DE2500389A1 - Demonstration meter for sinusoidal test signals - which have a frequency coinciding exactly with that of a reference alternating voltage - Google Patents

Demonstration meter for sinusoidal test signals - which have a frequency coinciding exactly with that of a reference alternating voltage

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Abstract

In the demonstration meter, a rotating pointer can be set or drawn in on the meter in accordance with displayed test values. At each pointer setting the meter reading for the instantaneous voltage must coincide with projection of the pointer, i.e. its sine value. Demonstration of this coincidence must be possible at the lowest frequencies, including f = O. This applies also to purely electronic solutions of the problem. The phase is continuously adjustable. The voltage levels involved are the motor input voltage (U1) the impulse voltage (U2), the measured signal voltage across a fixed resistor in the capacitor-resistor output circuit (C, R), (U3), and the voltmeter voltage reading (U4).

Description

Beschreibung zonen des Demonstrationsgerate@ für Drehzeiger und Wellen Das Demonstrationsgerät ist vor allem ein Phasenmeßgerät,mit dem zugleich mit jeder Phase die zugehörige Augenblicks spannung in Abhängigkeit von der Phasenlage mittels eines Gleichspannungs= meßinstruments gemessen werden kann. Das Demonstrationsgerät ermög, licht es, schnell sich ändernde Meßsignale U3 (z.B. Eine Wechsel~ spannung von 50 Hz ) mit einer zur Bezugswechselspannung gleicher Frequenz Ul definierten Phasenlage elektrisch und sozusagen stroboskopisch abzutasten.Description of zones of the demonstration device @ for rotary pointers and shafts The demonstration device is primarily a phase measuring device with which at the same time with each Phase the associated instantaneous voltage as a function of the phase position by means of a DC voltage measuring instrument can be measured. The demonstration device enables rapidly changing measurement signals U3 (e.g. an alternating voltage of 50 Hz) with a frequency Ul equal to the reference AC voltage Phase position to be scanned electrically and, so to speak, stroboscopically.

Außerdem kann das Demonstrationsgerät Aufgaben lösen, für die bisher Wellenmaschinen verwendet wurden.Man kann nämlich in jeder realen Welle, z.b. jeder Schallwelle, deren Frequenz genau gleich der Frequenz der Bezugswechselspannung ist, ein Kontinuum von Drehzeigern ausmessen und dann nachmessen, daß an jedem Ort und zu jeder Zeit die Mikrofonspannung mit dem sinus-Wert des zugehörigen Drehzeigers übereins-timmt. Tastet man insbesondere die Welle immer in derselben Phase der Bezugsspannung ab, so erhält man eine stationäre Momentaufnahme der fortschreitenden Welle als Funktion des Ortes.In addition, the demonstration device can solve tasks for which previously Wave machines were used, because you can use any real wave, e.g. everyone Sound wave, the frequency of which is exactly the same as the frequency of the reference alternating voltage is to measure a continuum of rotary pointers and then measure that at each location and at any time the microphone voltage with the sine value of the associated rotary pointer agrees. In particular, if the wave is always felt in the same phase of the reference voltage a stationary snapshot of the advancing wave is obtained as Function of the place.

Dagegen liefern die bekannten Wellenmaschinenkein Schwingung= kontinuum, sie simulieren eine WelLe vielmehr durch Kopplung von n Schwingern, deren Schwingungen bald asynchron verlaufen. Bei den Wellenwannen lassen sich die Augenblicksauslenkungen nicht messen.In contrast, the well-known wave machines do not deliver any oscillation = continuum, rather, they simulate a wave by coupling n oscillators and their vibrations soon to run asynchronously. In the case of the wave troughs, the momentary deflections do not measure.

Die bekannten Phasenmeßgeräte messen immer nur die Phase eines Meßsignalsgegen die Bezugsspannung aber keine Augenblicks spannungen.The known phase measuring devices only ever counter-measure the phase of a measurement signal the reference voltage but no instantaneous voltages.

Bei der Frankeschen Maschine wird außer der Phase zwar noch die Effektivspannung aber keine Augenblicksspannung gemessen. Bei stroboskopisch arbeitenden Phasenmeßgeräten wird der stroboskopische Effekt zwar auch durch einen Synchronmotot gesteuertJaber nur optisch ausgenutzt. Er dient in keinem Fallmam elektrischen Ab tasten des Meßsignals.; Beschreibung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Meßsignal willkürlich und kontinuierlich einstellbar in jeder Phase elektrisch so ab zutasten,daß die Augenblicksspannung in der jeweiligen Phase mit einem GleichspannungsmeBinstrument gemessen werden kanne Das Abtasten soll das Meßsignal in ein zeitlich linear gedehntes Aus= gangssignal beliebig kleiner Frequenz einschließlich der Fre= quenz f = O überführen.In the Frankean machine, besides the phase, there is also the effective voltage but no instantaneous voltage measured. With stroboscopic phase measuring devices the stroboscopic effect is also controlled by a synchronous motor only optically used. It is not used in any case mam electrical sampling of the measurement signal .; description The invention is based on the object of providing a measurement signal randomly and continuously adjustable in each phase electrically so from scanning that the instantaneous voltage can be measured in the respective phase with a DC voltage measuring instrument The scanning is intended to convert the measurement signal into an output signal that is expanded linearly over time Any lower frequency including the Fre = frequency f = O transfer.

Diese Aufgabe läßt- sich auch voll elektronisch lösen; erfin= dungsgemäß wird sie mit einem Synchronmotor (Stator 5 und Rotor 6 gelöst. Seine Sollfrequenz beträgt für Wechselstromversuche 50 Hz.This task can also be solved fully electronically; according to the invention it is solved with a synchronous motor (stator 5 and rotor 6. Its setpoint frequency for AC tests is 50 Hz.

und für Schallversuche z.B.800 Hz. Abb.1 enthält den Aufriß und: Abb.2 den Grundriß des Gerätes. In Abb.1 ist rechts die Anwendung bei einer Schallwelle in Abb. 2 die bei einen Reihenschwingkreis hinzugezeichnet. In beiden Fällen ist die Rezugsspannung U1 Antriebsspannung für den Motor. Mit dessen Rotor 6 fest verbun= den Spiegel beim Reihenschwinkreis Abb.2 50 mal pro Sekunde. Der raflektierte und e Lichtstrahl-huscht; daher 50mal/s über die Boto=-diode 12 gibt einen Impuls U2 an den - nur in Abb.S eingezeich= neten- elektronischen Schalter 13. Dieser ist symbolisch als Relais gezeichnet. Während der Impulse lädt sich der Kondensator immer' in derselben Phase bis zur Augenblicksspannung z.B. am ohmschen Wide-rstand des Rei@enschwingkreises 14 auf.and for sound tests e.g. 800 Hz. Fig.1 contains the elevation and: Fig.2 the layout of the device. In Fig.1 on the right is the application to a sound wave in Fig. 2 the one drawn in for a series resonant circuit. In both cases it is the reference voltage U1 drive voltage for the motor. With its rotor 6 firmly connected = the mirror at the row angular circle Fig.2 50 times per second. The sophisticated and e beam of light flits; therefore 50 times / s via the Boto = diode 12 gives a pulse U2 to the electronic switch 13 - only shown in Fig.S. This is symbolically drawn as a relay. The capacitor charges during the pulses always in the same phase up to the instantaneous voltage, e.g. at the ohmic width resistor of the circular resonant circuit 14.

Die Phase, in der abgetastet wird, läßt sich kontinuierlich verschieben, wenn man die Achse 3, die mit dem Stat@@ 5 und der Zeichenscheibe 10 auf dem Tagelichtprojektor 4 synchron verbunden ist, langsam rotieren läßt. Dreht: sich die Achse 5 z.B. 1 mal/set so wird das Meßsignal U3 mit jeder Umdrehung in einer etwas apä= teren Phase abgetastet, bis das Abtasten bi@ der fünfzigsten Umdrehung des Rotors wieder in der Ausgangsphase erfolgt. Die an U3 abgetastete Spannung U4, die vom Voltmeter angezeigt wird, hat also immer die Frequenz, mit der die Achse 3 umläuft.The phase in which it is scanned can be shifted continuously, if you have the axis 3, the one with the Stat @@ 5 and the drawing disc 10 on the daylight projector 4 is connected synchronously, can rotate slowly. Rotates: axis 5 e.g. 1 mal / set so the measurement signal U3 is in a somewhat later phase with each revolution sampled until the sampling bi @ the fiftieth revolution of the rotor again in the initial phase takes place. The voltage U4 sampled at U3, which is measured by the voltmeter is displayed, so always has the frequency with which axis 3 rotates.

Zum Einzeichnen des- Drehzeigers-' dreht man die Scheibe 10, bis das Voltmeter den Wert null zeigt, zeichnet längs der nack rechts w@@senden, über der Scheibe feststehenden Kante die Richtung; des Drezeigers eins dreht die Scheibe 10 bis zum Vellausschlag des Voltmeters. Der eingeseichm@te Strahl befindet sich nun dem festatehenden senkrechten Kante, die einen Maßstab hat.To draw in the rotary pointer, turn the disk 10 until the Voltmeter shows the value zero, draws along the nack right w @@ send over the Disk fixed edge the direction; the rotary pointer one turns the disc 10 to the full scale of the voltmeter. The calibrated beam is located well the fixed vertical edge that has a scale.

Damit wird die Länge des Drehzeigers auf der Scheibe 10 abge= tragen. Dadurch ist. der Drehzeiger-für die Spannung am ohm= schen Widerstand des Reihenschwingkreises 14 auf die Scheibe 10 eingemessen. Ebenso verfaärt man für weitere Drehzeiger von 14.This means that the length of the rotary pointer on the disk 10 is removed. This is. the rotary pointer - for the voltage at the ohmic resistance of the series resonant circuit 14 measured on the disc 10. The same applies to further rotary indicators from 14th

Klappt man die am Tageslichtprojrktor befestigte Folie 11 auf die Scheibe 10 und läßt den Motor von Achse 3 langsam laufen, so zeigt sich nacheinanden für alle eingezeichneten Drehzeiger -wenn man mit U3 die jeteils zugehörige Teilspannung am Reihen= schwinkreis 14 abtastet - die tbereinstimmung von sinus-Werten und Spannungswerten. Das gilt insbesondere auch für die Gesamt= apannung und den zugehörigen resultierenden Drehzeiger.If you fold the film 11 attached to the daylight projector on the Disc 10 and lets the motor of axis 3 run slowly, it shows one after the other for all indicated rotation indicators - if you use U3 to indicate the partial voltage associated with that part on the series = oscillating circle 14 scans - the correspondence of sine values and voltage values. This also applies in particular to the total tension and the associated resulting Rotary pointer.

Die- Anwendung @@s Demonstrationsmeßgerät für die Welle ergibt sich aus-Abb.1. Die Bezugsspannung liefert ein sinus-Generator, Meßsignal ist die Mikrofonspannung. Insbesondere ergibt sich bei stehnder Achse 3; und bewegtem Mikrofon die Abhängigkeit de-s Ausschlages vom Wege, U3 = A-sin x. Bei feststehendem Mikrofon und rotierender Achse 3 ergibt sich die sinud-Schwingung am je= weiligen Ortals Funktion der Zeit. Die jeweiligen Drehzeiger wer= den für die Welle nicht auf die Scheibe 10 eingemessen sondern als Klammern 7 auf die Achse 3 aufgesetzt. Bei rotierender Achse liefert die Projektion eine fortschreitende Welle.The application @@ s demonstration measuring device for the shaft results from-Fig.1. The reference voltage is supplied by a sine wave generator, the measurement signal is the microphone voltage. In particular, with a stationary axis 3; and moving microphone the dependency de-s deflection from the path, U3 = A-sin x. With a fixed microphone and a rotating one Axis 3 results in the sinud oscillation at the respective location as a function of time. The respective rotation pointers are not measured on the disk 10 for the shaft but placed on the axis 3 as brackets 7. Supplies with rotating axis the projection is a progressive wave.

Interferenzen zweier Wellen lassen sich durch das Einmessen von zwei Klammer-Schraubenlinien demonstrieren.Interference between two waves can be measured by measuring two Demonstrate bracket helical lines.

Literaturverzeichnis der Druckschriften, die diesem Antrag nahekommen Zur Frankeschen Maschine: Wallot:"Einführung in die Theorie der Schwachstromtechnik,Berlin 1943, S.91,92.Bibliography of the publications that come close to this request On the Frankesche machine: Wallot: "Introduction to the theory of weak current technology, Berlin 1943, pp. 91,92.

Patentschriften Deutsche Kl.: 21 e - 36/o3 1 o32 393 1 o61 437 1 o68 809 1 113 264 1 145 275 mit Synchronmotor 1 223 o53-----Hier dient 605 526 die Drehung des Stators nur zur Festlegung des Nullpunktes, aber nicht zum Messen der Phase. Bei m e i n e m Antrag kommt es nur auf die relative Drehung des Stators 5 gegen die Lichtschranke 12 an. Das kann auch bei feststehendem Stator durch Drehen der Lichtschranke 12 um die Achse 2 erreicht werden.German patents: 21 e - 36 / o3 1 o32 393 1 o61 437 1 o68 809 1 113 264 1 145 275 with synchronous motor 1 223 o53 ----- Here, 605 526 is used for rotation of the stator only to determine the zero point, but not to measure the phase. In my case, only the relative rotation of the stator 5 counteracts the light barrier 12 on. This can also be done with a stationary stator by turning the Light barrier 12 around axis 2 can be reached.

Claims (5)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Demonstrationsmeßgerät für sinusförmige Meßsignale, deren Frequenz genau mit der Frequenz der Bezugswechselspannung über= einstimmt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß sich auf dem Gerät ein Drehzeiger nach den vom Gerät angezeig= ten Meßwerten folgendermaßen einstellen oder einzeichnen läßt: Bei jeder Einstellung des Drehzeigers soll der vom Demonstrations= meßgerät angezeigte Meßwert für die Augenblicksspannung mit dem von ihm gleichzeitig angezeigten Meßwert für die Projektion des Drehzeigers, seinem sinus-Wert, übereinstimmen. Die Demonstration dieser Übereinstimmung soll bei beliebig kleiner Frequenz ein= schließlich f= 0 möglich sein. Dieser Anspruch gilt auch für rein elektronische Lösungen dieser Aufgabe.1. Demonstration measuring device for sinusoidal measuring signals, their frequency exactly coincides with the frequency of the reference AC voltage, d a d u r c h it is not shown that there is a rotary pointer on the device following the dated The measured values displayed on the device can be set or drawn in as follows: At each setting of the rotary pointer should be the one displayed by the demonstration measuring device Measured value for the instantaneous voltage with the measured value displayed by it at the same time for the projection of the rotary pointer, its sine value, match. The demonstration this correspondence should include f = 0 for any frequency that is as small as desired to be possible. This requirement also applies to purely electronic solutions for this task. 2.Die Verwendung des Demonstratinsmeßgerätes nach Anspruch 1 als Zeitmesser für periodische Prozesse, d a d u r c h g e k e n n= zeichnet, daß sie in einer definierten Phase durch die Bezugsspannung ausgelöst werden und die Phasenverschiebung des Endsignals gegen das Auslösesignal gemessen und in eine Zeit= spanne umgerechnet wird.2.Die use of the demonstration measuring device according to claim 1 as a timer for periodic processes, d u r c h e k e n n = indicates that they are in a defined phase can be triggered by the reference voltage and the phase shift of the end signal is measured against the trigger signal and converted into a time span will. 3. Die Verwendung des Demonstrationsmeßgerätes nach Anspruch 1 als Wellenmeßgerät, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß in der realen Welle 8, Ze3» einer Schallwelle, eine Gleitschiene für ein Mikrofon und eine langsam rotierende Achse zum Ein= messen, Demonstrieren und Proåizitre* iner Schraubenlinie aus Drehzeigern vorgesehen ist. Diese Demonstration soll einschließ= lich der Frequenz- £ 0 0 möglich seine 3. The use of the demonstration measuring device according to claim 1 as Shaft measuring device that does not show that in the real shaft 8, Ze3 »a sound wave, a slide rail for a microphone and a slowly rotating one Axis for measuring, demonstrating and projecting a helix from rotary pointers is provided. This demonstration should be possible including the frequency £ 0 0 his 4. Demonstrationsmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet-, daß mehrere Bichtschrankeh 12 und elektronische Schalteri3 mit Voltmetern eingebaut sind,so daß die Einzelspannungen auf der Geräteseite elktrisch völlig von einander getrennt sind, 4. demonstration measuring device according to claim 1, characterized in that several Glass cabinets 12 and electronic switchesi3 with voltmeters are installed, so that the individual voltages on the device side are electrically completely separated from each other are, 5.Demonstrationsmeßgerät nach Anspruch 1 , da durch g e k e n n= z e i c h n e t, daß die Gleichspannung U4 für die Regelung des Mos tores genutzt wird,der die Achse 3 antreibt, damit das Gerät ohne -die Forderung nach genauer Übereinstimmung der Frequenzenvon Meß= signal und Bezugswechselspannung arbeiten kann05.Demonstrationsmeßgerät according to claim 1, since by g e k e n n = z e i c h n e t that the DC voltage U4 is used to control the Mos gate, the the axis 3 drives so that the device without the requirement for an exact match the frequencies of the measuring signal and the reference AC voltage can work 0
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