DE3107651A1

DE3107651A1 - Verfahren und anordnung zur messung des verschiebungswinkels zwischen zwei phasenverschobenen signalen

Info

Publication number: DE3107651A1
Application number: DE19813107651
Authority: DE
Inventors: Jaroslav 8510 Fürth Novotny
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1981-02-27
Filing date: 1981-02-27
Publication date: 1982-09-16
Also published as: DE3107651C2

Description

Verfahren und Anordnung zur Messung des Verschiebungs-
winkels zwischen zwei phasenverschobenen Signalen Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Messung des Verschiebungswinkels zwischen zwei phasenverschobenen, auf einem Oszilloskop abgebildeten Signalen gleicher Frequenz.
Zur Messung des Verschiebungswinkels zwischen zwei periodischen Signalspannungen, beispielsweise zur Einstellung des Phasenanschnittswinkels in Stromrichteranlagen, werden mit einem Elektronenstrahl-Oszillographen zusammenarbeitende Einrichtungen eingesetzt, die eine maßstäblich erfaßbare Verschiebung der Phasenlage wenigstens einer der Meßspannungen auf dem Bildschirm ermöglichen. Eine solche Phasenwinkelmeßeinrichtung ist beispielsweise in der DE-OS 19 47 790 beschrieben.
Hier ist dem die X-Ablenkung steuernden Phasenschieber eine Impulsverzögerungsschaltung nachgeschaltet, deren Verzögerung über ein geeichtes Potentiometer einstellbar ist. Mit Hilfe des Phasenschiebers läßt sich eine erste Meßspannung in eine definierte Lage auf dem Bildschirm verschieben und anschließend durch Verstellung des Potentiometers eine zweite Meßspannung auf dem Bildschirm in dieselbe Phasenlage wie die erste Meßspannung bewegen. Der Phasenwinkel zwischen den beiden Meßspannungen ist dann die Differenz zwischen den zugehörigen Einstellungen des Potentiometers. Diese Einrichtung erfordert einen erheblichen Aufwand und einen Eingriff in den Schaltungsaufbau des Oszillographen, weil die Verzögerungsschaltung in den Stromkreis der X-Ablenkung eingeschaltet werden muß.
Zur Vermeidung dieser Nachteile wird gemäß der Erfindung die Zeit (t) zwischen zwei aufeinanderfolgenden Null-Durchgängen der beiden Signale und die Dauer (T) einer Periode einer der beiden Signale mittels aus der Ablenkspannung für die X-Achse des Oszilloskops abgeleiteter, auf die Nulldurchgänge einstellbarer Aufhellpunkte gemessen und der Quotient aus der Zeit (t) und der Periodendauer (T) gebildet. Zur Durchführung dieses Verfahrens sind an die Ablenkspannung für die X-Achse des Oszilloskops drei Schwellwertschalter, deren Grenzwerte mittels Je eines einstellbaren Widerstandes vorgebbar sind, angeschlossen und Jedem Schwellwertschalter ein Zeitglied nachgeschaltet, dessen Ausgang einerseits über einen Verstärker an die Elektronenstrahlröhre des Oszilloskops angekoppelt und andererseits mit einem Eingang eines Rechengliedes verbunden ist, das den Verschiebungswinkel nach der Formel # = ##### bestimmt.
An das Rechenglied ist ein den Verschiebungswinkel digital anzeigendes Gerät angeschlossen. Diese Anordnung läßt sich in Verbindung mit Jedem ein- oder zweistrahligen Oszillographen ohne wesentlichen Eingriff in dessen Schaltungsaufbau verwenden. Bei Verwendung eines zweistrahligen Oszillographen bietet sich die Möglichkeit, die beiden Meßspannungen gleichzeitig auf dem Bildschirm abzubilden, falls die Meßspannungen auf demselben Potential liegen. Mit der Anordnung kann nicht nur der Verschiebungswinkel zwischen zwei Meßspannungen, sondern z.B. auch der Phasenanschnittwinkel in Stromrichterschaltungen in analoger Anwendung des Verfahrens mit hoher Genauigkeit gemessen werden.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung verwiesen, in der ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist. Es zeigen: Fig. 1 ein Schaltbild der Phasenwinkelmeßeinrichtung, Fig. 2 zwei in der Phase gegeneinander verschobene Meßspannungen, Fig. 3 ein Funktionsdiagramm der Einrichtung.
Wie Fig. 1 zeigt, sind an die Sägezahnspannung der X-Ablenkeinheit eines durch die Elektronenstrahlröhre 2 angedeuteten Oszilloskops drei Schwellwertglieder V1 bis V3 angeschlossen. Die Schwellwerte der Schwellwertglieder lassen sich mit Hilfe von Potentiometern P1 bis P3 einstellen. Ubersteigt die Spannung der aufsteigenden Sägezahnflanke den Jeweils eingestellten Schwellwert, so schalten die Schwellwertglieder von Null auf Eins um. Das Ausgangssignal der Schwellwertglieder wird durch Je eine nachgeschaltete monostabile Kippstufe Z1 bis Z3 zeitlich begrenzt. Die Ausgänge der Kippstufen sind über ein Oder-Gatter 3 mit dem Eingang eines Verstärkers 4 verbunden, dessen Ausgang über einen Kondensator 5 mit der Kathode oder dem Wehneltzylinder der Elektronenstrahlröhre verbunden ist. Außerdem sind die Ausgänge der Kippstufen Z1 bis Z3 mit einer Schaltung 6 verbunden, die ein Zeitmeßglied, ein Rechenglied und eine Anzeigesteuerung enthält. An den Ausgang der Schaltung 6 ist ein den Phasenwinkel digital anzeigendes Gerät 7 angeschlossen, Die im Verstärker 4 verstärkten Ausgangsimpulse der Kippstufen Z1 bis Z3 führen zu einer Aufhellung des Strahls der Elektronenstrahlröhre für die Dauer der Impulse.
Durch Änderung der Einstellung der Potentiometer ist es möglich, die Aufhellpunkte auf der ganzen Nullinie des Oszilloskops zu verschieben.
Nach Fig. 2 sind zwei dieser Aufhellpunkte A, B auf den Schnittpunkt des Meßsignales I bzw. II mit der Nullinie eingestellt, während der dritte Aufhellpunkt C auf den Schnittpunkt mit der Nullinie am Ende der Periode des Signales I eingestellt ist. Das Zeitmeßglied in der Schaltung 6 erfaßt den zeitlichen Abstand zwischen den Aufhellpunkten A und B (t) und zwischen den Punkten A und C (T). Das Rechenglied in der Schaltung 6 ermittelt aus den Zeitabständen t und T den Phasenwinkel zu Uber die Anzeige steuerung in der Schaltung 6 wird der ermittelte Wert der Phasenverschiebung auf das Anzeigegerät 7 gegeben und hier digital angezeigt.
Aus Fig. 3 ist die Ableitung der Aufhellpunkte A, B, C aus der sägezahnförmigen Ablenkspannung 1 für die X-Achse des Oszilloskops ersichtlich. Am Ausgang des Schwellwertgliedes V1 tritt ein 1-Signal auf, wenn die aufsteigende Flanke des Säge zahns den mit Hilfe des Potentiometers P1 eingestellten Schwellwert überschreitet.
Das Signal verschwindet, sobald die abfallende Flanke des Säge zahns den Schwellwert unterschreitet. In derselben Weise werden die Ausgangssignale der Schwellwertglieder V2 und V3 gebildet. Aus den Ausgangssignalen der Schwellwertglieder bilden die monostabilen Kippstufen 21 bis Z3 Je einen Kurzimpuls. Damit stehen am Ausgang des Oder-Gatters 3 nacheinander drei Kurzimpulse an, die eine Aufhellung auf dem Bildschirm der Elektronenstrahlröhre in den Punkten A, B, C bewirken. Wie aus Fig. 3 ohne weiteres hervorgeht, können diese Aufhellpunkte über die gesamte Bildschirmbreite b mit Hilfe der Potentiometer P1 bis P3 verschoben werden.
3 Figuren 3 Patentansprüche Leerseite

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zur Messung des Verschiebungswinkels zwischen zwei phasenverschobenen, auf einem Oszilloskop abgebildeten Signalen gleicher Frequenz, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Zeit (t) zwischen zwei aufeinanderfolgenden Nulldurchgängen der beiden Signale (I, II) und die Dauer (T) einer Periode einer der beiden Signale mittels aus der Ablenkspannung für die X-Achse des Oszilloskops abgeleiteter, auf die Nulldurchgänge einstellbarer Aufhellpunkte (A, B, C) gemessen und der Quotient aus der Zeit (t) und der Periodendauer (T) gebildet wird.
2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß an die Ablenkspannung (1) für die X-Achse des Oszilloskops drei Schwellwertglieder (V1, V2, V3), deren Schwellwert mittels Je eines einstellbaren Widerstandes (P1, P2, P3) vorgebbar ist, angeschlossen sind und jedem Schwellwertschalter ein Zeitglied (Z1, Z2, Z3) nachgeschaltet ist, dessen Ausgang einerseits über einen Verstärker (4) an die Elektronenstrahlröhre (2) des Oszilloskops angekoppelt und andererseits mit einem Eingang eines Rechengliedes verbunden ist, das den Verschiebungswinkel nach der Formel # 0 ##### bestimmt.

3, Anordnung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß an eine das Rechenglied, ein Zeitmeßglied und eine Anzeigesteuerung enthaltende Schaltung (6) ein den Verschiebungswinkel digital anzeigendes Gerät (7) angeschlossen ist.