig. 12, das an den Anschluß 79 und
auch einen Ausgangsanschluß 80 gegeben wird.. Das Impuls signal vom
Anschluß 79 wird an einen ersten Sägezahngenerator 81 gegeben, der eine mit einem jeden Impuls beginnend einen Kondensator ladende.
Schaltung ist. Die Ladung erfolgt über Konstantstrom-Dioden, so
daß die Ladegeschwindigkeit des Kondensators linear ist. Jeder Impuls verbindet den Kondensator über-einen ihm parallel geschalteten
Transistor mit Erde. Auf diese Weise hat das Ausgangssigna.1
des ersten Sägezahngenerators 81 die Signalform B in Fig. 12. Dieses Signal wird an einen gesteuerten Multivibrator*82 gegeben, der
ein Eecitecksignal konstanter Amplitude erzeugt, dessen positive
Flanke der negativen Flanke des Sägezahnsignals B entspricht. Das in Fig. 12 gezeigte, sich ergebende Rechtecksignal C wird vom Multivibrator
82 über einen elektronischen Schalter 83 an einen Integrator
84- gegeben, der ein in Fig. 12 gezeigtes Dreiecksignal D erzeugt. Das Dreiecksignal D hat eine den Impulsen des Eingangssignals A entsprechende Frequenz. Das Dreiecksignal D wird an einen
Sinussignalformer 85 gegeben, um das Signal D^ in ein simuliertes
Sinussignal K umzuformen, das an_einem Ausgangsanschluß 86 auftritt.
Um das entsprechende Kosinusäignal abzuleiten,wird das in Fig.
als Rechteckwelle G dargestellte Ausgangssignal des gesteuerten
Multivibrators 82 an eine Flip-Flop-Schaltung 87 abgegeben, die einen Einzelimpuls jedesmal dann erzeugt, wenn das Rechtecksignal C
einen Eulldurchgang hat. Das sich an der Flip-Flop-Schaltung 87
ergebende Signal, ist eine als Signalform E in FJg. 12 gezeigte Impulsfolge,
die positive Impulse hat, die den ursprünglichen Impulsen der Signalform A entsprechen, und außerdem negative Impulse hat,
die dem Mittelpunkt zwischen den Impulsen der Signalform A ent-
- 23 -509823/0706
~ 22 -
sprechen. Die Impulse der Signalform E werden gleichgerichtet, um
eine Signslform F zu erzeugen, die eine der Signalform A gleiche Impulsfolge bilden, die jedoch die doppelte Frequenz hat. Die Impulsfolge
F"wird an einen zweiten Sägezahngenerator 88 gegeben,
um das in Fig. 12 dargestellte Sägezahnsignal G mit einer Frequenz
zu erzeugen, die doppelt so groß ist wie die des entsprechenden Sägezahnsignals B. Das Sägeζahnsignal G wird an einen freilaufenden
Multivibrator 89 gegeben, der das Sägezahnsignal G in ein Rechtecksignal H konstanter Amplitude umformt, dessen positive Flanken den
negativen Flanken des Sägezahnsignals G entsprechen. Das Recht e'cksignal
H wird durch zwei geteilt, um ein Rechtecksignal I zu erzeugen, das die gleiche Frequenz wie das Rechtecksignal G hat, jedoch
um 90° gegenüber dem Rechtecksignal C versetzt ist. Das Rechtecksignal
I wird von einer Flip-Flop-Schaltung 90 an einen elektronischen
Schalter 91 und dann an einen Integrator 92 gegeben, der cfc
Rechtecksignal I in ein Dreiecksignal J umwandelt. Das Dreiecksignal
J wird in einem Sinussignalformer 93 zur Erzeugung eines Sinussignals
am Ausgangsanschluß 94- umgeformt. Das Sinussignal am Anschluß
94 kann daher als ein Kosinussignal betrachtet werden.
Die Funktion der elektronischen Schalter 83, 91 dient zur Umwandlung
der Rechtecksignale G und I in jeweils eine entsprechende
Frequenz habende Rechtecksignale, die eine Amplitude haben, die
der Frequenz des Rechtecksignals direkt proportional ist. Die
nachfolgende Integration der Rechtecksignale in den Integratoren
8A-, 92 erzeugt jeweils ein Dreiecksignal konstanter Amplitude, da
die Integratoren ein Ausgangssignal bilden, das in umgekehrter Beziehung zur Frequenz steht. Die Kombination eines elektronischen
Schalters und eines in Reihe geschalteten Integrators erzeugt daher als Ausgangssignal ein Sinussignal konstanter Amplitude von
einem Rechtecksignal konstanter Amplitude als Eingangssignal.
~ 24 509823/07 06
Die elektronischen Schalter 83, 91 erhalten dalier ein Gleichstromsignal,
das direkt proportional zur frequenz des ankommende21 Signals
ist. Das frequenzbezogene Gleichstromsignal für die elektronischen
Schalter 83, 91 wird in einem Frequenz-Spannungs-Umwandler
95 erzeugt, der ein Ausgangssignal an einen Gleichspannungsverstärker
96 gibt. Das Ausgangssignal des Gleichspannungsverstärker
96 steuert den- in Fig. 1 gezeigten Frequenzmeter 11. Die positiven
und negativen Werte des Gleichspannungssignals vom Gleichspannungsverstärker
96 werden über Leitungen 97, 98 an die elektronischen
Schalter 83, 91 gegeben,- wo die in Fig. 1? gezeigte Schaltung ein
Ausgangssignal erzeugt, das ein Rechtecksignal mit eine:? Amplitude
ist, die der Freqiienz des Eingangssignals direkt proportional ist.
Wie im einzelnen in Fig. 17 gezeigt ist, wird ein Rechtecksignal
konstanter Amplitude als Eingangssignal an den EingangsanschluS 99
über einen Kopplungskondensator 100.und über Widerstände 101, 102 an die Basis eines IWN-Transistors 103 und eines PNP-Transistors
104 jeweils gegeben. Die Emitter der Transistoren IO3, 104 sind
mit Erde verbunden. Die Kollektoren sind mit einem positiven Anschluß 105 und einem negativen Anschluß 106 jeweils- verbunden.
Eine positive Spannung wird an den positiven Anschluß 105 und eine
negative Spannung an den negativen Anschluß 106 vom in Fig. 2 gezeigten
Gleichspannungsverstärker 96 gegeben, wobei die Spannung des zugeführten Signals und der Anschlüsse 105, 106 der Frequenz
des Bezugssignals am Kontaktarm des Schalters 65B direkt proportional
ist. Das Eingangs-Rechtecksignal macht einen der Transistoren 103 während der einen Hälfte des Rechtecksignals leitend und
den anderen der Transistoren 104 während der anderen Hälfte des Rechtecksignals leitend. Das an den Anschluß ΙΟ? von derin Fig. 17
gezeigten Schaltung abgegebene Ausgangssignal ist daher ein Rechtecksignal
mit einer Amplitude, die in direkter Beziehung zur augenblicklichen Frequenz des Bezugssignals steht. Wird dieses Signal
- 25 509823/0706
von dem Ausgangsanschluß anschließend integriert, so hat das AusgangBsignal
des Integrators eine konstante, von der Frequenz unabhängige Amplitude. D.h.,· das vom Integrator abgegebene Dreiecksignal
hat eine konstante Spitzen-Spitzen-Amplitude. Bei der anschließenden
Signal formung in den Sinussigiialformon 85, 93 wird
ein gleichmäßiges Sinus- und Kosinussignal mit einer konstanten
Spitzen-Spitzen-Amplitude erhalten.
Das ]?requenz--SpaniTungs-Signal wird an einen Aus gangs ans chi uß 108
gegeben, der dem in" Fig. 1A dargestellten Frequenzbezugswert-Anschluß
39 entspricht.
Der Schwingungssignal-Kanal 64 empfängt ein ungefiltertes Wechselspannungssignal,
das der augenblicklichen Schwingung des zu untersuchenden Objekts entspricht. Das Signal wird an Eingangsanschlüsse
60, 61 gegeben und in der erforderlichen Weise aufbereitet, um • einem geeigneten Signalaufbereiter ein geeignetes Signal zuzuführen,
wie.dieses im einzelnen in Verbindung mit Fig. 8 erläutert ist. Der
Signalaufbereiter weist einen Integrator zum Integrieren eines Beschleunigungssignals
auf, um ein der Geschwindigkeit entsprechendes Signal, sofern dieses erforderlich ist, zu erzeugen, oder ein Geschwindigkeitssignal
zu integrieren, um ein auf die Auslenkung ansprechendes Signal zu erzeugen, wenn ein solches.gewünscht'wird.
Eine geeignete Betätigung von Schaltern erlaubt die Einschaltung oder die Umgehung des Integrators. Das sich ergebende ungefilterte
Wechselspannungssignal wird an einen Vorverstärker 113 gegeben. Dieses Signal wird unmittelbar über die Schalterebene. 65 C zu dem
Verstärker über einen Leiter 114 und über die Schalterebene 65D an ein Amplitudenmeter 10.gegeben, das dem in Fig. 1 gezeigten
Instrument entspricht. Das unmittelbare Schwingungssignal wird bei
- 26 509 8 23/07,06
_ 26 -
der Geschwindigkeits- oder der Frequenz-Betriebsweise mit ausgeschaltetem
Filter benutzt, wie sich dieses aus den ßckalterebenen
65G und 65I) ergibt.
Das ungefilterte YJe cn s el spannung s signal wird außerdem vom. Vorverstärker
113 über einen Leiter 115 an jeden Eingangsanschluß einen
Paares von Filterkanälen gegeben, die einen ersten Vervielfacher 116, ein aktives Filter 117, einen Gleichspannungsversbarker 118
und einen zweiten Vervielfacher 119 zur Bildung des ersten Kanals
sowie einen ersten Vervielfacher 120, ein aktives Filter 121, einen Gleichspannungsverstärker 122 und einen zweiten Vervielfacher
zur Bildung des zweiten Kanals umfassen. Die zuvor erzeiigten Sutjfsignale
gelangen von dem Sinusanschluß 86 an den ersten Vervielfacher
116 in dem ersten Kanal. Das Kosinussignal von dem Kosinusanschluß
94 wird an den ersten Vervielfacher 120 und den zweiten
Kanal gegeben. Das Schwingungseingangssignal, das über den Leiter 115 vom Vorverstärker 113 erhalten wird, kann durch den Ausdruck
sin (wt+0) dargestellt werden. Da die Sinus- und Kosinus-Signale von den Anschlüssen 86, 94 jeweils mit der gleichen Frequenz wt
vorgegeben werden, kann das Produkt aus beiden Signalen durch die Multiplikationsschaltung bzw.,den Vervielfacher 116 ausgedrückt
werden durch: cos "2 - cos (~~2 ). Wird dieses Signal durch ein
aktives Tiefpaßfilter 11? hindurchgegeben,, so fällt der die doppelte
Frequenz angebende Ausdruck cos ( 2 ) heraus und das Ausgangssignal des aktiven Tiefpaßfilters ist ein Signal mit dem Wert
cos 2, d.h. ein Gleichspannungssignal. Dieses Gleichspannungssignal
wird in einem Gleichspannungsverstärker 118 verstärkt und an den zweiten Vervielfacher 119 abgegeben, wo es mit einem zweiten
Sinussignal multipliziert wird, das über einen Leiter 124 von einem Sinus-Kosinus-Generator 125 abgegeben wird. Die Frequenz
des Sinussignals auf dem Leiter 124 muß nicht die gleiche wie
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die Bezugsfrequenz sein. 1st das Sinussignal auf dem Leiter 12A-das
gleiche wie das Bezugssignal, dann haben die^s^ch am Vervielfacher
119 ergebenden Signale die Funktion sin A-
Im zweiten Kanal wird das Eingangssignal sin (wt+Q) mit dem Kosinus-Signal
vom Kosinusanschluß 94- multipliziert. Las Aus gangssignal
des ersten Vervielfachers 120 hat daher die Funktion
sin ~2 + sin (2wt+Q). Wird dieses Signal durch ein aktives Tiefpaßfilter
121 abgegeben, so fällt der die doppelte Frequenz aufweisende Signalanteil heraus und das sich ergebende Signal ent-'
spricht einem Gleichstrom mit dem Wert sin "2. Dieses Signal wird in einem Gleichspannungsverstärker 122 verstärkt und an einen
zweiten Vervielfacher 123 gegeben, der außerdem ein Kosinus-Signal vom Sinus-Kosinus-Generator 125 über einen Leiter 126 erhält. Das
Ausgangssignal drcsQZweiten Vervielfachers 123 hat daher den Wert
sin A- - sin A- . Die Aus gangs signale der zwei Vervielfacher
119, 123 werden in einem Addierer 427 zur Erzeugung eines Ausgangssignals
mit dem Wert sin ( 2 ) zusammengefaßt. Dieses Signal unterscheidet sich von dem Eingangssignal auf dem Leiter 115 dadurch,
daß alle Interferenzsignale entfernt wurden und die Amplitude
der gewählten Frequenz wt^bei der die Tiefpaßfilter 117, 121 abschneiden,
die Hälfte der Amplitude des entsprechenden Frequenzsignals
vom Eingangsleiter 115 ist.
Im anderen Fall, bei dem der Sinus-Kosinus-Generator 125 ein hochfrequentes
Trägersignal erzeugt, ist das Ausgangssignal der Addierschaltung
am Ausgangsanschluß 128 ein moduliertes Signal mit einer Trägerfrequenz entsprechend der Frequenz des Sinus-Kosinus-Generators
125 und mit einer Grundfrequenz v/t. Eine anwendbare Modulationsfrequenz für den Sinus-Kosinus-Generator 125 liegt bei einem
KHz. ~ ■ '
- 28 509823/0706
Das Ausgangssignal am Anschluß 128 kann nach seiner Gleichrichtung
unmittelbar an den Aufzeichnungsverstärker 129 gegeben, werden, dor
die Anzeige des Araplituderimeters 10 in Fig. 1 nach Maßgabe der
Skala 16 antreibt. Das gleiche Signal kann an einen Ausgangaanschluß
1J0 gegeben werden, der dem Amplituden-Aufzeichnungsausgangsanschluß
37 in. Fig. 1A entspricht. Das Signal wird außerdem
vom Anschluß 128 über die Schalterebene 25D an das Aiuplitudenmeter
10 gegeben, wenn der "Funkt ionswähl er 24 in Fig. 1 den S ehalt er 65
in die Prüfstellung, die Auswuchtstellung,'die Nachfolgestellung
oder die Stellung für die Spektrumsanalyse verstellt hat. Das Signal
wird außerdem-vom Ausgangsanschluß 128 an die Phasenmeter-Schaltung
131 gegeben, die ihrerseits das Phasenmeter 12 und die
Schaltung 132 für die Anzeigelampen 20 oder 21 in Fig. 1 ansteuert und außerdem ein Ausgangssignal an einem Anschluß 133 bewirkt, das
an dem Phasenaufzeichnungs-Anschluß 40 in Fig. 1A benutzt werden kann. Das an den Anschluß 128 gegebene Signal wird außerdem an
einen Leiter 134 und einen Amplitudenausgangs-Anschluß 135 gegeben,
der dem linearen Amplitudenaufzeichnungs-Anschluß 38 in Fig. 1A
entspricht.
Der Sinus-Kosinus-Generator 125 gibt ein Signal über die Schalterebene 65E an eine in Fig. 21 näher dargestellte Phaseneinsteilschaltung
58 ab. Die Phasenzuordnung des vom Sinus-Kosinus-Generators
125 an die Phaseneinsteilschaltung 58 abgegebenen Signals ist
zufällig, so daß die Möglichkeit einer Phaseneinstellung erforderlich ist. Die Phaseneinstellung wird durch Drehung des Phaseneinstellknopf
s 32 erreicht, der in Fig. 1 dargestellt und auch in den Fig. 2 und 21 schematisch gezeigt, ist. Das Aus gangs signal von der
Phaseneinsteilschaltung 58 ist lediglich das Sinussignal vom Sinus-Kosinus-Generator,
das in seiner Phase über einen Bereich von 0 bis 360° verschoben ist. Das an einen Anschluß 59 gegebene phasenverschobene
Signal wird ein Bezugssignal in der Phasenschaltimg 131,
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wo es mit d-em Signal vom Ausgangsanschluß 128 verglichen wird. Der
Phaseneinstellknοpi' 32 erlaubt der Bedienungsperson, das Arbeiten
der Phasenineterschaltung im Prüfbetrieb zu prüfen und ermöglicht
eine Phasenablesung, wenn das Gerät im Auswuchb- und im Folgebetrieb
arbeitet. Es ist darauf hinzuweisen, daß das Pliasenmeter
während des Frequenz— und des Geschvrindigkeits-Betriebn mit ausgeschaltetem
Filter und während des Spektrumsanalyse-Betriebs abgeschaltet ist.
Spektrumsanalyse-Betrieb
Wie sich weiterhin aus Fig. 2 ergibt, ist beim Spektrumsanalyse-Betrieb
des neuen Gerätes das Bezugssignal vom Bezugssignaleingangsanschluß
62 nicht erforderlich. Anstelle dieses wird ein Kippsignal für die Frequenz benutzt. Das Frequenz-Kippsignal wird
in einer digitalen Kippschaltung 136 erzeugt, das ein die Frequenz steuerndes Signal für einen linearen Frequenzanstieg ist, wodurch
das Bezugssignal für den Spektrumsanalysebetrieb keine Beziehung
zur augenblicklichen Geschwindigkeit des geprüften Objektes mehr hat, stattdessen aber eine durch die digitale Kippschaltung 136
eingestellte, gleichmäßig·ansteigende Frequenz aufweist. Das Kippsignal
wird durch eine Spektrumsanalyseschaltung 137 an Anschlüsse 76, 77 des Schalters 74- und außerdem an einen Anschluß der Schalterebene 65A für den Spektrumsanalysebetrieb abgegeben. Beim Spektrumsanalysebetrieb
wird daher das digitale Kippsignal an die Eingangsschaltung 78 und über die das Sinus- und Kosinus-Signal erzeugende
Schaltung des Bezugskanals 63 gegeben, um an den Anschlüssen 86,
94- Sinus- und Kosinus-Signale zu erzeugen, die die gleiche augenblickliche
Frequenz haben wie die linear mit der Spektrumsanalyse ansteigende Frequenz.
- 30 -
509823/0706.
Mit der digitalen Kippschaltung 1^6 ist außerdem ein Anschluß 1J8
für das Ausgangssignal zum Anheben der Feder verbunden, der dem.
Ausgangs-Anschluß 43 der Fig. 1A entspricht. Der Federanheb-Anschluß
Ί58 gibt ein Signal zum Beginn und Ende der aktiven Aufzeichnung
von Information in einer später noch näher beschriebenen
Weise ab.
Ein weiterer Eingangs-Anschluß 139 gibt ein Bezugswert-Eingangssignal
ab, das von der Speisespannung.-an den Prüfanschluß der
Schalterebene 65A des Betriebswahlschalters gegeben wird. Dieses
Prüfsignal hat gewöhnlich eine Frequenz von 60Uz und kann zur Prüfung der Genauigkeit und des Abgleiche dec, Frequenzmeters benutzt
werden.
Im Bezugswert-Kanal 63 befindet sich außerdem eine Fehlergatterschaltung
140, die das Ausgangssignal des Flip-Flop-Verstärkers 90 und das Ausgangssignal des Multivibrators 82 vergleicht, um
Zufälligkeiten bei den sich an den Anschlüssen 86, 94 ergebenden
Sinus- und Kosinus-Signalen zu verhindern. Die Fehlergatterschaltung
140 benutzt logische Elemente, um eine geeignete Angabe der Sinus- und Kosinus-Signale an den Anschlüssen 86, 94 sicherzustellen.
Das neue Gerät benutzt aktive Filter in den Schwingungssignal-Kanälen,
wie die Elemente 117, 121. Bisher wurde die Filterung als ein Kompromiß zwischen der Schärfe der Sperrcharakteristik
und der erforderlichen Einstollgeschwindigkeit durchgeführt. Die
bisher erhältlichen Filter erforderten etwa eine Verzögerung von 1 Sekunde für jeden "Pol" der Auflösung. Ein "Pol" der Auflösung
entspricht einem Sperren von etwa 6 Dezibel pro Oktave. Eine "Zwei-Pol"-Auflösung würde daher eine Zeitverzögerung von etwa
- 31 50982 3/0706
2 Sekunden erfordern. Eine "Vier-Pol"-Auflösung würde daher eine
Zeitverzögerung von etwa 4- Sekunden erfordern. Bei den bisherigen
Filtern war es daher nicht möglich, eine ausreichend scharfe
Sperrcharakteristik in der Zeit zu erreichen, die durch ein schnelles Kippen mit einer schnellen digitalen Kippschaltung zu erreichen
ist.
In Fig. 5 ist eine typische schematische Darstellung eines einpoligen
Filters bekannter Art gezeigt. Das in Fig. 5 gezeigte Filter
weist Eingangsanschlüsse 141 und Ausgangsanschlüsse 14-2 auf. Ein Widerstand 14-3 verbindet einen Eingangsanschluß mit einem* Ausgangsans'chluß.
Ein Kondensator 14-4- ist über die Aus gangs anschlüsse
142 geschaltet.. Dieses sogenannte einpolige Filter erreicht eine
Sperrcharakteristik von etwa 6 Dezibel pro Oktave. V/erden zwei von
den in Fig.5 gezeigten Filtern in Keine geschaltet, d.h. die Eingangsanschlüsse
141 eines solchen Filters mit den Ausgangsanschlüssen 14-2 eines weiteren solchen Filters verbunden, so ergibt sich
eine Sperrcharakteristik von etwa 12 Dezibel pro Oktave, obwohl sich die Ansprechzeit verdoppelt.
Das sychrone Filter bei dem neuen Gerät ergibt ein einem Vierpol-Filter
hinsichtlich der Sperreigenschaften gleichwertiges Filter, behält jedoch die Ansprechzeit eines Zweipol-Filters bei. Die Schaltung
ist .im einzelnen in Fig. 6 dargestellt, wo das aktive Filter einen Eingangs ans chluß 14-6 und einen Aus gang saus Schluß 14-7 hat. Das
Filter hat zwei Stufen, wobei der Ausgangsanschluß 14-8 der ersten
Stufe dem Eingangs ans chluß der zweiten Stufe entspricht. Die zwei
Stufen sind einander gleich. Jede Stufe weist" einen V/iderstand 14-9, einen Gleichspannungs-Sperrkondensator 150 und einen mit diesem verbunden
Operationsverstärker 151 auf. Der Ausgang des Operationsverstärkers
151 ist über einen Widerstand 152 auf den Eingang des Ver-
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stärkers rückgekoppelt. Das Ausgange signal dee Operationsverntär-kers
wird an einen Koppelkondenr.ator 153 zum AusgangGenschluß 1<Ί8
bzw. 147 gegeben. Dadurch, werden dio Gleichstromkotnponenten des
an -den Anschluß 146 gegebenen Signale unmittelbar durch die Schaltung
an don Ausgnngsanschluß 147. Die iirellige Spannung am Anschluß
146 wird invertiert und in einem Operationsverstärker verstärkt, um eine scharfe Auslösimg au bewirken. Die Sperreigenschaften
des sich ergebenden aktiven Filters kann in Fig. 4 erläutert
werden, die eine mit steilen Seitenflanken versehene Durchlaßkurve auf Jeder Seite der Abgleichefrequenz f0 zeigt. Dieses
extrem scharfe Ansprechen wird auch als ein "Butterworth-An~ sprechen" bezeichnet. Dieses scharfe Ansprechen ermöglicht der
Anordnung^die gewünschten elektrischen Signale voneinander zu
diskriminieren, unabhängig von der Gegenwart erheblicher Interferenzsignale mit Frequenzen, die den gewünschten Frequenzen dicht
benachbart sind.
509823/0 7 06 BAD
Aus Fig. 10 ist zu ersehen., daß die aktive Filterschaltung
mehrere Paare einzelner aktiver Filter, nämlich 117Λ und II7A1,
II7B und II7B·, 117G und 117C sowie II7D und II7D1 ujt-faßt* Jedes
Paar.von aktiven Filtern hat eine andere Sperrcharakteristik.
Aus Fig. 10, die eine etwas detailiertere Darstellung der in Fig. 3 gezeigten Schaltung ist, ist zu erkennen, daß die verschiedenen
.Schalterebenen 160 dem in Fig. 1 dargestellten
Frequenzbereich-Wähler 17 entsprechen. Die Schalterebenen 160
bilden die Schalteranordnung zur Einschaltung der. aktiven Filter.
Jede Schalterebene 160 weist vier Eingangsanschlüsse auf, die
einem der möglichen Frequenzbereiche des synchronen Filters zugeordnet sind. Jede Schalterebene 160 xfeist außerdem einen
Eontaktarm und einen Ausgangsanschluß auf. In Fig. 10 sind
die Schalt er ebenen mit 16.0A, 160B, 160C und 160D bezeichnet.
In Fig. 10 sind außerdem Schalterebenen 6^F und 65& des in
Fig. 1 dargestellten Betriebsarten-Vahlschalters 24 gezeigt.
Das Eingangssignal wird über einen Leiter'115 an die zwei
Kanäle des in Fig. 10 dargestellten aktiven Filters gegeben. Selbstverständlich ist der untere Kanal identisch zum oberen
Kanal aufgebaut. Es ist ein wichtiges Merkmal, daß die Bauteileigenschaften der beiden Kanäle des aktiven Filters einander
identisch sind.
ι
Das Eingangsschwingungssignal wird an einen Vervielfacher 116 gegeben, der außerdem vom Anschluß 86 ein Sinussignal erhält. Das Ausgangs'sigrial des Vervielfachers 116 wird an ein ausgewähltes von vier möglichen aktiven Filtern II7A, II7B1 117C und II7D gegeben. Jedes aktive Filter entspricht der in Fig. 3 gezeigten Schaltung. Die aktiven Filter haben einen relativ niedrigen Frequenzbereich II7A und einen-relativ hohen Frequenzbereich II7D mit zwei dazwischenliegenden Frequenzbereichen 117B und 117c. Befindet sich der Kontaktarm des Schalters I60 in seiner
Das Eingangsschwingungssignal wird an einen Vervielfacher 116 gegeben, der außerdem vom Anschluß 86 ein Sinussignal erhält. Das Ausgangs'sigrial des Vervielfachers 116 wird an ein ausgewähltes von vier möglichen aktiven Filtern II7A, II7B1 117C und II7D gegeben. Jedes aktive Filter entspricht der in Fig. 3 gezeigten Schaltung. Die aktiven Filter haben einen relativ niedrigen Frequenzbereich II7A und einen-relativ hohen Frequenzbereich II7D mit zwei dazwischenliegenden Frequenzbereichen 117B und 117c. Befindet sich der Kontaktarm des Schalters I60 in seiner
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obersten Stellung, so ist- das Filter 117A niedriger Frequenz
unmittelbar mit dem oberen Anschluß der Schalterebene 160A und mit dem ersten und zweiten Anschluß der Schalter-ebene 160B
"verbunden. Das erste Filter II7B mit einer dazwischenliegenden
Frequenz ist mit dem. zweiten Anschluß der Schalterebene 160A und mit dem dritten Anschluß der Schalterebene 160B verbunden.
Das zweite Filter 1170 mit einer dazwischenliegenden Frequenz,
ist mit dem dritten Anschluß der Schalterebene 160A und mit
dem unteren Anschluß der Schalterebene 160B verbunden* Das Filter II7D hoher Frequenz ist mit dem.unteren Anschluß der
Schalterebene 160A und den Anschlüssen für die Betriebsarten Prüfen und Auswuchten, Geschwindigkeit mit ausgeschaltetem
Filter und Frequenz mit ausgeschaltetem Filter der Schalterebene 65F verbunden. Der Anschluß für die Betriebsart Spektrumsanalyse der Schaltereben 65F ist mit dem Kontaktarm der Schalterebene 160A verbunden und kann daher Signale durch jedes einzelne
der Filter 117 erhalten. Ein Anschluß für die Betriebsart Folgebetrieb der Schalterebene 65F ist mit dem Kontaktarm der Schalterebene 160B verbunden, so daß er von dem Filter II7A niedriger
Frequenz und den Filtern II7B und II70 dazwischenliegender
Frequenz Signale erhalten kann. Das sich ergebende gefilterte Signal wird vom Kontaktarm der Schalterebene 65>F an einen
Spannungsfolger 161 gegeben,, der eine hohe Eingangs- und eine
niedrige Ausgangsimpedanz aufweist. Das in der ersten Stufe gefilterte Signal wird darm an die Filter II7A1, II7B1, II7C,
.II7D1 der zweiten Stufe gegeben. Die Schalterverbindungen der
aktiven Filter II7A1, II7B1, II7C, II7D' über die Schalterebenen 160C, 160D und 65G entsprechen den in Verbindung mit
der ersten Filterstufe beschriebenen. Die Signale werden dann über einen weiteren Spannungsfolger 162 an einen Gleichspannungsverstärker
118 und dann an einen Vervielfacher 119 sowie eine Addierschaltung 127 gegeben. Ein Sinusgenerator 125 gibt ein
- - 35 5 0 9 8 2 3/0706 BA°
ßijiutssignal über einen Loiter 124 an den Vervielfacher 119·
Eine gleiche Schaltung für den unteren Kanal erzeugt ein Ausgangs
signal am. Vervielfacher 123. Ein Kosinusgenerator 125 gibt
ein Kosinussignal über einen Leiter 126 an den Vervielfacher 123.
Die Ausgangesignale von den VcI-1Vi el fächern 119 und 123 werden
über Widerstände 163, 164 jeweils an einen ItLs clip unkt 165 gegeben,
der über einen Uberbrückungswiderstand 166 und einen
Überbrückungskondensator 167 mit Erde verbunden ist.
Das Summensignal am Ausgangsanschluß 128 entspricht den
Komponenten des Eingangssignals am Anschluß 115, das die
augenblickliche Frequenz wt hat. Diese Frequenz ist in Fig. 4
mit fQ angegeben. Der tatsächliche Sperrwert des vorliegenden
aktiven Filters liegt bei etwa 24 Dezibel pro Oktave.
Zum normalen Auswuchtbetrieb benutzt das neue Gerät ein einziges Filter in den niederfrequenten Bereichen bis zu 1/6 Hz. Für
die Spektrumsanalyse werden vier Filterbereiche benutzt:
(1) 10 Perioden pro Minute (1/6 Hz)
(2) 50 Perioden pro Minute (5/6 Hz)
(3)240 Perioden pro Minute (4 Hz)
(4)720 Perioden pro Minute (12 Hz)
(3)240 Perioden pro Minute (4 Hz)
(4)720 Perioden pro Minute (12 Hz)
Für den Uachfolgebetrieb werden gewöhnlich drei der Filter
benutzt:
(1) 50 Perioden pro Minute (5/6 Hz)
(2)240 Perioden pro Minute (4 Hz)
(3)720 Perioden pro Minute (12 Hz)
(2)240 Perioden pro Minute (4 Hz)
(3)720 Perioden pro Minute (12 Hz)
Die Betriebsarten mit abgeschaltetem Filter werden, wie bereits
die Bezeichnung verrät, mit abgetrennten Filtern durchgeführt.
509823/0706.
- 36 -
Bei der Betriebsart ohne Filter gibt das Frequcnzmeter die
synchrone Geschwindigkeit auf einer 1/1-Basis an. Bei dieser
Betriebsart gibt das Frequensmeter die GrurulfrequenElrorponentc
des Eingangssignals an. Das Amplitudenmeter gibt die gleiche
Ablesung sowohl bei der Betriebsart Geschwindigkeit als auch der Betriebsart Frequenz mit abgeschaltetem Tilter an. Mio
in Fig. 2 gezeigt ist, wird das Eingangssignal vom Vorverstärker 113 unmittelbar über einen Leiter 114 an die zv/ei
Anschlüsse der Schalterebene 65D für eine Betriebsart mit
abgeschalteten Filtern gegeben, so daß damit die Filterschaltung umgangen wird.
Fi 11 e r-Üb e r 1 a s t siff ηal
Ein anderes Merkmal des neuen Gerätes ist ein Filter-Überlastsignal,
das durch eine Lampe 17Ο auf der in Fig. 1 gezeigten
Vorderseite des Gerätes angegeben wird. Die Lampe I70 leuchtet
auf, wenn das der Filterschaltung zugeführte Eingangssignal den Pegel überschreitet, bei dem das Filter v/irkοam arbeitet.
Die die Filter-Überlastung feststellende Schaltung ist in Fig. 22 gezeigt. Die Überlastung ist ein Kompromiß zwischen
der Spitzenspannungsüberlastung und der Mittelwertspannungsüberlastung. Würde die Überlastungsspannung allein nach Maßgabe
des Mittelwertsignals festgestellt, so wäre die Anordnung
träge. Es wäre z.B. möglich, daß ein Niedriglast-Periodensignal das Filter überlastet. Würde andererseits ein Ansprechen
auf einen Spitzenwert als Grundlage zur Bestimmung der Überlastspannung benutzt, so würde bereits mit Rauschspitzen eine
Angabe von Überlastspannung auftreten, die jedoch die Genauigkeit
der Filterarbeitsweise nicht beeinträchtigen. Bei dem neuen Gerät wird ein Kompromiß zwischen der Mittelwertspannung
und der Spitzenspannung zur Angabe von Filterüberlastungen be~
- 37 509823/0706 BAD ORIGfNAL
nutzt. Im einzelnen v.'ird das Ausgang; signal des in Pig. 2
zeigten Vorverstärkers 113 an einen in Fj g. 22 gezeigten 'Ei
ansehliiß 171 gegeben, der einen Detektor 172 speist, der an
einem Anschluß 17yl- ein Ausgangssignal erzeugt, das wiederum
als Eingangssignal für einen Spannungsvergleicher 173 wirkt.
Der Detektor 172 ist ein aktiver Detektor, der am Eingang::--
anschluß 17I auftretende Wechselstromsignale in Gleichstromsignale
am Anschluß 174- umformt. Der andere Eingangse.nschluß
des Vergleichers 173 wird auf einer bestimmten Spannung gehalten.
Im Ruhezustand wird das Ausgangs signal des Vergleichers 173 am Alis gang s anschluß 175 über einen Widerstand 176 an die
Basis eines KPN-Transistors 177 gegeben. Solange das Signal
am Anschluß 175 gleich 0 oder negativ ist, bleibt der NPN-Transistor
177 gesperrt. Wird das Ausgangssignal am Anschluß
175 positiv, so wird der Transistor 177 leitend und es fließt
ein Strom von Anschluß 178 positiver Eingangsspannung über
den Transistor.177 und zwei Widerstände 179, 180 nach Erde.
Fließt ein Strom durch die Widerstände 179, 180, so wird eine
positive Spannimg an eine Triak-Tyristorschaltung 181 gegeben.
Das Triak 181 ist in Reihe mit der Schleife I70 zwischen einem
Speiseanschluß 182 für 6 Volt Wechselspannung und Erde· geschaltet.
Wird der Triak 181 leitend, so fließt ein Strom vom Anschluß 182 durch die Glühbirne 170 und den Triak 181
nach Erde, wodurch die Glühbirne I70 aufleuchtet.
Der Spannungsvergleicher 173 ist mit einem Eingang für eine
Bezugsspannung versehen, der eine niedrige Impedanz hat und temperaturkompensiert ist. Im einzelnen wird eine Spannung
an einem Eingangsanschluß 183 über einem Widerstand 184 und
einem Potentiometer 185 erzeugt. Der Potentiometerabgriff ist mit der Basis eines HPN-Transistors 186 verbunden, der Kollektor
ist mit dem'Eingangsanschluß 183 verbunden. Der Emitter ist zwischen ein Paar von Widerständen 187, 188 geschaltet. Die
5 0 98 23/07 0,6 ■ bad OR1G1NAL
als Bezugs spannung dom Vergleicher 173 zugeführte Spannung kann
mit Hilfe des Potentiometers 185 eingestellt werden.. 'Die Eingangs
spannung wird bei einer niedrigen Impedanz erzeugt. Infolge
der umgekehrten Temperatur-Viderstands-Eigenschaftcn der Bauteile
ist das Ausgangssignal des Vergleichers 173 über einon
normalen Betriebsbereich hinweg temperaturkompensiert.
Prüfbetrieb
Beim Prüfbetrieb wird ein Prüfsignal an den in Fig. 2 gezeigten
Anschluß 139 und damit an den oberen Anschluß der Schalterebeno
65A gegeben» Das Prüfsignal ist gewöhnlich an eine z.B. mit
60 Hz erhältliche Hetzspannung. In der Prüfbetriebs-Stellung erzeugt das Gerät entsprechende Sinus- und Kosinussignale an
den Anschlüssen 97+i 86 und ein Frequenzsignal am Anschluß 108,
das zum Abgleichen des Frequenzmeters 11 benutzt werden kann. Ein weiteres Prüfsignal wird von der Netzspannung an den Anschluß
191 gegeben. Dieses Signal wird auch an den Prüfanschluß der Schalterebene 65C gegeben. Dieses Signal wird über den Vorverstärker
113 beim Prüfbetrieb und über das aktive Filter an den Ausgangsanschluß 128 und damit über die Schalterebene 65D
an das Amplitudenmeter 10 gegeben. Die Arbeitsweise des aktiven Filters und der Verstärkerschaltung kann bei diesem Prüfbetrieb
geprüft werden.
Es ist ebenfalls möglich, die Arbeitsweise des Phasenmeters durch Bestimmung einer Phasendifferenz zwischen den Eingangssignalen an den Anschlüssen 139, 191 zu prüfen. Die Phaseneinstellschaltung
58 in Fig. 2, die zum Prüfen der Arbeitsweise des Phasenmeters benutzt' wird, ist im einzelnen in Fig. 21
dargestellt.
- 39 509823/0706 BADORIGtNAL
Des Siinissignr:!--vom Siivas-Kosirms-Ce-nerator 125. wird über die
Schal bor ebene 65E beim Prüf-, Ausvriicht- -and Nachfolge-Betrieb
an d:i e Phnseneim; bell Schaltung 58 gegeben. Las Signal wird
über einen Kondensator 154 an die Basis eines Transistors 155
gegeben* Das Signal wird über die Arme einer einen Kontaktarm
157 auf v/ei senden Viderstandcbrücke 156 geteilt. Der Kontaktarm.
157 wird mit Mli'e des Phaseneinstellknopfes 32 betätigt. Das
Ausgangs signal des Kontaktarmen 157 wird an die Basis des
Transistors 150 gegeben, dessen Kollektor mit einer postiven Spannungsquelle 159A und dessen Emitter mit einer negativen
Spannungsquelle 159B verbunden sind. Das Ausgangssignal vom
Transistor 158 wird an den Ausgangsanschluß 59 gegeben. Das Ausgangssignal am Anschluß 59 ist gleich dem Eingangssignal
von der Schaltorebene 65E mit Ausnahme der in der Schaltung
vorgenommenen Phasenverschiebung. Gewöhnlich hat das Signal an der Schalterebene 65E eine frequenz von 1000 KHz.
Ein Merkmal des neuen Gerätes liegt darin, dciß die einzige
Phaseneinstellung durch die Bedienungsperson an einem Signal vorgenommen wird, das von einem internen Oszillator erzeugt
und unabhängig von dem geprüften, sich drehenden Körper ist. Es ist zu erkennen, daß das Bezugssignal vom in' Fig. 2 gezeigten
Bezugssignalgenerator-Anschluß 62 bei dem neuen Gerät
allein zur Erzeugung der Sinus- und Kosinussignale an den Anschlüssen
86, 94 benutzt wird. Die Schwingungssignale von den
Eingangsanschlüssen 60, 61 werden bei dieser Schaltung allein zur Erzeugung eines Amplitudensignals am Ausgangsanschluß 128
benutzt. Das Ausgangssignal wird mit Hilfe eines beliebigen Sinus- oder Kosinussignals· moduliert, das in dem Sinus-Kosinus-Generator
125 derart erzeugt wird, daß das Signal am Ausgangs-
509823/0706 BADORlGfNAL
- 40 -
anschiuß 128 mit der bevorzugten Frequenz von 1000 KIIz erscheint.
Da der gleiche SimJF.-Kosirms-Genorator 125 auch für die Phasenvergleich
.schaltung benutzt wird, werden die tatsächlichen Signale an den Anschlüssen 59? 128 mit identischer Frequenz erzeugt.
Es ist ebenfalls zu erkennen., daß a.B. beim Prüf botrieb, wie
in Fig. 2 gezeigt, ein 60 Hz-Prüfsignal vom Anschluß 139 an
die Schalterebene 65A und auch vom Anschluß 191 an die Schalterebene 6ü?C gegeben wird. Die beiden Signale sind gewöhnlich miteinander
in Phase, so daß ein Nullausschlag am Phasenmeter 12 erwartet werden kann. Beim Prüfbetrieb wird der Phasen.einGte3.lknopf
32 gedreht, um eine sichtbare Anzeige für das Arbeiten
der Phasenmeterschaltung zu erreichen. Da die Einstellung des Phaseneinstellknopfes 32 vollständig beliebig in dem neuen
Gerät ist, hat die Ablesung des Phasenmeters 12 keine physikalische
Bedeutung beim Prüfbetrieb.
Beim Auswuchtbetrieb wird der Phaseneinstellknopf 32 gewöhnlich
solange gedreht, bis ein Nullwert auf dem Phasenineter 12 abgelesen
wird. Durch Anwendung dieser Technik kann die Unwuchtanzeige auf dem Phasenmeter 12 unmittelbar von einem Bezugssignalgeber, wie von der Keilnut 53 in Fig. 7» gemessen werden.
Der Auswucht-Betrieb
Beim Auswucht-Betrieb wird ein Bezugssignal über den Eingangsanschluß 62 und damit über die Schalterebene 65A an eine Bezugssignal-Eingangsschaltung
78 und dann über die Schalterebene 65B an einen Frequenz-Spannungs-Umwandler 95 und schließlich
über einen Gleichspannungsverstärker 96 an das Frequenzmeter 11
gegeben. Das Signal wird außerdem vom Anschluß 79 über die den
Sinus und den Kosinus erzeugende Schaltung zur Erzeugung eines
50 9 823/0706
4/| BAD ORiGfNAL
entsprechenden Sinussignals am Anschluß 86 und eines entsprechenden
Kosinus signal s am Anschluß 9;+ gegeben. Beim Auswiicht-Betrieb
werden die Eingangssignale von den Schwingungsumformern über
die Anschlüsse 60 oder 61 und dann an den Auswucht-Anschluß der
Schalterebene 65C gegeben. Dann wird das Signal durch'den Vorverstärker
113 und durch das aktive Filter an den Filter--Ausgangsanschluß 128 und damit über die Schalterebene 6^D an
das Amplitudenmeter 10 gegeben. Das gleiche Signal vom Anschluß 128 wird außerdem an den Aufzeichnungs-Verstärker 129 gegeben.
Das gleiche Signal vom Anschluß 128 wird auch an die Phasenmeß-Schaltung
131 gegeben, um eine Angabe der Phasenbeziehung
zwischen dem Bezugssignal am Anschluß 62 und-dem Eingangssignal
an der Schalterebene 65C zu bewirken. Beim Auswucht-Betrieb
gibt das neue Gerät eine direkte Anzeige der Amplitude des Signals bei der gleichen Frequenz wie der.Drehgeschwindigkeit
des zu untersuchenden Körpers. Das neue Gerät gibt außerdem eine Phasenanzeige des Phasenwinkels zwischen dem Bezugssignal
und dem Grundschwingungssignal. Das Gerät gibt außerdem eine Arz.eige der augenblicklichen Frequenz an.
Nacbfölge-Betrieb
Beim Nachfolge-Betrieb kann das Bezugs-Eingangssignal sowohl
das Signal vom Anschluß 62 oder ein digitales Kippsignal sein, das über die Anschlüsse 76, 77 des Schalters 74- zugeführt wird.
Hinsichtlich aller übrigen Merkmale ist der Nachfolge-Betrieb gleich dem Auswucht-Betrieb, d.h. es wird eine Amplituden-,.
Frequenz- und Phasenanzeige abgegeben. Je.doch werden bei dem Nachfolge-Betrieb Filter mit größerer Bandbreite benutzt, so
daß daher relativ schnellere Geschwindigkeitsänderungen die Genauigkeit-des Gerätes nicht beeinträchtigen. Der Nachfolge-Betrieb
ermöglicht der Bedienungsperson, die Anzeigeinstrumente abzulesen, wenn der zu untersuchende Gegenstand z.B. beschleunigt
509823/07 0^6
BAD ORIGINAL
oder verzögert wird. Die Ausgangsfrequenz, --phase und -amplitude
kann auf einem XI-Koordinatenschreiber aufgezeichnet werden, äei
eine X-Achsenbewegurig linear mit der Zeit und eine Y-Achsen.--"bewegung
in Abhängigkeit von der Größe der Pha.se, der Frequenz oder Amplitude vornimmt. Beim' IJachfolge-Betrieb bleibt der
Schalter 26 in der den Kontakt 75 des Schalters 7yl beaufschlagenden
Betriebsstellung, wodurch das Bezugssignal vom
Anschluß 62 unmittelbar über den Schalter 74- an den Nachfolge-Anschluß
der Schalterebene 65A gegeben wird.
Geschwindigkeits-Betrieb ohne Filter
Beim Geschwindigkeits-Betrieb ohne Filter wird das Bezugssignal vom Anschluß 62 über die Schalterebene 65>A abgegeben
und es erzeugt ein Sinus-Kosinus-Signal an den Anschlüssen 94, 86. Das Signal steuert außerdem das Frequenzmeter 11. Das
Schwingungssignal von den Umformern an den Anschlüssen 60, gelangt durch den Vorverstärker 113 und den Leiter 114- zur
Schalterebene 65D, wo das Amplitudenmeter 10 ein den tatsächlichen
Schwingungsfeststellungen entsprechendes ungefiltertes
Signal erhält.
Beim Frequenz-Betrieb ohne Filter wird das Schwingungssignal
von den Anschlüssen 60, 61 durch den Vorverstärker 113 an das Amplitudenmeter 10 und auch an den Anschluß der Schalterebene
65B für den Frequenz-Betrieb" ohne Filter gegeben, wo es das
Frequenzmeter 11 zur Angabe der Frequenz der Grundschwingung des Schwingungssignals antreibt.
- 4-3 509823/0706
BAD ORIGINAL
Die in Fig. 2 gezeigte BeFAigssignal-EingangGschaltung 78 ist
im Einzelnen in .Fig. 11 dargestellt,, die j et st erläutert wird.
Der Zweck der Eingangsschaltung 78 ist die Aufbereitung des
Bezugssignals zur Erzeugung sauberer Irajmlsc, die den Grundinipulf.en
entsprechen, und um durch Kauschen und Oberflächenungleichmäßigkeit en bedingte elektrische Signale zu entfernen.
Das Eingangssignal wird vom Kontaktarm der Schalterebene 65A
durch einen Kopplungskondensator 192 an einen Eingangsanschiuß
193 dei? Eingangssohaltung gegeben.. Der Eingangsanschluß 193
ist mit einer Schaltung 194- verbunden, die ein Paar von
Steuerdioden 195» 196 und ein Paar Konstantstrom-Dioden 197»
198 umfaßt. Die Steuerdioden 195, 196 wirken sowohl für positive
als auch negative Impulse«, Das andere Ende der Schaltung 194-ist
mit einem positiven Anschluß 199 einer integrierten Vergleicherschaltung
.200 verbunden« Der negative Anschluß 201 des Vergleichers 200 ist über eine Schalterebene 65H mit einem
Spannungsteiler 202 verbunden, der. mit einem positiven Anschluß 203 und einem negativen Anschluß 204 verbunden ist. Der Spannungs
teiler 202 gibt eine vorgewählte SchwelIv/ertspannung an den
negativen Anschluß 201 des Vergleichers 200. Der in.Jig. 1
gezeigte Bezugswert Einstellknopf 33 steuert die Schwellwertspannung des Spannungsteilers 202, damit die-Bedienungsperson
das Gerät an die besonderen Bedingungen anpassen kann. Das Ausgangssignal
der Bezugssignalschaltung am Ausgangsanschluß
ist ein Impuls konstanter Amplitude, die den am Eingangsanschluß 62 zugeführten, beabsichtigten Eingangsimpulsen entspricht. Es
ist festzustellen, daß der Anschluß 193 gegenüber Überlastungsspannungen mit Hilfe eines Paares gegeneinander geschalteter
Zenerdioden 206 und eines Vorspannwiderstandes 207 geschützt ist. Die in Pig. 11 gezeigte Schaltung bildet in ihrer Wirkung
ein Filter für iwpulsförmige Eingangssignale. Störsignale
kleiner Amp] :i tude werden in dieser Schaltung ge-
RAD 5 0 9 8 2 3/0706 BA
dämpft. Das saubere Impulse aufweisende Eingangssignal wird
an einen Anschlixß 79 gegeben5 der in Fig. 2 und lpig. 9 erscheint,
Fig. 9 entspricht in einigen Teilen .Fig. 2 und gibt bestimmte
Bauelemente der Schaltung im einzelnen an. In Verbindung mit Fig. 9 wird die Impuls-Sinus- und Iinpiils-Sinus-Wandl er schaltung
im einzelnen beschrieben..
Der Eingangsanschluß 79 erhält ein Eingangssignal mit sauberen Impulsen, das einen einzelnen Impuls pro Umdrehung des sich
drehenden Körpers aufweist. Der Impuls wird über einen Verstärker 203 an einen monostabilen MuIt!vibrator 209 gegeben,
der eine bestimmte Impulsbreite für jedes der verschiedenen Filter-Frequenzbänder erzeugt. Die Impulsbreite ist etwa
1/1000 einer Periode. Die Impulsbreite vom monostabilen Multivibrator 209 wird durch Einstellung einer Schalterebene
160E bestimmt. Das sich am Ausgangsanschluß 210 ergebende Signal ist daher ein scharfer Impuls mit einer Impulsbreite
von etwa 1/1000 einer Periode. Dieses als Signal von A in Fig. 12 angegebene Impulssignal wird an die Basis eines
Transistors 211 gegeben, dessen Emitter mit Erde und dessen Kollektor mit dem Kontaktarm einer Schalterebene 160F verbunden
ist. Der Kontaktarm der Schalterebene 160F ist außerdem mit einer positiven Spannungsquelle am Anschluß 212 über
eine Konstantstromdiode 213 verbunden. Es ist zu erkennen, daß die Schalterebene 160F eines von vier EC-Glieder zwischen
dem Kontaktarm und Erde verbindet. Die über dem ausgewählten RC-Glied erzeugte Spannung wird über einen Spannungsfolger
205 an einen Eingangsanschluß 234 eines freilaufenden Multivibrators
214 gegeben. Die Konstantstromdiode 213 erlaubt der
Spannung, daß sie mit einer gleichmäßigen Geschwindigkeit
während-jeder Periode ansteigt, bis ein Impuls an die Basis
des Transistors 211 gegeben wird, zu welchem Zeitpunkt das aus-
50 9823/07 0 6 bad orig/nal
'\b
2458593
gewählte EG-Glied sofort über die Schalterebene 160I1' und den
Transistor 211 entladen 'wird. Das am Eingangsansebluß· 234 des
freilaufenden Multivibrators 214 erzengte Signal hat daher
die in Fig. 12 gezeigte Signalform B. Die Zuführung des
konstanten Stroms an das ausgewählte RC-Glied an der Schalterebene 160P bewirkt einen allmählichen und gleichmäßigen
Spamiungsanstieg bis zu dem Punkt, vergleiche Signalform A
in Mg. 12, an dem der Impuls an die Basis des Transistors gegeben wird, wodurch die Spannung augenblicklich auf den
Nullpegel zurückgeführt wird» Der freilaufende Multivibrator 214 erzeugt das in Pig. 12 gezeigte Recktecksignal C. Der
Multivibrator 214- gibt ein positives Ausgangs"signal ab, wenn
die Spannung an seinem Eingarigsanschluß 234 den Anspre.chpegel
übersteigt, der an seinen anderen Eingangsanschluß gegeben ist.
Unter allen anderen Umständen erzeugt der Multivibrator 214- ·
ein negatives Ausgangssignal. Der an den anderen Eingangsanschluß des Multivibrators 214 gegebene Schwellwertpegel wird
mit Hilfe eines Spannungsteilers 215? der drei Widerstände und
zwei Zenerdioden umfaßt, eingestellt. Das Ausgangssignal des
Multivibrators 214 am Ausgangsanschluß 216 wird an den Eingangsanschluß 99 einer in Pig. 17 gezeigten Schaltung gegeben, die
ein Rechtecksignal erzeugt, dessen Amplitude direkt proportional der Frequenz des Signals ist. Das sich ergebende Signal am
Anschluß 107 ist ein Rechtecksignal, das in Phase mit dem
Rechtecksignal am Anschluß 216 ist, jedoch eine der Frequenz
des Signals entsprechende Amplitude hat. Das Signal vom Anschluß 107 wird über einen Integrator 84 zur Erzeugung eines
Signals mit dreieckiger Signalform entsprechend der in Fig. gezeigten Signalform D gegeben. Das sich ergebende dreieckige
Signal wird in ein entsprechendes Sinussignal der Signalform K in Flg. ·12 mit Hilfe eines Sinussignalformers 85 umgeformt. Dieses
Signal hat einen Spitzenwert synchron mit jedem der Impulse der Signalform A, die an den in Fig. 9 gezeigten Eingangsanschluß79
gegeben wird.
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Das Rechtecksignal vom Anschluß 99 wird außerdem über einen
Koppelkondensatör an die Basis- eines Transistors 218 gegeben>
der als Differenzierglied zur Umwandlung der Sign .al form C in
die Signalform E wirkt. Jede Umkehr des Stronflusses bei der
Signalform C erzeugt einen der Impulse der Sigualform E. Die
Signalform E wird an die Basis eines Transistors 219 gegeben, der mit einem Flip--Flop~Multivibrator in Form einer integrierten
Schaltung 220 verbunden ist. Die Kombination des Transistors
und des Flip-Flop-Multivibrators 22Q wandelt die Signalforra. E
in die Signalform F um, bei der alle Impulse positiv sind. Die
Signalform F wird an einen, monostabilen Multivibrator 221
gegeben, der RC-Zeitkonstanten hat, die durch eine Einstellung
der Schalterebene 160G bestimmt sind, so daß die Impulse der Signalform F in Aus gangs impulse umgeformt v/erden, die eine feste
Impulsbreite und eine vorbestimmte Impuls am.pl it ade haben«. Die
Impulsbreite wird auf etwa. 1/1000 einer Periode eingestellt. Das sich ergebende Impulssignal wird an die Basis des Transistors
222 gegeben, der über eine Schalterebene 160H in der gleichen Weise geschaltet ist, wie der Transistor 21.1 über die Schalterebene 160F. Eine Konstantstromdiode 223 gibt einen konstanten
Stromfluß von einer positiven Speisequelle 224 über einen Kontaktarm der Schalterebene 160H in ein ausgewähltes von
vier RC-Gliedern, die entsprechend des an der Schalterebene
160H, d.h. am Knox>f 17 der 'Fig. 1, eingestellten Frequenzbandes
ausgewählt sind. Das sich ergebende Signal wird über einen Spannungsfolger 225 an den Eingangsanschluß 235 eines freilaufenden Multivibrators 226 gegeben. Das an den Spannungsfolger
225 gegebene Signal hat die in Fig. 12 gezeigte Signalforra G,
nämlich ein Sägezahnsignal, erzeugt aus dem Eingangssignal F in der gleichen Weise, wie das Sägezahnsignal B aus der Signalform A
abgeleitet wurde/
- - 47■-509823/0706
BAD ORiGfNAL
ΐ\η „
Mit dem Multivibrator 226 wird das Sägezalmi>ißnal G in ein
Recht eel·:.«signal H am Aucgangsanschluß 228 in der gleichen Weise
umgewandelt, wie der freilaufende Multivibrator 214 ein Rechtecksignal
C als Ausgangssignal aus einem Eingangssignal entsprechend
dem Saoeaahnsigiuil B erzeugt. Eine S chw el !wert Spannung
wird an den negativen Anschluß des Multivibrators 226 von einem Spannungsteiler 227 her derart gegeben, daß das Ausgangssignal
am Ausgangsanscliluß 228-positiv ist,'wenn das Sägezahnsignal G positiv ist j und das Ausgangssignal' negativ ist, wenn das
Sägezahnsignal G negativ ist. Die Signalform H ist ein Rechtecksignal
mit der doppelten Frequenz des Signals C. Das »Signal H wird vom Ausgangeanschluß 228 an die Basis eines Transistors
229 gegeben, der mit einem Flip-Flop-Multivibrator 2JO verbunden
ist. Der Flip-Flop-Multivibrator 230 kehrt die Richtung
des Stromflusses bei jedem an diese Einheit gegebenen positiven Impuls uin. Auf diese Weise wird das Signal H in das »Signal I
am Ausgangsanschluß 231 des Flip-Flop-Multivibrators 230 umgeformt.
Das Signal I wird an einen Anschluß 99' und über eine
der in Fig. 17 gezeigten Schaltung entsprechende Schaltung gegeben, um ein Ausgangssignal am Ausgangsanschluß 107' zu
erzeugen, das ein Rechtecksignal mit einer Amplitude ist, die
linear proportional zur Frequenz des Signals ist. Das Rechtecksignal wird in einem Integrator 92 integriert, um am Ausgangsanschluß
232 des Integrators 92 ein dreieckiges Signal J
zu erzeugen, dessen Amplitude unabhängig von der Frequenz ist. Es ist die Wirkung des Integrators 92, ein Ausgangssignal mit
einer Amplitude von 1/f mal der Amplitude des Eingangssignals
zu erzeugen, wobei f die Frequenz angibt. Soviel das Eingangssignal
mit der Frequenz f in der Schaltung der Fig. 17 multipliziert wurde, wird die'Amplitude des Signals am Anschluß 232
gleich der Amplitude des Signals am Anschluß 231.
- 48 ~
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Das Signal J wird vom Anschluß 27j?- 'durch einen Sinus signalformer
93 zur Erzeugung eines Sinussignals L am Anschluß 94
gegeben. Es ist zu erkennen, daß das Signal L um 90 gegenüber
dem Signal K versetzt ist und damit als ein Kosinussignal angesehen
werden kann, wenn das Signal K als Sinussignal "bezeichnet
ist.
Fehlergatterschaltung
Da die Signalformen K und L gegeneinander um 90° versetzt sind, ist es wichtig, entvjeder eine Beziehung der vorderen oder aber
hinteren Flanken aufrechtzuerhalten, um Vieldeutigkeiten zu vermeiden. Die Fehlergatterschaltung 140 der Fig. 2 ist zur
Aufrechterhaltung dieser gewünschten Beziehung vorgesehen.
Die Fehlergatterschaltung 140 ist im einzelnen in Fig.18
dargestellt.
Die Fehlergatterschaltung 140 ist im einzelnen in Fig.18
dargestellt.
Das Kosinus-Signal der Signalform L wird als ein Kosinus-Rechtecksignal
der Signalform J aus dem Sinus-Rechtecksignal der Signalform C abgeleitet. Das Signal wird in einem Flip-Flop-Multivibrator
2JO erzeugt, der freilaufend und entweder positiv oder negativ leitend ist. Das Kosinus-Ausgangssignal
am Anschluß 231 kann daher ,um 180° phasenversetzt gegenüber
dem beabsichtigten Kosinus-Signal sein. Um dieses auszuschließen, ist die Fehlergatterschaltung 140 vorgesehen. Die Fehlergatterschaltung
140 ist ein NAND-Glied, das an einem Eingang das
Rechtecksignal vom Anschluß 99 und an einem anderen Eingang das Ausgangssignal vom Flip-Flop-Mult!vibrator 230 über einen Leiter 233 am Anschluß J erhält. Eine Diode 234 läßt nur positive Halbwellen des Rechtecksignals vom Anschluß 99 an die Fehlergatterschaltung 140 zu. Die zwei Eingangsanschlüsse der Gatterschaltung 140 sind elektrisch miteinader verbunden.
Rechtecksignal vom Anschluß 99 und an einem anderen Eingang das Ausgangssignal vom Flip-Flop-Mult!vibrator 230 über einen Leiter 233 am Anschluß J erhält. Eine Diode 234 läßt nur positive Halbwellen des Rechtecksignals vom Anschluß 99 an die Fehlergatterschaltung 140 zu. Die zwei Eingangsanschlüsse der Gatterschaltung 140 sind elektrisch miteinader verbunden.
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Die Phasenbezi elrang der verschiedenen Signale kann durch, eine
entsprechend phasenmäßig ausgerichtete Reihe von Signalformen in lpig. 19 erläutert; werden. Die Signalform 19A- gibt ein
J'echteckßd gnal an, das an den Anschluß 99 gegeben und als
Sinus-Welle bezeichnet ist, da,,.wie in Fig» 19 gezeigt, seine
Nulldurchgärige ins Positive zum Zeitpunkt Null auftreten. Die
Signalform 19B 1st daher entsprechend ein ICosinus-Rechtecksignal,
das das gewünschte Ausgangssignal am Anschluß 231 ist. Die Signalform 19C ist ein entsprechendes Kosinus-Recht
eck signal, das gegenüber dem Kosinus-Rechtecksignal 19B
um 180° phasenverschoben ist. Die Signalform 19C würde jedoch
Mehrdeutigkeiten in dem Gerät bewirken und muß daher unterbunden
werden* Die in -Fig. 18 gezeigte Schaltung soll diese
Mehrdeutigkeiten vermeiden. Die Signalform 19D ist das gleichgerichtete
Sinus-Rechtecksignal A, wie es am Anschluß 235 in Pig. 18 erscheint. Die Signalform 19E ist ein Rechtecksignal
doppelter Prequenz, das an den Anschluß 228 gegeben wird.
Das Fehlergatter 140 ist ein invertierendes Gatter, das ein
Ausgangssignal erhält und ein entgegengesetztes Ausgangssignal
abgibt. Ein an den Anschluß 235 zugeführter hoher Pegel wird daher am Anschluß 236 einen niedrigen Pegel erzeugen. Der
Flip-Plop-Multivibrator 230 ist so ausgebildet, daß das
Ausgangssignal am Anschluß 231 auf einen hohen Pegel nur
dann gelegt werden kann, wenn ein hoher Pegel dem Anschluß-235 und ein entsprechender niedriger Pegel dem Anschluß 236
zugeführt ist. Diese Bedingung ist nur dann erfüllt, wenn · die Signalform 19D hohen Pegel hat. Dieses tritt jedoch nur
bei den übergängen der Signalform 19E, die mit einem Sternchen
markiert sind, auf. Auf diese Weise ist das Ausgangssignal
des Flip-Flop-Multivibrators 230 am Anschluß 231 immer das
gewünschte Kosinus-Rechtecksignal der Signalform 19B und kann
- 50 -
50 9 823/070 6
V ' BAD ORfOiNAL
nicht die unerwünschte Kosinuc-Kechtecksignalfcn'-m 190 annehmen.
Die einzelnen logischen Elemente, die zu dieser Fehl enmuer-:-
bindung- benutzt v/erden, können entsprechend der bekannten
Schaltungslogik auch umgekehrt werden.
Digital e Kipp scha It imp;
Die digitale Kippschaltung des neuen Gerätes wird jetzt in
Verbindung mit den Pig. 15 und 20 erläuterte Die Funktion
der digitalen Kippschaltung ist die Erzeugung eines Steuersignals,
das die Frequenz linear mit der Zeit anwachsen läßt. Das Ausgangs si grial in Fig. 2 wird an einen Ausgangsanschluß
gegeben. Die digitale Kippschaltung erzeugt ein Signal, dessen Frequenz in gleichmäßigen Stufenschritten in der in Fig.. 20
graphisch dargestellten V/eise ansteigt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform des neuen Gerätes v/erden insgesamt 2000 !nkremente
oder Stufen innerhalb des ausgewählten Betriebsbereiches benutzt. Durch Einstellung eines die minimale Frequenz festlegenden
Knopfes 29, vergleiche Fig. 1 und Fig. 15, kann die
Anfangsfrequenz als ein Bruchteil des Gesamtbereichs gewählt werden. Durch Einstellung eines die maximale Frequenz festlegenden
Knopfes JO, vergleiche Fig. 1 und 15» der mechanisch
mit Schaltern JOA, 3OB, vergleiche Fig. 15, verbunden ist, kann der maximale Bereich des Frequenzdurchlaufs eingestellt
werden. Die Gesamtbereiche können mit Hilfe des Knopfes 17 eingestellt werden, der den Schalterebenen 1601 und 160J der
Fig. 15 entspricht.
Der Aufzeichnungs-Wahlknopf 26 der Fig. 1 weist zwei Schaltebenen
241A und 241B auf; die in Fig. 15 gezeigt sind. Der
Kippschalter 25 für die Spektrumsanalyse erscheint ebenfalls
in Fig. 15. Der Rücksetz-Knopf 28 erscheint als zwei Schalter-
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ORIGINAL
ebenen 28A. und 28B in Pig. 15„ Die Anzeigelampe 27 erscheint
aln eine lichtemittierende Diode 27 i"· Fig„ 15-
Die Arbeitskreise der digitalen Kipp schaltung wird jetzt erläutert.
In der linken' oberen Ecke der Fig. 15 ist ein Paar
elektronischer Gatter 242, 24-3 vorgesehen, die in Serie mit
einem RC-Glied geschaltet sind, um ein Rechtecksignal an
einem Ausgangsanschluß 244 zu erzeugen, das eine feste und den RC--Konstant en der Schaltung entspi.-echende Frequenz hat.
Die RC-Konstanten werden mit Hilfe des Schalters 1601 eingestellt,
der automatisch bei der Einstellung des Frequenzbereich-Knopfes
17 eingestellt wird. Das am Ausgangsanschluß 244- erscheinende Signal ist ein Recht eck signal, das über
drei elektronische Gatter, einschließlich eines Verriegelungsgatters 24-5, eines Inverters 246 und eines Zeitverzögerungsgatt
ers 24-7, abgegeben, wird. Die Gatter 245, 24-7 sind so
ausgebildet, daß sie das zugeführte Rechtecksignal abgeben, solange wie die Steueranschlüsse niedriges Potential erhalten.
Der Inverter 24-6 ändert nur den hohen auf einen niedrigen Pegel und umgekehrt, um die nachfolgenden Bauelemente entsprechend
anzupassen. Ein Rechteck-Taktsignal wird auf diese
Weise an einen Taktanschluß 248 gegeben.
Eine Kette von Zählern 249, 250, 251, 252 ist zum Zählen von 2000 Impulsen des an den Taktanschluß 248 gegebenen Rechtecksignals
vorgesehen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform, die in Fig. 15 gezeigt ist, sind die Zähler 249, 251, 252 sogenannte
Johnson-Zähler mit einer Zählkapazität von 10 nach 1. Der Zähler 250 ist ein D-Flip-Flop-Multivibrator, der bis zwei zahlen kann.
Die Zähler sind so angeordnet, daß der letzte Zähler 252 neun Ausgangsanschlüsse hat, die mit neun entsprechenden Schaltanschlüssen
der Schalterebene JOB verbunden sind. Der Kontaktarm
50 9 823/0706
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- 52
γ; ο
— JL- —
der Schalterebene 3OB kann von seinem einen niedrigen Pegel
aufweisenden Ausgangszustand im Ruhezustand zu einem einen
hohen Pegel angebenden Ausgangszustand in 10% Inicrem ent en über
den Bereich von, 2000 umgeschaltet werden, d.h. auf 200, 400,
600, ... 1600, 1800 und 2000. Die Zähler 249, 250, 251, 252
haben Steueranschlüsse 253, 25zf-, 2551 256, die sich jeweils
auf einem niedrigen Pegel befinden müssen, damit die Zähler arbeiten. Alle Steueranschlüsse 249, 250, 251, 252 sind mit
einem Rücksetzleiter 257 verbunden, der sich von den An-« Schlüssen 253, 254, 255, 256 über Dioden 297, 291 bis zu einer
später noch beschriebenen integrierten Schaltung 258 erstreckt.
Das Taktsignal vom Taktanschluß 248 wird außerdem über ein Steuergatter 259 an einen monostabilen Multivibrator '260
gegeben, der das Rechteck-Taktsignal in entsprechende Impulse
umformt, die jeweils eine genau gleiche Impulsbreite und genau gleiche Impulsamplitude haben. Die Impulse des monostabilen
Multivibrators 260 haben auf diese Veise eine bestimmte Ladung. Die Impulse werden über eine Konstantstromdioden-Kette
261 an einen Ladeanschluß 262 gegeben, der mit einem Ladekondensator 263 verbunden ist. Die Ladung am Kondensator
263 wächst in gleichmäßigen Schritten mit jedem Impuls
vom monostabilen Multivibrator 260 an. Die am Ladeanschluß
erzeugte Spannung wächst daher in gleichmäßigen Schritten mit der Zeit an. Die Spannung vom Ladeanschluß 262 wird danach in
einen entsprechenden elektrischen Strom umgeformt, der seinerseits in ein elektrisches Signal einer entsprechenden Frequenz
umgeformt wird, was jedoch nicht näher erläutert wird. Die schrittweise ansteigende Spannung vom Ladeanschluß 262 wird
über einen "Betriebs"-Anschluß 264 einer Schalterebene 241A
an einen "Automatik"-Anschluß 265 der Schalterebene 25A und
dann über einen Spannungsfolger 266 an einen Inverter 267 ge-
509823/0 706
- 53 - BAD ORIGINAL
geben. Der Inverter .267 ist zur Anpassung der nachfolgenden
Bauelemente vorgesehen.-Das invertierte Signal wird von einem"
Ausgangöanschluß 268 des Inverters 267 i]n einen Verstärker 269
in Form einer integrierten Schaltung mit einem Transistor 270
in seinem Rückkopp lurigsp fad gegeben.,. Eine Eigenschaft'dieser
»Schaltimg ist die, daß der Stromfluß durch den Transistor 270 der vom Anschluß 263 zugeführten Spannung entspricht. Der
Kollektor des Transistors 270 ist über einen von. mehreren Kondensatoren 271 'an eine negative Spannungsquelle 273 geschältet.
Einer der Kondensatoren 271 wird automatisch mit
der Einstellung des Frequenzbereichknopfes 17 durch das Einstellen
des Kontaktarmes der Schalterebene 160 (J) ausgewählt. Der ausgewählte Kondensator 271 wird durch den über den
Transistor 270 fließenden Strom entladen. Die Spannung am Anschluß 273 zwischen dem ausgewählten Kondensator 271 und
dem Emitter des Transistors 270 steigt daher mit einer Geschwindigkeit
an, die vom Stromfluß durch den Transistor 270 abhängt. Der Anschluß 273 ist mit der Basis eines als Mehrschichtdiode
aufgebauten weiteren Transistors 274- verbunden. Wenn die Spannung am Anschluß 273 die Durchbruchsspannung des
weiteren Transistors 274· übersteigt, wird die in dem ausgewählten
Kondensator 271 verbliebene Ladung über diesen v/eiteren Transistor 274- entladen. Auf diese Weise fällt die Spannung am
Anschluß 273 auf Null, wenn der Anschluß 273 über den weiteren
Transistor 274- geerdet ist. Dieser v/eitere Transistor 274· wird
augenblicklich gesperrt und die Spannung am Anschluß 273 kann wieder mit einer durch den Transistor 270 fließenden Strom bestimmten
Geschwindigkeit ansteigen. Fließt daher ein relativ kleiner Strom durch den Transistor 270, was einer relativ kleinen
Spannung an den Anschlüssen 262, 268 entspricht,- so wird die zur Aufladung des ausgewählten Kondensators .271 benötigte Zeit
relativ lang. Der Anstieg der am Anschluß 273 sich ergebenden Sägezahnspannung ist daher relativ lang. Wächst der durch den
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BAD ORiGINAL
Transistor 270 fließende Strom an, was einer wachtie^den Spannung
an den Anschlüssen 262, 268 entspricht, so wird.die zum Aufladen des ausgewählten Kondensators erforderliche Zeit kleiner,
so daß der Signalanstieg des Sägezahnsignals am Anschluß 273 kürzer wird. Auf diese Weise ist die Frequenz des elektrischen '
Signals am Anschluß 273 proportional der Spannung an den Anschlüssen 262, 268. So sehr die Spannung am Anschluß 262 in
gleichmäßigen Schritten ansteigt, so wächst auch die Frequenz des Signals am Anschluß 273 in gleicher V/eise und in gleichmäßigen
Schritten mit der Zeit an. Das Signal am Anschluß 273 wird über einen -Koppelkondensator 275 an eine integrierte
Schaltung 276 gegeben, die als Puffer zu einem Ausgangsan-Schluß
240 wirkt. Der Ausgangsanschluß 240 erscheint in Fig. 2 als der Anschluß, von dem ein Signal an den Spektruiaüanalyse--Anschluß
der Schalterebene 65A gegeben wird, wenn das Gerät
in seinem Spektrumsanalyse-Betrieb arbeitet.
Vom Taktanschluß 248 wird das Rechtecksignal über die Zähler 249,
250, 251t 252 abgegeben, bis die Zähler ihre Zählkapazität überschritten
haben, so daß dann der im Ruhezustand herrschende Schaltzustand niedrigen Pegels am Ausgangsanschluß 265 auf
hohen Pegel umgeschaltet wird. Dieser Signalübergang wird über die Schalterebene 3OB einem Kondensator 276 und einem Widerstand
277 zugeführt und dort integriert, um einen Nadelimpuls am Eingangsanschluß 278 eines Flip-Flop-Multivibrators 279 zu
erzeugen. Der Flip-Flop-Multivibrator 279 hat in seinem Ruhezustand
an seinem' Ausgangsanschluß 280 niedrigen Pegel. Dieser niedrige Pegel wird an einen Leiter 281 und an einen Anschluß
des Verriegelungsgatters 245 gegeben, wodurch dieses Gatter während der normalen Betriebsweise offen bleibt. Das Erscheinen
eines Impulses am Eingangsanschluß 278 des .Flip-F]op-Multivibrators
279 wandelt den Signalzustand am Ausgongsannchluß
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BAD ORiGiNAL
auf hohen Pegel um. Dieser hohe Pegel wird dem Leiter 281
und damit dem Anschluß des Verriegelungsgatters 245 zugeführt,
wodurch das Gatter 245 gesperrt' wird, so daß keine weiteren
Signale an den Takteingang 248 abgegeben werden, wenn die maximale Frequenz erreicht wurde«,
Wurde die maximale Frequenz erreicht und befindet sich der
Ausgangsanschluß 280 des Plip-Flop-Multivibrators 279 auf
seinem hohen Signalzustand, so bleibt der Kondensator 263
während einer erheblichen Zeitdauer vollständig geladen, sofern Bauelemente mit niedrigen. Leckströmen benutzt werden«. Das
Gerät kann für einen ,erneuten Betrieb durch Betätigung des Rucksetz-Knopfes 28, der die zwei Schaltebenen 28A und 28B
aufweist, zurückgesetzt werden. Die Rücksetz-Stellung ist mit R und die Start-Stellung mit S in Pig. 15 bezeichnet.
Wird der Schalter. 28 in die R-Stellung bewegt, so wird eine
positive Spannung von einem positiven Spannungsanschluß 282 über die Schalterebene 28B an den "Betriebs"-Anschluß 283 der
Schalterebene 241B und damit an einen Rücksetz-Anschluß 284
am Rücksetz-Leiter 257 gegeben. Solange der Rücksetz-Schalter 28 in der Eücksetz-Stellung R bleibt, ist der Rücksetz-Leiter 252
mit der positiven Spannungsquelle 282 verbunden.
ι
Die Zuführung einer positiven Spannung an den Rücksetz-Leiter 257 bewirkt eine Anzahl von Polgen.
Die Zuführung einer positiven Spannung an den Rücksetz-Leiter 257 bewirkt eine Anzahl von Polgen.
Die positive Spannung wird von einem Anschluß 285 an die Basis eines Transistors 286 gegeben. Dieser Transistor 286 wird daher
leitend und der Kondensator 263 wird nach Erde hin entladen.
Die postive Spannung des Rucksetz-Anschlusses 284 wird über
den Loiter 257 an die Steueranschlüsse 253, 254, 255, 256 der
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- 56 - BADORIGiNAL
Zähler 249, 250, 251 ? 252 jeweils gegeben, wodurch jeder der
Zähler auf Null gesetzt wird. Eo ist zu erkennen, daß der Zähler 250, der ein D-Flip-·-Flop-Multivibrator ist, mit dem
Leiter 257 über einen Integrator verbunden ist, der aus einem Kondensator 287 und einem Widerstand 288 besteht und einen
Impuls an den Steueranschluß 254 gibt, der zur Umkehr des
Sctaltzustandes des D~Plip~Flop-Multivibrators 250 erforderlich
ist.
Wird das Gerät für eine Spektrumsanalyse neu gestartet, so
wird der Rücksetz-Schalter 28 auf die Start-Stellung S bewegt.
Dieses trennt die positive Speisequelle 282 ab und bildet eine Verbindung zur Erdung des Rücksetz--Leiters 257·
Ein Anschluß 237 am Rücksetz-Leiter 257 ist mit einem Rücksetz--Anschluß
238 des Flip-Flop-Multivibrators 279 verbunden.
Wenn sich der Signalzustand am Anschluß 287 vom hohen Pegel
auf niedrigen Pegel ändert, ändert sich auch der Signalzustand am Ausgangsanschluß 2.80 des Flip-Flop-Multivibrators 279 von
hohem Pegel auf niedrigen Pegel. Der niedrige Pegel wird an den Leiter 281 und den Betriebs-Anschluß des Verriegelungsgatters 245 gegeben, Avodurch das Taktsignal wieder zum Inverter
246 und an den Taktanschluß 248 gelangen kann.
Die Entfernung der Spannung von der Basis des Transistors 286 sperrt den Transistor 286, so daß der Kondensator 263 wieder
geladen werden kann.
Die Zeitverzögerungsschaltung ist in dem Gerät vorgesehen, damit die in Fig. 10 gezeigten synchronen. Filter einschwingen
können, wenn die zugeführte Frequenz von der maximalen Frequenz
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- 57 -
auf die minimale Frequenz geändert wird. Gewöhnlich ist eine
Zeitverzögerung von etwa 8 Sekunden dafür geeignet,. Die Zeitverzögerungsschaltunfi;
weist einen elektronischen Schalter 258, vergleiche I1Ig. 15, auf, dessen positiver Anschluß mit dem
Rücksetz--Leiter 257 verbunden -ist. Der Ausgang des elektronischen
Schalters 258 ist mit dem Steueranschluß des Zeitverzögerungsgatt
erö 247 verbunden. Im Ruhezustand wird der Ausgangsanschluß
289 des elektronischen Schalters 258 auf einem Signalzustand
niedrigen Pegels gehalten. Während des .Ruckset sens wird ein
Kondensator 290 auf die 15 Volt des Rücksetz-Leiters 257 aufgeladen.
' ;
Eine Diode 291 ist im Rücksetz-Leiter 257 zwischen dem Rücksetz--Anschluß
284 und dem elektronischen Schalter 258 vorgesehen.
Wird daher die 15 Volt abgebende Speisequelle 282 vom Rucks et z-Leit.er 257 abgetrennt und der Rücksetz-Anschluß 284
über den Startanschluß S der Schalterebene 28B mit Erde verbunden,
so entleert sich das 15 VoIt-Potential vom Kondensator
290 über einen Widerstand 292 langsam. Fällt das Potential '
am positiven Anschluß des elektronischen Schalters 258 unter
den Schwellwert, so ändert sich der Ausgangsanschluß 289 vom
Signalzustand hohen Pegels zum Signalzustand niedrigen Pegels und gibt diesen über einen jZeitverzögerungs-Leiter 293 an
den Steueranschluß des Zeitverzögerungsgatters 247.
Der Rücksetz-Schalter 28 in der Start-Stellung verbindet
außerdem einen Speisespannungsanschluß 294 über die lichtemittierende
Diode 27 über die Schalterebene 28A mit Erde. Die lichtemittierende Diode 27 leuchtet daher auf, wenn der Rücksetz-Schalter
28 sich in" seiner Start-Stellung befindet. Dieses ist wegen der gerade beschriebenen Zeitverzögerungsschaltung
besonders wichtig. Beim Fehlen einer Ii chtemitb i er enden Diode
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- 58 - BAD ORIGINAL
könnte die Bedienungsperson des Gerätes nicht feststellen, daß "
das Gerät infolge der Zeitverzögerung von 8 Sekunden, die in dem Gerät eingebaut sind, immer noch verbunden war.
Die digitale Kippschaltung arbeitet nur während des Spektrums- ·
analyse-Betriebs. Die Schalterebene 651 hat alle ihre Anschlüsse mit Ausnahme des Anschlusses 295 für die Spektrumsanalyse
über den zugehörigen Kontaktarm mit einer positiven Spannungsquelle 296 von et v/a 15 Volt verbunden. Die übrigen
Anschlüsse der Schalterebene.651 sind mit dem Anschluß 285
im Rucks et z-Le it er 257 zwischen einem Paar von Dio.den 291,
verbunden. Auf diese Weise wird eine Spannung von 15 Volt an die Basis des Transistors 286 bei allen Betriebsarten mit Ausnahme
des Spektrumsanalyse-Betriebs gegeben, um einen Aufbau der Spannung am Ladeanschluß 262 auszuschließen. In gleicher
Weise wird die Spannung von 15 Volt über den Anschluß 285 an den elektronischen Schalter 258 zum Sperren des Zeitverzögerungsgatters
247 gegeben.
Fr e quenzb er eichs-Einstel1υηgen
Die Frequenzbereichs-Einstellungen v/erden für die minimale
Frequenz mit dem Aufzeichnungs-Wahlknopf 26 in der Stellung
"Nullabgleich" und für die maximale Frequenz mit dem Aufzeichnungs-Wahlknopf 26 in der Stellung "voller Skalenabgleich"
vorgenommen.
Um die minimale Frequenz einzustellen, haben die Schalterebenen 241A, 241B ihre Schaltarme mit den Anschlüssen 298, 299 für den
Nullabgleich verbunden. In dieser Stellung ist die positive Spannungsquelle 282 über den Anschluß 299 der Schalterebene
241B mit dem Rücksetzanschluß 284 verbunden, wodurch die Takt-
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signale am Takt ans cliluß 248 nicht auftreten können. Ein Mischeranschluß
500 ist mit Erde über einen Spannungsfolger 266, die
Schalterebene 25A, den Anschluß 298 und die Schalterebene 241A
verbunden. Der Hiεeheranschluß JOO ist auch mit den Kontaktarm
der.Schalterebene 29A für die minimale Frequenz verbunden.
Die Schalterebene 29A hat neun Anschlüsse, die miteinander
durch einzelne in einer Kette geschaltete Widerstände verbunden sind. Ein Ende der Widerstandskette ist mit Erde über
einen Widerstand 301 verbunden. Dos andere Ende der Widerstandskette
ist mit einer positiven Spannungsquelle 302 über
ein Potentiometer 303 verbunden. Auf diese Weise kann die an
den Kontaktarm der Schalterebene 29A gegebene Spannung in
gleichmäßigen Inkrementen verändert werden. Diese Spannung wird an den Mischeranschluß 300 und dann über den Inverter
an den positiven Anschluß der integrierten Schaltung 269 gegeben. Diese konstante gleichmäßige Spannung vom Mischeranschluß
erzexigt eine gleichmäßige Frequenz am Ausgangsanschluß 240.
Dieses Signal kann auf dem Frequenzmeter 11 angezeigt werden. Wie besonders in Fig. 2 gezeigt ist, wird das Frequenzsignal
vom Anschluß 240 über den Anschluß für die Spektrumsanalyse
der Schalterebene 6^A und dann über die Eingangsschaltung 78
an den Anschluß für die Spektrumsanalyse der Schalterebene '
65B gegeben. Das Signal wird von der Schalterebene 65B durch
den Frequenz-Spannungs-Uiowandler 95 und den Gleichspannungsverstärker
96 abgenommen, von dem es an das Frequenzmeter 11 gegeben wird.
Der volle Skalenabgleich des Gerätes wird mit den Schalterebenen 241A, 241B in der Einstellung "voller Skalenabgleich"
durchgeführt, d.h. mit dem Kontaktarm verbunden mit dem zentrischen
Anschluß in den Schalterebenen 241. Wie bei der Schalterebene 241A
festgestellt werden kann, ist der Anschluß für den vollen Skalen-
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- 60 -
- GO -
abgleich mit dem Kontaktarm des Schalters JOA verbunden. Der
Schalter 3OA hat neun Anschlüsse, die miteinander über Widerstände
einer Kette verbunden sind. Der untere Abschluß ist mit einem Widerstand 304 mit Erde verbunden.■ Der obere Anschluß
ist mit einem Widerstand 305 und einem Potentiometer
mit einer positiven Spannung8quelle 307 verbunden, die gewöhnlich
15 Volt abgibt. Auf diese V/eise kann eine geeignete Spannung in gleichmäßigen Inkrementen über die Anschlüsse des
Schalters 3OA an die Schalterebene 241A und dann über den
Schalter 25A und den Spannungsfolger 266 an den Mischerpunkt
3OO gegeben werden. Am Mischerpunkt 3OO wird die von der
Schalterebene 3OA zugeführte Spannung mit der bereits von
der Schalterebene 29A zugeführten Spannung gemischt. Solange
die Spannung von der Schalterebene 3OA die Spannung von der
Schalterebene 29A übersteigt, wird ein Signal am Ausgangsanschluß 240 erzeugt, das der Differenz zwischen diesen beiden
Spannungen entspricht. Die Frequenz des am Anschluß 240 anstehenden Signals kann unmittelbar auf dem Frequensmeter 11
angezeigt werden.
Arbeitet das Gerät in dem Frequenzbereich von 600 Hz bis 6000 Hz als Folge einer Einstellung des Frequenzbereichsknopfes 17 und
der zugehörigen Schalterebenen 160, so erlaubt der Knopf 29 für die minimale Frequenz und der Knopf 30 für die maximale
Frquenz der Bedienungsperson, den gesamten Bereich oder aber weniger als diesen zu prüfen und aufzuzeichnen. So kann z.B.
die Bedienungsperson Frequenzen von 1800 bis 4200 Hz beobachten und aufzeichnen. Dieser kleinere Bereich kann vollständig über
das Koordinatenpapier des Koordinatenschreibers für eine vergrößerte Darstellung der Aufzeichnung erstreckt werden. Es ist
zu erkennen, daß der Knopf 30 für die maximale Frequenz mechanisch mit der Schalterebene 3OB verbunden ist, die dem letzten Johnson-
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Zähler 252 zugeordnet ist. Wird daher die maximale Frequenz
mit dem Knopf 30 eingestellt, so wird der entsprechende Boreich
der Zähle.rkette ebenfalls eingwstellt, so daß der übrige
Teil der Schaltung·.bed der gewünschten maximalen Frequenz
abschaltet.
Der Knopf 2CJ für die Einstellung der minimalen Frequenz ergibt
eine Schwellwertspannung an den Mischeranschluß JOO, die der
Einstellung des Knopfes 29 entspricht. Arbeitet z.B. das Gerät
in einem Frequenzbereich, von 600 bis 6000 Hz und die gewünschte Frequenzänderung läuft von 2400 bis 6000 Hz, so entspricht die
vom Schalter 29 an den Hiseherpunkt abgegebene Spannung 2400 Hz.
Das Aus gangs signal am Anschluß 240, do.ß sich unmittelbar aus
der am Mischerpunkt 500 vom Schalter 29 zugeführten Spannung ergibt, ist daher ein Signal von 2400 Hz.· Nach dem Betriebsbeginn des Gerätes steigt die Spannung am Ladeanschluß 262
von Null aus an und das. sich ergebende Signal am Ausgangs-· anschluß 240 steigt in seiner Frequenz vom eingestellten Grund-,
wert von 2400 Hz aus an.
Wird danach der Schalter 30 für die maximale Frequenz eingestellt,
wobei sich der Schalter 24-1A in der Stellung "voller Skalenabgleich" befindet, so wird die Spannung von der Schalterebene 30A zu der Spannung von der Schalterebene'29A des Mischeranschlusses
300 hinzugefügt. Soll die Spannung für den vollen
Skalenaunschlag von der Schalterebene 30a in dem Ausführungsbeispiel zugeführt werden, so entspricht das Ausgangssignal am
Anschluß 240 8400 Hz, d.h. den 2400 Hz als Ergebnis des von der Schalterebene 29A zugeführten elektrischen Sginals und den 6000 Hz
als Ergebnis der von der Schalterebene 3OA zugeführten Spannung
für den vollen Skalenausschlag. Damit die Ausgangsfrequenz innerhalb des gewünschton Bereichs liegt, d.h. zwischen 2400 und 6000 ils.
wird der Schalter 30 solange eingestellt, bis das Frequenzmeter
6000 Hz angibt.
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Die Einstellung des Schalters'JO stellt auch die ,Scii<erebeno pOB
ein und vermindert den Zählordurchlauf der Zählkette. Bei dem v.nv;ogebenen
Beispiel, bei dem der normale Bereich sich von 600 bis
6000 Hs erstreckt, beträgt also der Gesatntbereich 5'ΊΟΟ Hz. Die cot
normale Zählerdurchlauf der Zählkette beträgt 2000 Zählungen«. Lao
normale Zähl geschwindigkeit beträgt daher 2,7 Hz -pro Zählung;, V/erden
daher JO % des unteren Teils des Bereiches em.ferrit, so sind
dieses 0,3 χ 54-00 Hz = 1620 Hz über dem Schwellwerk von 600 Hei.
Der endgültige Bereich beträgt daher 2220 bis 6000 Ih.:. Der in
Fig. 15 gezeigte Zähler 252 beendet daher seine Zählung nach 1400
Zählungen.
Federanheb-Schaltung;
Die Federanheb-Schaltung ist durch gestrichelte Linien 308 in
Fig. 15 eingeschlossen. Die Federanheb-Schaltung veict einen Federanheb--Ausgang
4-3 mit einem Elektromagnet-Schalter J09 einschließlich
einer Spule 310 auf, die mit einer positiven Spannungε-quelle
311 und über einen Transistor 312 mit Erde verbunden ist.
Die Basis des Transistors 312 ist mit dem Ausgangsanschluß eines,
Gatters 313 verbunden. Der Steueranschluß des Gatters 315 ist über
eine Diode 314- mi"t dem Leiter 281 verbunden. Der Steueranschluß
des Gatters 313 ist außerdem über eine Diode 315 mit einem Anschluß
316 an dem Rücksetz-Leiter 257 angeschlossen. Erhält die Basis des
Transistors 312 eine positive Ladung, so wird der Transistor 312
leitend und es fließt ein Strom über die Elektromagnetspule 310
und die Federanheb-Schaltung 43 ist geschlossen. Die Basis des
Transistors 312 erhält eine Ladung, wenn der Steueranschluß des Gatters 313 niedrigen Pegel 'erhält. Der Steueranschluß des Gatters
313 erhält niedrigen Pegel, wenn der Leiter 281 niedrigen Pegel hat und auch der Anschluß 316 niedrigen Pegel hat. Der Leiter 281 hat
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solange, niedrigen Pegel, wie die Zählkette 2'19, 250, 251, 252 tatsächlich zählt. Sobald die Zählung beendet wird, wird der Anschluß
280 des Flip-Plop-Mulitivibrators 279 auf hohen Pegel geschaltet, wodurch das Gatter 313 an seinem Ausgang niedrigen Pegel
erzeugt j der an die Basis des Transistors 312 gegeben wird, der
seinerseits den Stromfluß durch die Spule 310 unterbricht. Der Anschluß 316 führt ebenfalls hohen Pegel, wenn der Rücksetz-Schalter
28B- sich in der Rücksetz-Stellung R befindet. Der Anschluß 316
bleibt auf hohem Pegel nachdem der Rücksetz-Schalter 28B in seine Start-Stellung S bewegt wurde, solange sich der Kondensator 290
der Verzögerungsschaltung entlädt. Dieses erfordert etwa 8 Sekunden.
Die Federanheb-Schaltung 308 wird daher im gleichen Augenblick betätigt
und das Betätigungssignal wird von der Verzögerungsschaltung
über den Leiter 293 an das Verzögerungsgatter 24-7 gegeben.
Typische Betriebsweise
Fig. 13 zeigt die Art der Information, die mit Hilfe des neuen Gerätes
beim Spektrumsanalyse-Betrieb über jeden von vier typischen Zyklen, nämlich 60 bis 600 Hz, 600 bis 6000 Hz, 6000 bis 60.000 Hz
und 60.000 bis 600.000 Hz erhalten werden kann. Die in Fig. 13 gezeigte Aufzeichnung gibt die SchwindungSamplitude in vertikaler
Richtung gegenüber der Beobachtungsfrequenz für ein handelsübliches
Gebläse an, das mit 1150 Umdrehungen pro Minute gedreht wird. Eine
Spitze wird am Punkt A bei etwa 1150 U/min, also der Drehfrequenz beobachtet« Eine weitere Spitze B wird bei etwa 2300 U/min, also
der doppelten Frequenz beobachtet. Eine weitere Spitze C erscheint schließlich bei 4600 U/min, also der vierfachen Frequenz.
Die Aufzeichnung zeigt eine erhebliche Schwingung D bei 30.000 bis
36.000 Perioden pro Minute, ein Phänomen das charakteristisch für eirai leger schaden in der betrachteten Anordnung ist.
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Die vier ausgedruckten Zeilen in Fig. 13 geben eine Schwingung^-
bezeichnung für das besondere gerade geprüfte Gebläse an. Die Aufzeichnung der Fig. 13 kann von einer Bedienungsperson gemacht
und in seinen Unterlagen für einen zukünftigen Vergleich mit entsprechenden
Bezeichnungen aufgehoben werden, d: e von dc5m gleichen
Gebläse zu einem späteren Datum erhalten werden. Diese Vergleiche sind für eine richtige Diagnose besonders wichtig.
yig. 14 zeigt eine typische Aufzeichnung mit dem neuen Gerät im
Nachfolge-Betrieb. Die Amplitude wird in vertikaler und die Frequenz in horizontaler Richtung aufgezeichnet. Die fest durchgezogene
Kurve zeigt die Amplitude der Schwingung für den sich drehenden Körper beim Anwachsen seiner Geschwindigkeit von 0 bis 2500
U/min. Es ist zu erkennen, daß es drei erhebliche Spitzen bei 1025 U/min, 1275 U/min und 1700 U/min gibt.
Die unterbrochene Linie zeigt die Aufzeichnung der Phasenbeziehung
des Ausgangssignals, wenn der Eotor seine Geschwindigkeit steigert. Drei bestimmte Eesonanzen-werden bei Frequenzen von etwa 1050 U/min,
1350 U/min und 1600 U/min angegeben. Eine Umkehr der Phasen.beZiehung
der Unwuchtanzeige ist charakterisitsch für eine Frequenzresonanz.
Schwingungssignal-Aufbereiter
Ein Merkmal des neuen Gerätes ist die Auswechselbarkeit der Schwingungsaufnehmer,
einschließlich seismischer Umformer, berührungsloser Aufnehmer und Beschleunigungsmesser. Ein Beschleunigungsmesser-Eingangs
signal wird an den Eingang 61 der Fig. 8 gegeben, während ein Geschwindigkeits- oder Auslenkungs-Eingangssignal an den Anschluß
60 in Fig.8gegeben wird.
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original
Das Geschwindigkeit!}··· oder Auf.;] enlcurj.gs--Eingangssign;jl vrird über
einen Vorverstärker 317 an zwei Geschwindigkeitsanachlüsse 518a,
319a. -der Schalterebene 2JA des Aufnehmer-Wahlschalters 23 gegeben.
Das Beschleunigungsmesser-Eingangssignal wird vom Ä:ac--chluß 61 über
einen Ladungsverstärker 322 und einen Vorverstärker 323 an Boschlounigungsmesser-Eingangsansclilüsse
32Oa, 321a der S ehalt er ebene 25A gegebene Das Signal von dor Schalterebene 23A kann unmittelbar
zu den Anschlüssen 319b, 320b der Schalterebene 2'3B oder kann über
einen aktiven Integrator 324 über Potentiometer 325 oder 326 an
Anschlüsse 3^8b oder 321b der Schalterebene 23B gegeben werden.
Die in. Fig. 8 gezeigte'Signalaufbereitungsschaltung gibt ein Ausgangssignal
an einen Anschluß 327 zur Schalterebene 65G, wie dieses
in Fig. 2 gezeigt ist. Das Signal ist ein zyklisches Signal.
Das Signal entspricht der Auslenkung, wenn der Schalter 23 mit den
Anschlüssen J18- verbunden ist, das Signal am Anschluß 327 entspricht
der Geschwindigkeit, wenn der Schalter 23 mit den Anschlüssen 319
oder 321 verbunden ist, und das Signal am Anschluß 327 entspricht
der Beschleunigung, wenn der Schalter 23 mit den Anschlüssen 320
verbunden ist.
- 66 5 0 9 8 2 3/0706 BAD ORIGINAL
Claims (1)
- OC' —P a t e η t a η s υ r ii c h eVorrichtung zur Er fs β sung der Amplitude und Phasenbeziehunr·; von" harmonischen Schwingungen eines sich drehenden Körpers mit Hilfe eines elektromagnetischen Umformers zum augonblick-1ichen Umformen einer Funktion der harmonischen Auslenkung in ein komplexes elektrisches Signal mit einer Grundfrequenz, die der augenblicklichen Drehgeschwindigkeit des sich drehenden Körpers entspricht, gekennzeichnet durch eine erste Schaltung (136) zur Erzeugung eines Bezugssignals mit einer gleichmäßig ansteigenden Frequenz und &u?jch ein Signalfilter (ii7i 121) zum augenblicklichen -Erzeugen eines Signals, aus dem komplexen elektrischen Signal, das im wesentlichen frei von den .Komponenten des komplexen elektrischen Signair ist, die sich von der augenblicklich auftretenden Frequenz des Bezugssignals unterscheiden.Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnöt durch Einrichtungen (29, 30) 7^im Einstellen der minimalen und der maximalen Frequenz des Bereiches des Bezugssirnals.Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 mit einer Einrichtung zürn Filtern des komplexen elektrischen Signals zur Unterdrückung von Signalkomponenten bei Frequenzen, die sich von. der gewählten Frequenz unterscheiden, und zum Hindurchlassen der Signalkomponenten der gewählten Frequenz ohne merkliche Verzerrung, gekennzeichnet durch eine .Schaltereinrichtung (Fig. 8) zur Anpassung von auf die Geschwindigkeit ansprechenden Eingangssignal en und auf die Be-- 67 -509823/0706 SAD ORfGfNALschleunigung ansprechenden Eingangssignalen, die einen Integrator (324·) zum Integrieren eines auf die Beschleunigung ansprechenden Eingangssignals zur Erzeugung eines entsprechenden Geschwindigkeitsausgangssignals und zum Integrieren eines Geschwindigkeitseingangssignals zur Erzeugung eines entsprechenden Auslenkungsausgangssignals sowie eine Einrichtung (2JB) innerhalb der Schaltereinrichtung umfaßt, mit der der Integrator zu überbrücken ist, um das auf. die Beschleunigung ansprechende Eingangssignal und auch das auf die Geschwindig-· keit ansprechende Eingangssignal unmittelbar als Ausgangssignal abzugeben.4-, "Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gek ennz e i chnet, daß ein erster und ein zweiter Signalkanal (116 bis 119; 120 bis 123) vorgesehen sind, die einander gleich sind und jeweils in. Reihe einen ersten Vervielfacher (116, 120), ein Tiefpaßfilter (117, 121) und einen zweiten Vervielfacher (119» 123) aufweisen, daß eine erste Generatorschaltung (81 bis 85) zur Erzeugung eines Sinussignals mit einer ersten Bezugsfrequenz und eine zweite Generatorschaltung (87 bis 93) zur Erzeugung eines Kosinussignals mit der gleichen ersten Bezugsfrequenz vorgesehen sind, daß dem ersten Vervielfacher sowohl des ersten als auch des zweiten Kanals jeweils das komplexe elektrische Signal zugeführt ist, daß dem ersten Vervielfacher des ersten Kanals das Sinussignal und dem ersten Vervielfacher des zweiten Kanals das Kosinussignal zugeführt ist, daß eine dritte Generatorschaltung (125) zur Abgabe eines Sinussignals mit einer zweiten Bezugsfrequenz an den zweiten Vervielfacher des ersten Kanals und zur Abgabe eines Kosinussignals mit der zweiten Bezugsfrequenz an den zweiten Vervielfacher des zweiten Kanals vorgesehen ist und daß eine Summier-- 68 509823/0706schaltung (12?) zum Addieren der Ausgangssignale von den beiden Kanälen vorgesehen ist., um ein Signal zu erzeugen, das im wesentlichen frei von Signalkoniponenten ist, ciie die erste ■Bezugsfrequenz nicht haben.5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge k e η η zeichnet , daß die Tiefpaßfilter (117, 121) angepaßte, aktive Filter sind, die jeweils ein Paar in Reihe geschalteter Filter (117, 117'; 121, 121') aufweisen, die Jeweils einen Operationsverstärker (151? 151') haben, dessen negativer Anschluß mit einem Eingangsanschluß über einen Eingangswiderstand (14-9)und einen in Serie geschalteten Sperrkondensator (150) und dessen positiver Anschluß mit Erde verbunden ist, daß ein Eückkopplungsxviderstaiid (152) den Ausgangsanschluß und den negativen Anschluß des Operationsverstärkers verbindet, daß ein Ausgangskondensator (153) den Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers mit dem Verbindung spunk t zwischen dem Eingangswiderstand und dem Sperrkondensator verbindet und daß. sich ein FiIter-Ausgangsanschluß (148) zwischen dem Ausgangskondensator und diesem Verbindungspunkt befindet und der Ausgangsanschluß des ersten Filters mit dem Eingangsanschluß des zweiten Filters verbunden ist.6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet , daß die erste Generatorschaltung ( 81 bis 85) zur Erzeugung eines Sinussignals mit der gleichen Grundfrequenz wie die der sich wiederholenden Eingangsimpulse ein erstes auf jeden Eingangsimpuls (A) ansprechendes Schaltungsteil (81) zur Erzeugung eines sich gleichmäßig ändernden elektrischen Sägezahnsignals (B), einen Rechtecksignal-- 69 -509823/0 7 06 ßA0generator (82) zur Erzeugung eines Rechteeic signals (G), dessen positive Impulse der einen Hälfte des Sägezahnsiynals und dessen negative Impulse der anderen Hälfte des Sägczahnsignals entsprechen, einen Integrator (84) zum Integrieren des Rechtecksignals, um ein Dreiecksignal (D) mit einer Grundfrequenz zu erzeugen, die der der Eingangsimpulse (A) gleich ist, und einen Sinussignalformer (85) zum Umformen des Dreiecksignals in das gewünschte Sinussignal (K) "aufweist.Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die zweite Generatorschaltung (87 bis 93) zur Erzeugung eines Kosinussignals mit einer der Frequenz der sich wiederholenden Eingangsimpulse entsprechenden Grundfrequenz ein' erstes Schaltungsteil (88) zur Erzeugung eines aweiten Sägezahnsignals (G) aus dem ersten Rechtecksignal (C), wobei die Frequenz des -zweiten Sägezahnsignals genau doppelt so groß ist wie die des ersten Sägezahnsignals, einen zweiten Rechtecksignalgenerator (89) zur Erzeugung eines zweiten Rechtecksignals (H), dessen positive Impulse der ersten Hälfte des zweiten Sägezahnsignals und dessen negative Impulse der zweiten Hälfte des zweiten Sägezahnsignals entsprechen, einen dritten Rechtecksignalgenerator (90) zur Erzeugung eines dritten Rechtecksignals (I) mit der halben Frequenz des zweiten Rechtecksignals und einer Phasenverschiebung von 90° gegenüber dem ersten Rechtecksignal, einen Integrator (92) zum Integrieren des dritten Rechtecksignals zum Erzeugen eines zweiten Dreiecksignals (J), das die gleiche Grundfrequenz wie die der Eingangsimpulse hat und gegenüber dem ersten Dreiecksignal (D) um 90 phasenverschoben ist, und einen Sinussignalformer (93) zum Umformen des Dreiecksignals in das gewünschte Kosinussignal (L) aufweist und daß eine Vergleichsschaltung (140) zum- 70 509823/0706 ■ BAD ORIGINAL.Vergleichen dos ersten Rechtecksignals (C) mit dom zvroiten Rcchtecksignal (H) vorgesehen ist, um die gewünschte Phasen--· be Ziehung zwischen dem dritten Rechtecksignal· und dein ersten Rechtecksignal beizubehalten.8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 mit einer v/ei- · teren Schaltung zur Erzeugung eines sauberen, scharfen Impulssignals konstanter Amplitude aus einem, eine Reihe sich wiederholender Impulse aufweisenden Eingangssignal, das jedoch unerwünschte Rauschsignalanteile enthält, dadurch gekennzei.chn-et , daß diese v/eitere Schaltung (78) ein paralleles Netzwerk (19ZO mit einem Eingangsanschruß (193) und einem Ausgangsanschluß (199) ist, das aus einem ersten Kanal (195> 197)? der eine Konstantstromdiode (195) und eine Richtdiode (197) zum Hindurchlassen von elektrischen Signalen vom Eingangsanschluß zum Ausgangsanschluß umfaßt, und einem zweiten Kanal (196, 198), der eine Konstantstromdiode (196) und eine Richtdiode (198) zum Hindurchlassen von Signalen vom Ausgangsanschluß zum Eingangsanschluß umfaßt, besteht, daß eine Schaltereinrichtung (65A, 192) zum Zuführen des Eingangssignals an den Eingangsanschluß vorgesehen ist, daß eine Vergleicherschaltung (2OO) ein einzelnes Impulssignal in Abhängigkeit von zugeführten Eingangssignalen, die einen bestimmten Schwellwert überschreiten, abgibt und mit dem Ausgangsanschluß verbunden ist, daß ein MuIitivibrator (209) ein Signal konstanter Amplitude und vorbestimmter Dauer, die ein kleiner Bruchteil des Impulsabstandes des Eingangssignals ist, in Abhängigkeit eines Eingangsimpulses abgibt und daß eine Verbindung (208) den Ausgang der Vergleicherschaltung mit dem Eingang des Mulitivibrators verbindet.- 71 5098 2 3/0706 bad original9c Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit einer digitalen Kippschaltung zur Erzeugung eines elektrischen Ausgangssd gnals gleichmäßig ansteigender Frequenz, dadurch gekennzeichnet, daß die Kippschaltung eine Takt Schaltung (24-2 bis 248) zur Erzeugung eines Taktsignals mit .gleichmäßigen Abständen und konstanter Amplitude, eine Konstantstromleitung (261), die die Taktschaltung mit einem Kondensator (263) zu seiner Aufladung mit einem gleichmäßigen Ladungsinkrement bei jedem Taktimpuls verbindet, und einen weiteren Schaltungsteil (268 bis 273) zur Erzeugung eines Ausgangs signals aufweist, dessen Frequenz proportional zur augenblicklichen Ladung des Kondensators ist.10. Vorrichtung nach Anspruch 9> dadurch gekennz e i chnet , daß der Schaltungsteil (268 bis 273) zur Erzeugung eines Ausgangssignals eine Stromquelle (270) zur Erzeugung eines der augenblicklichen Spannung über dem Kondensator (263) proportionalen Stroms, einen zweiten Kondensator (271) und eine Schaltereinrichtung (I6OJ) zur Zuführung des erzeugten Stromes an den zweiten Kondensator, ein auf einen Schwellwert ansprechendes Schaltungsteil (274-) zum Entladen des zweiten Kondensators bei einer vorbestimmten Ladung zur Erzeugung eines Sägezahnsignals mit einer Frequenz, die dem erzeugten Strom entspricht, und einen Verstärker (276) zur Verstärkung des sich ergebenden Sägezahnsignals als ein Ausgangssignal aufweist, das eine Frequenz hat, die linear der augenblicklichen Ladung auf dem ersten Kondensator entspricht.11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Taktschaltung (242 bis 248) kontinuierlich läuft und der erste Kondensator (263) im Ruhezustand über eine Verbindung (286) mit Erde verbunden ist und0 9 8-23/0706daß ein Schalter (258) zum Einschalten der Kippschaltung durch .Unterbrechung dieser Verbindung vorgesehen ist.12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß der Schalter (258) eine Verzögerungseinrichtung (290, 292) zur Unterbrechung der Verbindung (286) nach einer vorbestimmten Zeitverzögerung im Anschluß an die Betätigung des Schalters aufweist.13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, - daß die Kippschaltung eine sichtbare Anzeige (27) umfaßt;■ die unmittelbar bei der Betätigung des Schalters (258) eingeschaltet wird, um eine positive Anzeige zu gewährleisten, daß der Schalter während der vorbestimmten Zeitverzögerung bereits betätigt ist.Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13» dadurch gekennzeichnet , daß die Kippschaltung ein von einer minimalen Frequenz bis zu einer maximalen Frequenz linear ansteigendes Signal erzeugt und eine erste Spannungsquelle (302) sowie einen Addierer (3OO) umfaßt, daß ein Schaltungsteil (24-1A, 25, 266) den Addierer einmal mit der Spannung an dem ersten Kondensator (263) und einmal mit der ersten Spannungsquelle (302) verbindet, daß ein weiterer Schaltungsteil (268, 269) den Addierer mit dem Stromgenerator (270) verbindet und daß eine Schaltereinrichtung (29A) zur Einstellung der Spannung der ersten Spannungsquelle vorgesehen ist, um ein Ausgangs-Sägezahnsignal mit der gewünschten minimalen Frequenz zu erzeugen, während der erste Kondensator geerdet ist.50 9 82 3/0706
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