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Oszillographische Vorrichtung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung
zur Wiedergabe und Bestimmung der Größe einer Meßspannung auf oszillographischem
Wege.
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Es sind Oszillographen mit einer Kathodenstrahlröhre bekannt, bei
denen zur Bestimmung der Größe einer Meßspannung in schneller Reihenfolge, z.B.
mittels eines Elektrodenschalters, die Meßspannung und ein oder eine Reihe verschiedener
aufeinander folgender Gleichspannungswerte bekannter Größe (Eichspannungen) das
Kathodenstrahlbündel in der gleichen Richtung steuern, so daß gleichzeitig mit dem
Oszillogramm der Meßspannung auf dem Bildschirm eine oder mehrere Linien entstehen,
welche die Eichspannungen darstellen. Auf diese Weise kann ein beliebiger Momentanwert
der Meßspannung bestimmt werden, ohne daß die vielfach verhältnismäßig großen Änderungen
unterliegende Ablenkempfindlichkeit der Kathodenstrahlröhre Meßfehler herbeiführt.
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Ein großer Nachteil solcher Vorrichtungen besteht aber darin, daß
die zur Wiedergabe der Meßspannung verfügbare Zeit sehr beschränkt wird und außerdem
die zur Bestimmung der Größe der Meßspannung erforderlichen Hilfsmittel verwickelt
und kostspielig sind, insbesondere die Schalter für die Zuführung der Meß- und Eichspannung
an die Kathodenstrahlröhre in schneller Reihenfolge.
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Wenn die Vorrichtung mit Rücksicht auf die gleichzeitige Wiedergabe
mehrerer Meßspannungen bereits einen Schalter enthält, so kann die Eichspannung
über einen der vorhandenen Meßspannungskanäle der Kathodenstrahlröhre zugeführt
werden; dadurch wird dem letztgenannten Nachteil entgegengewirkt; in diesem Fall
steht aber bei der Zuführung von Eichspannungen an den Oszillographen der dazu benutzte
Meßspannungskanal nicht mehr zum normalen Gebrauchszweck zur Verfügung.
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Erfindungsgemäß wird bei einer Vorrichtung zur Wiedergabe und Bestimmung
der Größe einer Meßspannung auf oszillographischem Wege diese über einen Amplitudenbegrenzer,
dessen aus einer Gleichspannung und einer ihr überlagerten Wechselspannung bestehenden
Schwellenspannung an einer geeichten Skala einstellbar ist, der Wiedergabevorrichtung
zugeführt.
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Jetzt kann, wenn man von einer verhältnismäßig großen Schwellenspannung
ausgeht, diese während der Wiedergabe der Meßspannung geändert werden, bis im Oszillogramm
eine gerade sichtbare Begrenzung eintritt. Alsdann entspricht die Amplitude der
Meßspannung der an Hand der Skala bekannten Größe der Schwellenspannung. In gleicher
Weise kann ein beliebiger Momentanwert der Meßspannung bestimmt werden. Als Schwellenspannung
ist vorteilhaft eine Gleichspannung mit einer ihr überlagerten Wechselspannung verwendbar,
bei der die Amplitude der Wechselspannung gegenüber der Gleichspannung klein ist.
Die begrenzten Teile des Oszillogrammes sind dann leicht erkennbar, weil diese,
sofern kein einfacher harmonischer Zusammenhang zwischen der Zeitbasisfrequenz und
der überlagerten Wechselspannung besteht, mit einer breiteren Linie als die ursprünglichen
Teile des Oszillogrammes wiedergegeben werden.
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Die Erfindung wird jetzt an Hand der Figuren näher erläutert.
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Fig. I zeigt die Schaltung einer Ausführungsform eines Kathodenstrahloszillographen
nach der Erfindung; Fig. 2 zeigt ein mit dieser Vorrichtung erhaltenes Oszillogramm,
bei dem keine Begrenzung auftritt; Fig. 3 zeigt ein Oszillogramm, bei dem Begrenzung
gerade auftritt, und Fig. 4 zeigt ein Oszillogramm bei periodisch wirk- 1 samer
Begrenzung.
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Der Kathodenstrahloszillograph nach Fig. I enthält einen Verstärker
I, an dessen Eingangsklemmen 2 die Meßspannung em zugeführt wird, die nach Verstärkung
die Ablenkung des Kathodenstrahlbündels in einer schematisch dargestellten Kathodenstrahlröhre
3 in senkrechter Richtung 4 steuert. Dem waagerechten Ablenkplattenpaare 5 wird
über Klemmen 6 eine sägezahnförmige Zeitbasisspannung et zugeführt, so daß auf dem
Bildschirm der Röhre, wie in Fig. 2 dargestellt, ein Oszillogramm 7 der Meßspannung
entsteht.
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Gemäß der Erfindung wird die Meßspannung über einen Amplitudenbegrenzer
an sich bekannter Art den senkrechten Ablenkplatten 4 der Kathodenstrahlröhre zugeführt.
Dieser Begrenzer besteht aus einem in einer der Zuführungsleitungen für die Meßspannung
liegenden Widerstand 8, von dem ein Ende über eine vorgespannte Diode 9 geerdet
ist; die Vorspannung der Diode wird von einer an Hand einer Skala Io einstellbaren
Gleichspannung II und einer z. B. dem Netz entnommenen Wechselspannung 12 mit verhältnismäßig
kleiner Amplitude gebildet.
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Zur normalen Wiedergabe der Meßspannung wird die Gleichspannung II
auf einen so großen Wert eingestellt, daß mit Sicherheit eine Begrenzung der Meßspannung
vermieden wird und das in Fig. 2 darge-. stellte Oszillogramm entsteht.
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Wenn nun z. B. der Scheitelwert I3 der dargestellten Meßspannung
bestimmt werden muß, so wird die Schwellengleichspannung II des Begrenzers herabgesetzt,
bis gerade eine Abplattung des Oszillogrammscheitels eintritt. Gleichzeitig mit
der dann stattfindenden Begrenzung der Meßspannung tritt, wie in Fig. 3 dargestellt
ist, durch die Wechselspannung der Schwellenspannung am Scheitelwert (vgl. 14 in
Fig. 3) eine Verbreiterung der Bildlinie auf, was das Erkennen des Auftretens der
Begrenzung erleichtert. Nachdem auf die vorerwähnte Weise die Schwellenspannung
des Begrenzers eingestellt worden ist, ist der Scheitelwert der Meßspannung von
der Skala wo ablesbar.
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Eine besondere Wirkung wird erzielt, wenn bei einer Schwellenspannung,
die niedriger oder sogar beträchtlich niedriger als der Scheitelwert der Meßspannung
ist, die in der Schwellenspannung wirksamen Wechselspannungen eine solche Amplitude
aufweisen, daß die resultierende Schwellenspannung den Scheitelwert der Meßspannung
periodisch übersteigt.
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In diesem Fall wird der Spannungsbegrenzer abwechselnd wirksam und
unwirksam gemacht, wodurch auf dem Bildschirm auf die in Fig. 4 dargestellte Weise
einerseits eine Linie Ig sichtbar wird, die der Größe der Schwellengleichspannung
II entspricht, und andrerseits diejenigen Teile des Oszillogrammes, die einen Momentanwert
der Meßspannung darstellen, der die Schwellengleichspannung übersteigt, mit einer
gegenüber dem übrigen Teil des Oszillogrammes geschwächten Bildlinie I6 sichtbar
werden. Der zwischen diesen beiden Linien liegende Raum I7 wird vom Kathodenstrahlbündel
auf beliebige Weise beschrieben und infolgedessen im allgemeinen schwach sichtbar.
Die Sache liegt anders, wenn ein harmonischer Zusammenhang zwischen der Schwellenwechselspannung
und der Meßspannung besteht. Wenn die Frequenz der Schwellenwechselspannung z.B.
das Hundertfache der Grundfrequenz und der entsprechend gewählten Zeitbasisfrequenz
beträgt, so wird die Schwellenspannungslinie und der darüberliegende Oszillogrammteil
gestrichelt wiedergegeben und der von den beiden gestrichelten Linien begrenzte
Oszillogrammteil mit senkrechten Linien ausgefüllt sein. Um die Größe der wirksamen
Schwellenwechselspannung regeln zu können, kann z. B. die Kopplung zwischen den
dargestellten Transformatorwicklungen I2 einstellbar gemacht werden.
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Die Erfindung kann auf die gleiche Art und Weise bei Kathodenstrahlröhren
mit magnetischer Ablenkung und bei anderen Arten von Oszillographen, z. B.
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Spiegeloszillographen, Anwendung finden.
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Im Prinzip ist die Begrenzung auch an einer anderen Stelle in der
Meßspannungskaskade als nach dem Verstärker möglich. Wenn die Begrenzung an der
erwähnten Stelle in der Meßspannungskaskade vorgenommen wird, ist eine besonders
große Genauigkeit erzielbar.