DE2737201A1 - Messgeraet mit ziffernanzeige und kathodenstrahlroehre - Google Patents

Messgeraet mit ziffernanzeige und kathodenstrahlroehre

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DE2737201A1
DE2737201A1 DE19772737201 DE2737201A DE2737201A1 DE 2737201 A1 DE2737201 A1 DE 2737201A1 DE 19772737201 DE19772737201 DE 19772737201 DE 2737201 A DE2737201 A DE 2737201A DE 2737201 A1 DE2737201 A1 DE 2737201A1
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    • G01R13/00Arrangements for displaying electric variables or waveforms
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    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R13/00Arrangements for displaying electric variables or waveforms
    • G01R13/20Cathode-ray oscilloscopes
    • G01R13/22Circuits therefor
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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    • G01R15/08Circuits for altering the measuring range
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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
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Description

  • Meßgerkt mit Ziffernanzeige und Kathodenstrahlröhre
  • Die Erfindung betrifft ein Meßgerät mit automatischer Bereichswahl und Analog-Digital-Umsetzern zur Ziffern-Anzeige mehrerer charakteristischer Parameter einer Spannung und zur bildlichen Darstellung d(s zeitlichen Verlaufs dieser Spannung auf dem Schirm einer Kathodenstrnhlröhre, in den auch die Ziffernwerte eingeblendet werden.
  • Während Gleichspannungen durch nur zwei Parameter, nämlich Größe und Polarität, bestimmt sind, ist dies bei Wechselspannungen im allgemeinen nicht der Fall. Nur bei exaktem Sinusverlauf ist die Wechselspannung durch Amplitude, Phase und Frequenz eindeutig definiert, da andere charakteristische Parameter, wie Spitzenwert, Effektivwert, Gleichrichtwert in fester mathematischer Beziehung zur Amplitude stehen. Zur vollständigen Erfassung von Spannungen, deren zeitlicher Verlauf von der Sinusform abweicht, ist eine Fourieranalyse notwendig, die zeitraubend und aufwendig ist. Einfacher und für viele Zwecke ausreichend ist es, die jeweils interessierenden Parameter mit geeigneten Meßinstrumenten zu messen und den seitlichen Verlauf mit hilfe eines Oszillographen sichtbar zu suchen,auf dessen Schirm die Periode und bei Vorhandensein eines Bezugszeitpunktes auch die Phase abgelesen werden können.
  • Ein Beispiel ist die Bestimmung der Parameter einer aus dem Wechselstromnetz durch Phasenanschnittsteuerung gewonnenen, gleich gerichteten Spannung. Bei dieser Mischgröße sind s.B. von Interesse: der arithmetische Mittelwert, der Scheiteiwert und der Anschnittwinkel. U1 diese Größen sit geeigneter Genauigkeit messen zu können, sind notwendir: 1. ein Mittelwertmeßgerät, 2. ein Scheitelspannungsmeßgerät, 3. ein Oszillograph. Die ersten beiden Geräte werden im allgemeinen unterschieditohe Meßbereiche benötigen, wenn beide Or8ßen s6gliobbt genau gemessen werden sollen.
  • Ein zweites J3eispiel ist die Überprüfung des niederfrequenten Teiles cines Fernschapparates. Hier sind vom lierstcller Grenzwerte für die Gleichspannung und die Schwingungsbreite, d.i. die Differcliæ zwischen dem größten und kleinsten Wert einer Misdispannung, an verschiedenen clle des Signalflusses vorgeschrieben. Es ist außerdem zweckmäßig, den zeitlichen Verlauf der Spannungen, deren Wechseistromanteile nicht sinusförmig sind, mit hilfe eines hathodenstrahloszillographen zu beobachten. Die Spannungen sind erdfrei. Damit scheiden einfache handelsübliche Oszillographen aus, da deren Eingang nicht crdfrei ist. Es müßten teure Oszillographen verwendet werden, die so gebaut sind, daß mit ihnen Spannungsdifferenzen gemessen werden können. Andererseits leisten auch die cinfachsten Oszillographen in anderer Hinsicht mehr als für die gestellte Aufgabe benötigt wird.
  • Die Lösung der Aufgabe mit drei separaten Geräten hat demnach die Nachteile daß der Oszillograph einen überflüssig.hohen Kostenanteil des ganzen Meßsystems darstellt, daß viel Platz benötigt wird, daß drei Meßleitungspaare und meistens auch drei Netzanschlußleitungen benötigt werden, was ebenfalls Platz beansprucht und Unübersichtlichkeit des Meßaufbaus bedingt, daß für Messungen z.B.
  • in einem Fernsehapparat derselbe Punkt des Signalflusses mit drei Tastköpfen abgetastet werden müßte, wenn man, was wünschenswert ist, gleichzeitig messen will, und daß es schließlich nicht möglich ist, den Schirm der Kathodenstrahlröhre und die auf beiden Geräten, vorzugsweise in Ziffernform, erscheinenden Meßwerte in einem relativ kleinen Gesichtsfeld zu beobachten.
  • Im Katalog der Firma Tektronix, USA, "Tektronix Products 1976" werden z.B. auf Seite 59, Kathodenstrahloszillographen beschrieben, für die ein Einschub vorgesehen ist, der als ein Mehrbereichs-Digitalvoltmeter für Gleich- und Wechselspannungen ausgeführt ist und bei dem die gemessenen Werte in Ziffern auf dem Schirm der Kathodenstrahlröhre erscheinen. Um erdfrei messen zu können, wird für den Y-Teil ein kostspieliger Differenzeinschub angeboten.
  • Diese Oszillographen gehören zu den erwähnten aufwendigen, teuren Geräten und sind, wenn Reparaturzwecke berücksichtigt werden, viel zu schwer für die Ausstattung eines mobilen Servicetechnikers.
  • Nachteilig ist ferner, daß in jedem Einschub der lteßbercich gesolldert eingestellt werden piuß.
  • Zur Vermeidung der beschriebenen Nachteile wird zur Lösung der gestellten Aufgabe ein Meßgerät vorgeschlagen, d die eingangs angegebenen Eigenschaften besitzt und bei welchem der von der Eingangsspannung U bewirkte Signalfluß von einem Meßeingang aus in die der Zahl der zu bestimmenden Parameter gleichen oder kleineren Zahl von Kanälen aufgespalten wird, die vonein:lnder unabhängig arbeiten. Dabei enthalten die Kanäle Schaitungs gruppen, deren Ausgangsspannungen die durch den in jedem Kanal zu bestimmenden Parameter definierte Funktionen der Eingangsspannungen sind und an die Eingänge von in jedem Kanal vorgesehenen Analog-Digital-Umsetzern gelegt werden. Ferner ist in dem Gerät ein Kathodenstrahloszillograph mit erdfreiem Eingang eingebaut, dem eine der Wechselspannungskomponente der Spannung U analoge Spannung zugeführt wird. Dieser Oszillograph hat nur begrenzte Aufgaben zu erfüllen und kann daher einfach ausgeführt werden.
  • Die Schaltungsanordnung eines Meßgerätes entsprechend der Erfindung ist aus dem Blockschaltbild der Figur 1 ersichtlich, die Figuren 2 und 3 zeigen Details der Schaltung in bevorzugten Ausführungen. In einem nicht dargestellten Gehäuse sind eine Kathodenstrahlröhre 5 und alle zu ihrem Betrieb als Oszillograph unbedingt notwendigen, bekannten und nicht gezeigten Baugruppen vorgesehen. Von dem Eingangsklemmenpaar 1, das zum Anschluß der zu messenden Spannung U dient, wird diese beispielsweise zwei Kanälen 2, 3 zugeführt. Jeder Kanal enthält Verarbeitungsbaugruppen, 21, 22 und 31, 32, 33. Die Art der Verarbeitung hängt von dem Parameter der Spannung ab, der durch den Analog-Digital-Umsetzer dieses Kanals (23 bzw. 34) angezeigt werden soll.
  • Im gezeigten Beispiel der Figur 1 wird. im Kanal 2 die Gleichspannulzgskomponente messen; was in bekannter Weise durch das Tiefpaßfilter 21 crzielt wird. Auf dicscs folgt eine Baugruppe 22, die zur automatischen Bereichsumschaltung dient und die durch den ,Enalog-Digital-limsetzer 23 gesteuert wird. Im Kanal 3 wird durch das lloehpaßtilter 31, das iin einfachsten Fall ein Abblockkondensator sein kann, die Wechselspannungskomponente der Spannung U verarbeitet. flaugruppe 32 ist die zu diesem Kanal 3 gehörende. automatische nercicllsumscllaltung,die vom zu diesem Kanal gehör<nden Analog-Digital-Umsetzer 34 gesteuert wird. In der Baugruppe 33 wird die Spannung entsprechend der Funktion F(U) umgeformt, die den gewünschten Parameter definiert. Die Spannung am Ausgang von 32 ist in ihrem zeitlichen Verlauf ein unverzerrtes Abbild der Wechselstromkomponente der Eingangsspannung und wird über den Vorverstärker 4 dem Y-Kanal des Oszillographen zugeftlhrt.
  • Gemäß dem gezeigten Anschluß des Oszillographen gilt für diesen derselbe Meßbereich, wie für die ziffernmäßige Darstellung der Wechsel6pannungslcomponente, Besonders im Falle ausgeprägter Spitzen der Spannung U ist es wünschenswert, neben der Gleichspannungskomponente mehr als einen Parameter er Wechselspannungskomponente zu messen, insbesondere den Gleichrichtwert und die Schwingungsbreite. Dies ließe sich im Sinne der Erfindung durch die Aufspaltung in drei Kanäle erreichen. Da diese Aufgabe aber nur fallweise auftritt, werden in einer bevorzugten Ausführung der Erfindung.in einem Kanal, im allgemeinen im Wechselspannungskanal, zwei iunktionsbildende Baugruppen vorgesehen, in Figur 2 mit 331 und 332 bezeichnet, von denen durch-Betätigung der Scllalter 6, 6' jeweils eine solche Spannung dem Analog-Digital-Umsetzer 34 zugeführt wird, die dem gewünschten Parameter der Wechselspannung entspricht.
  • Da die Schwingungsbreite immer größer als jede der anderen erwähnten Parameter einer ltechselspannung ist - im Falle einer sinusförmigen Spannung ist sie genau gleich dem Gleichrichtwert mal # - und da der Meßbereich auch des Oszillographen automatisch umgeschaltet wird, könnte in bestimmten Fällen das Bild am Schirm unbefriedigend klein erscheinen. Daher wird in einer weiteren Ausführung der Verstärker 4 in Abhängigkeit von der Stellung der Schalter S, 6' so gesteuert, daß in der entsprechenden Funktiollsart, in Figur 2 in der mit 332 bezelchneten, die Empfindlichkeit des Oszillographen um einen geeigneten Faktor, z.B. dem Faktor 3, erhöht wird.
  • Bei wiederholt aufeinander folgent3tn Messungen an verschiedenen Meßpunkten, besonders, onn an diesen annäherend gleiche Spannungen liegen, wie dics beispielsweise beim Abgleich einer Serie von Geräten der Fall ist, wirkt sich eine bei jeder Art automatischer Bereichswahl auftretende Verzögerung störend aus. Diese entsteht dadurch, daß beim Übergang von einem Meßpunkt zum nächsten die Spannung U am Gerät zuerst auf Null absinkt und folglich sich an diesem der empfindlichste Bereich einstellt und nach dem Anschließen an den nächsten Meßpunkt sich der entsprechende unempfindlichere Bereich wieder einstellt. Die für das Ilinunter- und -Hinaufregeln benötigte Zeitspanne bildet die erwähnte Verzögerung.
  • Sie wird in einer bevorzugten Ausführung des Meßgerätes entsprechend der Erfindung dadurch vermieden, daß eine die Steuerung der automatischen Bereichsumschaltungsgruppen 22, 32 beeinflussende Schaltungsgruppe 9 (siehe Figur 3) vorgesehen ist, an der durch den handbetätigten Schalter zwei Betriebsarten eingestellt werden können: in der Stellung "Speicher" des Schalters bleibt der bestehende Bereich bei sinkender Spannung erhalten, bei steigender wird selbsttätig auf den unempfindlicheren umgeschaltet; das letztere ist zum Schutz des Gerätes vorteilhaft. In der Stellung "Auto" folgt die Automatik der Bereichsumschaltung der Spannung bei ihrem Absinken, wie bei ihrem Ansteigen.
  • Leerseite

Claims (4)

  1. Pantentanspüche 1. Meßgerät mit automatischer Bereichswahl und mit Analog-Digital-Unsetzern zur Ziffernanzeige mehrerer charakteristischer Parameter einer Spannung und zur bildlichen Darstellung des zeitlichen Verlauis dieser Spannung auf den Schirm einer Kathodenstrahlröhre, in den auch die Ziffernwerte eingeblendet werden, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Spannung U bewirkte Signalfluß von eine Meßeingang (1) aus in die der Zahl der zu bestinnenden Parameter gleichen oder kleineren Zahl von Kanälen (2,3) aufgespalten wird, die voneinander unabhangig arbeiten und die Schaltungsgruppen (21, 31, 33) enthalten, deren Ausgangsspannungen die durch den in jedem Kanal zu bestimmenden Parameter definierte Funktionen der Eingangsspannungen sind und an die Eingänge von in jedem Kanal vorgesehenen Analog-Digital-Umsetzer (23, 34) gelegt werden, und daß eine der Wechselspannungskomponente der Spannung U analoge Spannung einen in Gerät eingebauten Kathodenstrahloszillographen (5) nit erdfreiem Eingang zugeführt wird.
  2. 2. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in nindest eine Kanal zwei unterschiedliche funktionabildende Schaltungsgruppen (331, 332) vorgesehen sind, und daß mit einen Schalter (B, 6') die Ausgangsspannung der einen oder anderen Schaltungsgruppe (331, 332) an den Analog-Digital-Disetzer (34) gelegt wird.
  3. 3. Meßgerät nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeitvon der Stellung des Schalters (8, 6') die Empfindlichkettdes Kthodonstrahloszillographen (5) um einen iesten Faktor geändert wird.
  4. 4. eßgerät nach Anspruch 1 oder nach den Ansprüchen 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch einen handbetätigten Schalter eine die Steuerung der automatischen Bercichsumschaltungsgruppe (22, 32) beeinflussende Schaltungsgruppe (9) so geschaltet wird, daß in der einen Stellung "Auto" bei sinkender Spannung U auf einen empfindlicheren Bereich umgeschaltet wird, bei steigender auf einen unempfindlicheren, dagegen in der zweiten Stellung "Speicher" der Bereich bei sinkender Spannung U erhalten bleibt, bei steigender Spannung auf einen unempfindlicheren Bereich umgeschaltet wird.
DE19772737201 1976-08-27 1977-08-18 Meßgerät mit Ziffernanzeige und Kathodenstrahlröhre Expired DE2737201C3 (de)

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DE2737201B2 DE2737201B2 (de) 1979-08-23
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2855942A1 (de) * 1978-11-24 1980-06-04 Bbc Brown Boveri & Cie Digitalvoltmeter mit elektrooptischer anzeige der wellenform

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE2855942A1 (de) * 1978-11-24 1980-06-04 Bbc Brown Boveri & Cie Digitalvoltmeter mit elektrooptischer anzeige der wellenform

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