DE384390C - Verfahren zur Beobachtung und Darstellung des zeitlichen Verlaufs eines elektrischenStromes, einer Spannung oder auch eines magnetischen Feldes mit Hilfe eines Kathodenstrahlrohres - Google Patents

Description

• Verfahren zur Beobachtung und Darstellung des zeitlichen Verlaufs eines elektrischen Stromes, einer Spannung oder auch eines magnetischen Feldes mit Hilfe eines Kathodenstrahlrohres. In der bekannten Braunschen Röhre läßt sich durch ein magnetisches oder elektrisches Feld das Kathodenstrahlenbündel ablenken und diese Ablenkung durch das Wandern eines Leuchtflecks auf einem fluoreszierenden Schirm sichtbar machen. Es ist üblich, diese Ablenkung, welche in einer Koordinatenrichtung stattfindet, durch einen rotierenden Spiegel, dessen Rotationsachse parallel zur Richtung der Feldablenkung steht, linear zeitlich aufzulösen. Dabei entsteht ein sichtbares Oszillogramm im rechtwinkeligen Koordinatensystem.
• Es ist auch bekannt, die Kathodenstrahlen durch zwei unter einem Koordinatenwinkel zueinander gerichtete Felder gleichzeitig zu beeinflussen, wobei das eine Feld von dem zu untersuchenden Verlauf bestimmt wird, während das andere eine zeitproportionale Ablenkung des Kathodenstrahles herbeiführt. Diese zeitproportionale Ablenkung erfordert das lineare Anwachsen eines Stromes oder einer Spannung. Ein derartiger Strom wird beispielsweise erzeugt durch das Zu- oder Abschalten von Widerstand im Stromkreise. Zur Erzielung einer linear ansteigenden Spannung kann man einen Kondensator mit einem rechteckförmigen Strom aufladen.
• Die vorliegende Erfindung vereinfacht die Mittel zur Erreichung der linearen Ablenkur:g und vereinigt in sich die Vorteile der beiden genannten Systeme, nämlich die Einfachheit der Schaltung und das selbsttätige lineare Ansteigen des Feldes. Es ist dies dadurch erreicht, daß die zeitproportionale lineare Ablenkung bewirkt wird durch einen Strom, dessen Anstieg oder Abfall nur von den während des Vorganges unveränderten Größen des Stromkreises abhängt.
• Beispielsweise benutzt man zu diesem Zweck den Stromanstieg eines Gleichstromes, der stattfindet, wenn eine Gleichspannung an einem solchen Stromkreise angelegt wird, in dem der Stromanstieg linear verläuft. Das ist zum Beispiel ein Stromkreis mit einem gegenüber der Induktivität verschwindenden Ohmschen Widerstand. Beim Vorhandensein von Induktivität und Widerstand steigt der Strom nach einer Exponentialkurve an; nähert sich der Ohmsche Widerstand dem M"erte Null, so geht der Anstieg in eine gerade Linie, d. h. in lineare oder zeitproportionale Form über.
• Eine andere Möglichkeit, einen zeitproportionalen Verlauf des Stromes zu erhalten, ist gegeben durch das Kurzschließen eines Stromkreises mit großer Induktivität und kleinem Widerstand. Auch hier findet der Stromabfall statt nach einer Exponentialkurve, die bei sehr kleinem Ohmschen Widerstand über eine praktisch genügend lange Zeit annähernd geradlinig verläuft.
• Beide Beispiele ergeben einen Stromverlauf, der zwar praktisch in den meisten Fällen mit genügender Genauigkeit zeitproportional ist, aber doch manchmal zu Schwierigkeiten bei der praktischen Ausführung führt. Das läßt sich vermeiden, wenn man die zeitproportionale Ablenkung des Kathodenstrahles durch ein magnetisches Feld erzeugt, das durch Übereinanderlagerung von zwei oder auch mehreren Feldern entsteht, deren Verlauf selbst nicht linear zu sein braucht. Man muß dann nur die Konstanten der beiden die Teilfelder erzeugenden Stromkreise so abstimmen, daß das resultierende Feld zeitproportional, d. h. nach einer geraden Linie über eine genügend lange Zeit entweder anwächst oder abfällt.
• Abb. i der Zeichnung stellt eine beispielsweise Form der Schaltung des Oszillographen dar, während Abb. 2 eine Ansicht des Röhrenendes mit dem Leuchtschirm ist. Aus der Gleichstromquelle G fließt durch den rotierenden Kontaktapparat S, der lediglich das Einschalten, Abschalten oder auch Kurzschließen des Stromkreises zu bewirken hat, ein Strom in dem Elektromagneten M. Der Stromkreis enthält praktisch fast keinen Widerstand, dagegen eine hohe Induktivität L. Das Feld des Magneten M wirkt auf den Kathodenstrahlenfleck F der Abb. 2 ablenkend, und zwar transversal zur Feldrichtung, während das zu untersuchende Feld von dem Magneten D erzeugt wird. Jedesmal, wenn die Kontaktvorrichtung S den Strom der Gleichstromquelle G schließt, beginnt der Fleck F in der Richtung h (Abb. 2) mit einer gleichförmigen Geschwindigkeit sich zu bewegen. Man hat es fn der Hand, diese gleichförmige Geschwindigkeit und ebenso die maximale Entfernung des Flecks von seiner Nullstellung durch die Dimensionierung der Induktivität, die Wahl der Spannung und der Kontaktdauer beliebig zu gestalten: Es ist nur notwendig, daß die Unterbrechung stets beträchtlich früher erfolgt als der Grenzwert des Stromanstiegs erreicht wird.
• Es ist selbstverständlich, daß man das Kontaktrad gegebenenfalls auf die zu untersuchenden Maschinen, wenn sie rotieren, selbst aufsetzt. Man erhält dann vollständig ruhig stehende Strom- oder Spannungskurven auf dem Leuchtblatt der Röhre.
• Man kann mit der Vorrichtung sehr einfach Momentaufnahmen machen mit Hilfe eines Schalters oder Druckknopfes, der an Stelle des Kontaktapparates tritt und den Vorgang nur einmal ablaufen läßt.
• Bei einer Anordnung, wie sie in Abb. i beispielsweise dargestellt ist, läßt sich zwar eine gute Annäherung an einen geradlinigen Stromanstieg erreichen, doch ist es manchmal erwünscht noch größere Genauigkeit zu erhalten. Enthält die Induktivität L in der Abb. i Eisen, so steigt der Strom infolge der bei sehr kleinen magnetischen Induktionen geringen Permeabilität des Eisens zuerst rasch an, um dann erst in den allmählich verlaufenden Anstieg des nahezu geradlinigen Teils der Stromkurve einzubiegen. Dieser Fall wird dargestellt durch die Kurve a der Abb. 3. Nach derselben Kurve würde der zeitliche Verlauf des den Kathodenstrahl beeinflussenden Feldes des Ma- , gneten M stattfinden. . In diesem Falle kann man einen zweiten Hilfsstromkreis mit dem Magneten M' anbringen, dessen Feld so verläuft, daß durch das Zusammenwirken der beiden Magneten M und M' eine zeitproportionale Ablenkung des Kathodenstrahls hervorgerufen wird. Es wäre z. B. für die Kurve a der Abb. 3 ein Zusatzfeld erforderlich, das den zeitlichen Verlauf der Kurve b hätte. Die Summe beider ergibt dann die gerade Linie der Kurve c. Die Kurve b kann etwa erhalten werden durch Entladung eines Kondensators über einen Widerstand. Eine beispielsweise Schaltung dieser Art ist in Abb. 4 dargestellt. In der gezeichneten Stellung der Kontaktapparate S und S' fließt der Strom von der Gleichstromquelle G "durch den (geschlossenen) Kontaktgeber S' in den Kondensator C und lädt ihn auf. S und S' sind miteinander gekuppelt und so eingestellt, daß S' öffnet, kurz bevor S schließt. Bei geschlossenem Kontaktgeber S und offenem S' fließt der Strom einerseits wie in Abb. i aus der-Stromquelle G durch die Induktivität L und den Magneten M, dessen Feld nach der Kurve ca (Abb. 3) ansteigt. Gleichzeitig wird aber auch C über M' und den Widerstand R entladen. Das Feld des Magneten M' verläuft dabei nach der Kurve b in Abb. 3. Die magnetischen Kraftlinien beider Magnete 1Y1 und IU' durchschneiden die Kathodenstrahlröhre in gleicher Richtung und lenken den Kathodenstrahl durch ihr Zusammenwirken zeitproportional _ ab. Auch hier können wieder für Aufnahmen einmalig verlaufender Vorgänge1 (Ein- und Ausschaltkurven beispielsweise) die Kontaktgeber S und S' durch Handschalter- oder Druckknöpfe ersetzt werden.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE: _. Verfahren zur Beobachtung und Darstellung des zeitlichen Verlaufs eines elektrischen Stromes, einer Spannung oder auch eines magnetischen Feldes mit Hilfe eines Kathodenstrahlrohres (z. B. einer Braunschen Röhre), bei welchem die Kathodenstrahlen zwei unter einem Koordinatenwinkel zueinander gerichteten Feldern gleichzeitig unterworfen werden, von denen das eine Feld von dem zu untersuchenden Verlauf (Strom, Spannung, magnetisches Feld) bestimmt wird, # während das andere eine zeitproportionale Ablenkung des Kathodenstrahls herbeiführt, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitproportionale Ablenkung bewirkt wird durch einen Strom, dessen Verlauf beim Anstieg oder Abfall nur von den während des Vorganges unverändert gelassenen Konstanten des Stromkreises abhängt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der zeitproportionale Feldverlauf erhalten wird durch Überlagerung von zwei oder mehreren gleichzeitig wirkenden Feldern von beliebigem zeitlichen Verlauf.
3. 3. Apparat zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch i mit zwei unter einem Koordinatenwinkel zueinander wirkenden Feldern, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromkreis des einen Feldes einen Apparat zum automatischen Schließen, Öffnen oder Kurzschließen des Stromkreises und solche Konstante enthält, daß der Strom linear ansteigen oder abfallen muß.
4. 4. Apparat zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromkreise der sich überlagernden Felder einen gemeinsamen oder auch mehrere miteinander gekuppelte Kontaktapparate enthalten und außerdem solche Konstante, daß der Anstieg oder Abfall des resultierenden Feldes zeitproportional erfolgt. g. Apparat nach Anspruch 3 und q., gekennzeichnet durch einen oder mehrere Hilfsstromkreise mit einem oder mehreren gekuppelten Schaltern oder Druckknöpfen zur einmaligen Abrollung der aufzunehmenden Kurve.