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Einrichtung zum Aufzeichnen einer maßstabähnlich unterteilten Zeitmarkierung
bei Oszillographen Es sind Einrichtungen zum Aufzeichnen einer Zeitmarkierung bei
Oszillographen bekannt, bei denen ein mit gleichbleibender Geschwindigkeit umlaufender
Äfotor ein mechanisches Kontaktwerk zum Erzeugen von Impulsströmen antreibt, die
einem Äleßwedc zugeführt werden. Dieses trägt z.B. einen Spiegel, über den ein Lichtstrahlenbündel
auf den Schreibstreifen des Oszillographen fällt und dort eine entsprechende als
Zeitmarkierung dienende Zackenkurve aufzeichnet. Dabei hat man auch bereits Einrichtungen
getroffen, um eine maßstabähnlich unterteilte Zackenlinie zu erhalten. Zu diesem
Zweck hat man das mechanische Kontaktwerk mit einem oder mehreren Zusatzkontakten
versehen, die jeweils nach einer bestimmten Anzahl von Impulsen die Amplitude der
Impulsströme erhölieii.
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Mechanische Kontaktwerke sind aber zum Erzeugen von Frequenzen über
50 Hz nicht geeignet, so daß sie bei höheren Werten der Ablaufgeschwindigkeit des
Schreibstreifens keine genügend genaue Zeitablesung gestatten. Venn es sich nun
um eine Einrichtung zum Aufzeichnen einer maßstabähnlich unterteilten Zeitmarkierung
bei Oszillographen mit in weiten Grenzen veränderbarer Ablaufgeschwindigkeit des
Schreibstreifens und einem von einem mit gleichbleibender Geschwindigkeit umlaufenden
Motor angetriebenen mechanischen Kontaktwerk zum Erzeugen von Impulsströmen, die
einem Meßwerk zugeführt werden, handelt, so erhält man eine auch bei höheren Werten
der Ablaufgeschwindigkeit noch genügend genaue Zeitablesung, wenn gemäß der Erfindung
mit der Welle des Motors außer dem mechanischen
Kontaktwerk noch
ein Generator für linpulsströme gekuppelt ist, deren Frequenz ein ganzes Vielfaches
der von dem mechanischen Kontaktwerk erzeugten Impulsströme ist, denen sie überlagert
werden Solche Generatoren sind an sich bekannt.
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So kami man die Impulsströme z. 13. durch Induktion erzeugen, indem
mit der Welle des Motors ein Drehkörper periodisch wechselnder magnetischer Durchlässigkeit
gekuppelt ist, der den Kraftlinienschluß eines mit einer besonderen Wicklung versehenen
Elektromagneten bildet. Die in dieser Wicklung entstehenden Induktionsströme können
dami mit Hilfe eines Gleichrichters in entsprechende Impulsströme verwandelt werden.
Statt dessen kann mit der Welle des Motors aber auch ein Drehkörper periodisch wechselnder
Durchlässigkeit für die von einer Strahlenquelle ausgehenden, den Drehkörper durchsetzenden
Strahlen gekuppelt werden. wobei die Strahlen ein strahlenempfindliches Organ treffen,
in dem sie entsprechende Impulsströme erzeugen. Man kann zu diesem Zweck z. 13.
eine Scheibe benutzen, deren Durchlässigkeit für die von einer Lichtquelle ausgehenden,
eine Photozelle treffenden Lichtstrahlen sich periodisch ändert, so daß in der Photozelle
entsprechende Impulsströmc erzeugt werden.
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Um nun nach Bedarf eine Zackenlinie niedriger oder höherer Frequenz
aufzuzeichnen, kann eine Umschaltvorrichtung vorgesehen sein, um das vorzugsweise
als Oszillographenschleife ausgebildete Meßwerk wahlweise an das mechanische Kontaktwerk
oder an den Impulsstfomgenerator höherer Frequenz anzuschließen. Eine solche Umschaltung
kann aber entfallen, wenn gemäß der Erfindung die von dem Generator erzeugten Impulsströme
eine Frequenz aufweisen, die ein ganzes Vielfaches einer von dem mechanischen Kontaktwerk
erzeugten Frequenz ist, und in einem zum Aufzeichnen der Zeitmarkierung dienenden
Oszillographenmeßwerk den durch das mechanische Kontaktwerk erzeugten Impulsströmen
so überlagert werden, daß eine maßstabähnlich unterteilte Zackenlinie als Zeitmarkierung
entsteht. Dabei ist es erwünscht, daß die dem mechanischen Kontaktwerk entnommenen
Impulsströme ebenso wie die von dem Generator erzeugten eine möglichst spitze Kurvenform
aufweisen, was in an sich bekannter Weise z. 13. mit Hilfe einer Kondensatorschaltung
erreicht werden kann.
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Gegebenenfalls kann auch der Impulsstromgenerator so gebaut sein,
daß er Impuls ströme erzeugt, deren Stromkurve jeweils nach einer bestimmten Anzahl
von Impulsen einen Stromstoß höherer Amplitude aufweist, um auch bei höheren Frequenzen
eine maßstabähnlich unterteilte Zackenkurve als Zeitmarkierung zu erhalten. A-uf
diese Weise ergibt sich eine Aufzeichnung, die bohne Umschaltung bei jeder beliebigen
Ablaufgeschwindigkeit innerhalb weiter Grenzen ein genaues Ablesen Gestattet.
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Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in der Zeichnung
dargestellt Dabei ist Fig. I eine schematisch gezeichnete Ansicht mit eingetragenem
Schaltbild und Fig. 2 eine Seitenansicht des benutzten Impulsstromgenerators. Fig.
3 gibt ein Bild der Zeitmarkierung bei verschiedener Größe der Ablaufgeschwindigkeit
des Schreibstreifens.
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In Fig. 1 wird von einer Gleichstromquelle I ein Gleichstrommotor
2 gespeist, dessen Welle 3 einen Fliehkraftregler 4 trägt, der über Schleifringe
5, 6 und entsprechende Stromabnehmer einen im Stromkreis der Feldwicklung 7 liegenden
Widerstand 8 periodisch kurzschließt und somit die Umlaufgeschwindigkeit auf einem
gewünschten Wert konstant hält.
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Von der Motorwelle 3 wird über ein Zahnradgetriebe g im Verhältnis
1 : 10 eine Welle 10 angetrieben. Diese treibt über ein Zahnradgetriebe ii im Verhältnis
1 : 10 eine Welle 12, die wieder überein Zahnradgetriebe 13 im Verhältnis 1 : 10
eine Welle 14 antreibt. Die NVellen I0, 12 und 14 tragen je eine Kurvenscheibe 15
bzw. 16 bzw. 17, wobei diese Kontakte 18 bzw. 19 bzw. 20 steuern. Die Kontakte sind
so an die mit + und - bezeichneten Klemmen der Stromquelle I angeschlossen, daß
jedesmal, wenn, wie gezeichnet, der Kontakt 18 geschlossen ist, ein Strom über Widerstände
21 und 22 eine Oszillographenschleife 23 und einen Kondensator 24 mit Parallelwiderstand
25 durchfließt. Der Kontakt 19 liegt mit einem Widerstand 26 im Nebenschluß zu dem
Widerstand 21, und der Kontakt 20 schließt den Widerstand 26 kurz.
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Auf der Welle 3 ist nun eine Eisenscheibe 27 befestigt, die, wie
man aus Fig. 2 erkennt, zwanzig Zähne trägt, von denen zwei einander gegenüberliegende
länger sind als die übrigen.
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Der Zahuscheibe 27 gegenüber ist ein mit einer an die Gleichstromquelle
I angeschlossenen Erregerwicklung 28 und einer weiteren Wicklung 29 versehener Eisenkern
30 so angeordnet, daß dessen Kraftlinien durch die Zähne der Eisenscheibe 27 geschlossen
werden. Die Wicklung 29 ist über einen Sperrschichtgleichrichter 3I und einen einstellbaren
Widerstand 32 an die Oszillographenschleife 23 angeschlossen.
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Es sei angenommen, daß die Welle 3 des Gleichstrommotors 2 mit 3000
Umdr./Min. oder 50 Umdr./Sek. umläuft. Da die Eisenscheibe 27 zwanzig, Zähne hat,
wird in der
Wicklung 29 ein Wechselstrom der Frequenz 20 50 = I000
induziert. Da nun jeder zehnte Zahn höher und somit das Feld beim Vorübergehen des
betreffenden Zahnes stärker ist, ist auch die Amplitude des Wecl1selstromes in jeder
zehnten Periode größer als in den übrigen. Durch die Einweggleichrichtung mittels
des Gleichrichters 3I werden die Halbwellen abwechselnd unterdrückt, so daß ein
Impulsstrom entsteht, dessen Strom- -kurve, wie in Fig. 3 a dargestellt, eine Zackenlinie
bildet, wobei jeweils der zehnte Impuls eine größere Amplitude hat.
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Da das Zahnradgetriebe g eine Übersetzung 1 : 10 hat, läuft die Welle
10 mit 5 Umdr./Sek. um. Wenn nun die Kurvenscheibe 15 zwei auf dem Umfang einander
gegenüberliegende Nocken hat, so wird der den Kondensator 24 enthaltende Stromkreis
während einer Umdrehung der Welle 10 zweimal, also mit einer Frequenz von 10 Hz,
geschlossen. Der Ladestrom durchfließt die Oszillographenschleife 23, wobei der
Kondensator 24 sich mit einer Zeitkonstante passender Größe über den Widerstand
25 entladet. Dabei kann der Widerstand 25 so groß bemessen werden, daß die über
ihn geschlossene Gleichstromkomponente im Verhältnis zu der Ladestromstärke verschwindend
gering ist. Es fließt also iiber die Oszillographenschleife 23 zehnmal in der Sekunde
ein Stromstoß, der sich der in der Wicklung 29 erzeugten. Impulsfolge iiberlagert.
Dabei kann man z. 13. durch Verdrehen der Zahnscheibe 27 auf der Welle 3 oder der
Nockenscheibe 15 auf der Welle 10 erreichen, daß der Ladestromstoß mit einem der
mit einer Frequenz von IooHz auftretenden, durch die stärkeren Zähne der Scheibe
27 erzeugten Impulse zusammenfällt, so daß, wie in Fig. 3a dargestellt, jeder hundertste
Impuls eine weitere Erhöhung erfährt.
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In Fig. 3 a ist die Zeitmarkierung so angedeutet, wie sie bei einer
Ablaufgeschwindigkeit des Schreibstreifens von 2,5 m/Sek. erscheinen würde, wobei
eine Strecke von 2,5 cm in 0,OI Sek. oder eine Strecke von 25 cm in 0,I Sek. zurückgelegt
wird. Dabei entsprechen die kleinen Zacken einer Frequenz von I000 Hz, die mittleren
der Frequenz 100 und die höheren der Frequenz 10 Hz. Die gleiche Zeitmarkierung
erscheint, wenn die Ablaufgeschwindigkeit nur 0,25 m/Sek. beträgt, so, wie sie in
Fig. 3b dargestellt ist. Dabei liegen die kleinen Zacken so dicht nebeneinander,
daß sie zu einer voll geschwärzten Fläche ineinanderlaufen, aus der sich nur die
der Frequenz 100 Hz und der Frequenz 10 Hz entsprechenden Spitzen erheben.
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Entsprechend@ der Zahnradübersetzung 1 :10 der Zahnräder ii macht
die Welle 12 nur 0,5 Umdr.ISek., so daß der Kontakt 19, wenr die Kurvenscheibe 16
ebenfalls zwei Nocker hat, mit einer Frequenz von I Hz geschlosser wird. Dabei kann
durch Verdrehen dei Nockenscheibe 16 auf der Welle 12 erreich werden, daß der Kontaktschluß
stets dann erfolgt, wenn zugleich auch der Kontakt IS geschlossen ist. Dadurch wird
die Amplitude des Ladestromes erhöht, da dem Widerstand 21 der Widerstand 26 parallel
geschaltet ist.
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Infolgedessen erscheinen in der Fig. 3b dif einer Frequenz von I Hz
entsprechenden Spitzen mit größerer Amplitude.
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In ähnlicher Weise wird durch den Kontakt 20, der stets dann geschlossen
wird, wenn zugleich auch die Kontakte I8 und 19 geschlossen sind, die Amplitude
mit einer Frequenz 0,1 Hz weiter erhöht, weil beim Schließen der Kontakte 19 und
20 die Widerstände 21 und 26 kurzgeschlossen sind. Dies ist in der. Fig. 3 c dargestellt,
die ein Bild der Zeitmarkierung bei einer Ablaufgeschwindigkeit von 2,5 cm/Sek.
zeigt. In Fig. 3d ist die Zeitmarkierung bei einer Ablaufgeschwindigkeit von 2,5
mm/Sek. dargestellt.
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Wenn die Impulsströme höherer Frequenz auf photoelektrischem Wege
erzeugt werden sollen, so kann die Eisenscheibe 27 durch eine lichtundurchlässige
Scheibe ersetzt werden, auf deren Umfang eine entsprechende Anzahl von Ausnehmungen
verteilt ist. Ein von einer Lichtquelle ausgehendes Strahlenbündel fällt bei einer
entsprechenden Stellung der Scheibe durch eine dieser Ausnehmungen auf eine Photozelle,
an die, gegebenenfalls über einen Verstärker, das Meßwerk 23 angeschlossen ist.
Wenn man dann z. B. zwanzig Ausnehmungen auf der Scheibe anordnet, von denen zwei
einander gegenüberliegende eine größere Öffnung haben, so wird die Photozelle während
einer Umdrehung der Welle 3 zwanzigmal, also periodisch, mit einer Frequenz von
I000 Hz belichtet, wobei die Belichtung nach je 10 Impulsen stärker ist, so daß
ebenfalls eine Zackenkurve entsprechend Fig. 3 a entsteht.