DE833076C

DE833076C - Distortion-free delay and control circuit for the registration of rapidly changing processes with the cathode ray oscilloscope

Info

Publication number: DE833076C
Application number: DEP8949D
Authority: DE
Inventors: Dr Phil Paul Paasche
Original assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Priority date: 1948-10-02
Filing date: 1948-10-02
Publication date: 1952-03-03

Description

Verzerrungsfreie Verzögerungs- und Steuerschaltung für die Registrierung schnell veränderlicher Vorgänge mit dem Kathodenstrahl-Oszillographen Bekanntlich arbeiten Kreise für Stoßvorgänge usw. im folgenden kurz Vorgangskreise genannt, sofern es sich hierlei um Hochspannungsvorgänge handelt. mit vorgespannten Funkenstreken. welche den betreffenden Ärgang einleiten.Distortion free delay and control circuit for registration Quickly changing processes with the cathode ray oscilloscope As is well known work circles for collision processes etc. in the following briefly called process circles, insofar as this is a matter of high-voltage processes. with pre-stressed spark gaps. which initiate the trouble in question.

Infolgedessen ist es in der Kegel möglich. den betreffenden Vorgang dadurch in Gang zu setzen. daß man die zugehörige vorgespannte Vorgangsfunkenstrecke durch einen optischen Impuls ultravioletter Strahlung, z. B. durch den Funken einer l>enachl)arten Reizfunkenstrecke, zum Ansprechen bringt. As a result, it is possible in the cone. the process in question thereby set in motion. that the associated pre-stressed process spark gap by an optical pulse of ultraviolet radiation, e.g. B. by the spark of a l> enachl) arten stimulating spark gap, makes it respond.

Dieses Prinzip ist nun bereits auf eine verzerrungsfreie Verzögerungsschaltung angewendet worden. welche bei Benutzung eines Kathodenstrahl-Oszillographen zum Registrieren schnell veränderlicher Vorgänge die zwischen dem Kommandoimpuls an den Kathodenstrahl-Oszillographen, sich schreihhereit zu machen. und dem Eintreffen des zu registrierenden Vorganges auf den Ablenkplatten der Kathodenstrahl-Oszillographen liegende Zeit erzwingt. This principle is now already applied to a distortion-free delay circuit been applied. which when using a cathode ray oscilloscope for Register rapidly changing processes between the command pulse the cathode ray oscilloscope to scream. and the arrival of the process to be recorded on the deflection plates of the cathode ray oscilloscope forces lying time.

Eine solche bekannte Steuer-und Verzögerungsschaltung zeigt Fig. T, sie entspricht im wesentlichen dem auch von Professor 13 in der seinerzeit angegehenen Mikrozeitschalter. Such a known control and delay circuit is shown in FIG. T, it essentially corresponds to what Professor 13 also addressed at the time Microswitch.

Eine große Kapazität C1 ist durch den an sie angeschlossenen Gleichrichterkreis auf ein Gleichspannung von z. B. 20 kV aufgeladen. Diese Spannung lädt nun ihrerseits die l>efden in Serie liegenden Kondensatoren C2 und C3 auf, wobei. streng genommen. die Spannungsteilung an C2 und C3 im Verhältnis der Isolationswiderstände der beiden Kondensatoren erfolgt. Der Kondensator CQ ist in erster Linie als Unterstützungskondensator für die Funkenstrecke F1 erforderlich, da bei seinem Fehlen F1 viel zu schwach feuern würde. Es erweist sich ferner, daß beim Fehlen des Kondensators C3 als unmittelbare Folge einer Zündung von F1 nicht etwa, wie erwünscht, eine Aufladung von C2 über R2 und erst nach Vollendung dieser Aufladung das Ansprechen von F4 erfolgt, sondern es spricht nach erfolgter Zündung von F1 auch die Funkenstrecke F4 praktisch ohne jede Verzögerung an. A large capacitance C1 is due to the rectifier circuit connected to it to a DC voltage of z. B. 20 kV charged. This tension is now charging for its part the series capacitors C2 and C3, where. strictly speaking. the voltage division at C2 and C3 in relation to the insulation resistance of the two Capacitors takes place. The capacitor CQ is primarily used as a backup capacitor required for the spark gap F1, since if it is missing, F1 will fire far too weakly would. It also turns out that in the absence of the capacitor C3 as immediate If F1 is ignited, C2 does not charge as desired R2 and only after completion of this charging the response of F4 takes place, but after the ignition of F1, the spark gap F4 also speaks practically without any delay.

Die Teilspannung an C2 reicht indessen noch nicht dazu aus, die Funkenstrecke F4 zu durchschlagen. The partial voltage at C2, however, is not yet sufficient for the spark gap F4 to punch through.

Erst wenn die Funkenstrecke F1 gezündet hat (Zeitpunkt t1), wird der Kondensator C2 über den Widerstand R2 auf die volle Spannung des Kondensators C1 aufgeladen, wobei, wie weiter unten noch begründet wird, die Zeitkonstante R2 6 C2 auf die Aufladezeit bloß einen beschränkten Einfluß hat.Only when the spark gap F1 has ignited (time t1) does the Capacitor C2 through resistor R2 to the full voltage of capacitor C1 charged, whereby, as will be explained further below, the time constant R2 6 C2 has only a limited influence on the charging time.

Nach Beendigung der Aufladung von C2 reicht die Spannung dieses Kondensators aus, um die Funkenstrecke F4 zn zünden. Das Feuer dieser Funkenstrecke zündet alsdann optisch die ihr gegenüberliegende, auf etwa 95% vorgespannte Funkenstrecke F5 des Vorgangkreises, womit der Vorgang eingeleitet ist (Zeitpunkt t2), Das Ansprechen von F1 kann dazu benutzt werden, einen Spannungsimpuls nach eiiiem Kathodenstrahl-Oszillographen-Relais (über Kö) abzuzweigen, um den Bereitschaftsmechanismus des KO in Gang zu bringen (Zeitpunkt t). Dies wird in Fig. I z. B. über den Kondensator C4 und die Funkenstrecken F2 und F3 bewerkstelligt. l)ie Zeit t2-t1 ist dann die erzielte, für das Sichschreibbereitmachen des Kathodenstrahl-Oszillographen erforderliche Verzögerung. Sie kann zwar durch eine entsprechende Bemessung der Zeitkonstante R2 #C2 in einigen Grenzen variiert werden, doch ist sie auch durch die Entladung des Kondensators C3 an F1 merklich bedingt. Denn es tritt an dem Funkenwiderstand von F1 durch den Entladestrom von C2 eine Drosselung für den Aufladestrom von C2 auf, welche die Aufladezeit voll C2 verlängert. Diese zusätzliche Drosselung bildet das Prinzip, nach welchem die Stirnbildung von Stoßwellen in den bekannten Stoßschaltungen von Marguerre entwickelt ist.After C2 has finished charging, the voltage of this capacitor is sufficient off to ignite the spark gap F4. The fire of this spark gap then ignites optically the spark gap F5 des opposite it, preloaded to around 95% Process circle, with which the process is initiated (time t2), the response from F1 can be used to send a voltage pulse to a cathode ray oscilloscope relay (via Kö) to branch off in order to set the KO's readiness mechanism in motion (Time t). This is shown in FIG. B. via the capacitor C4 and the spark gaps F2 and F3 accomplished. l) he time t2-t1 is then the one achieved for getting ready to write required delay of the cathode ray oscilloscope. She can get through a corresponding dimensioning of the time constant R2 # C2 varies within a few limits but it is also noticeable through the discharge of the capacitor C3 at F1 conditional. Because it occurs at the spark resistance of F1 through the discharge current of C2 a throttling for the charging current of C2, which the charging time is full C2 extended. This additional throttling forms the principle according to which the Forehead formation of shock waves in the well-known surge circuits developed by Marguerre is.

Nun bietet die praktische Durchbildung der bekannten Schaltung nach Fig. I verschiedene Schwierigkeiten, weil ihre Wirkungsweise, wie schon angedeutet, auf verschiedenen Teilvorgängen beruht und daher für eine zweckmäßige Bemessung der einzelnen Organe keine einheitliche Übersicht besteht, wobei die Grenzen, innerhalb derer die angestrebte Verzögerungszeit zustande kommt, relativ eng gezogen sind. Auch bietet es Schwierigkeiten, einen genügend energiereichen Impuls nach der Funkenstrecke F2 abzuzweigen, welche im Zeitpunkt t1 die Funkenstrecke F3 einwandfrei zündet. Now the practical implementation of the known circuit offers Fig. I various difficulties because their mode of action, as already indicated, is based on various sub-processes and therefore for an appropriate dimensioning There is no uniform overview of the individual organs, with the limits within which the desired delay time comes about are drawn relatively tight. It also presents difficulties in obtaining a sufficiently high-energy pulse after the spark gap F2 branch off, which ignites the spark gap F3 perfectly at time t1.

Insbesondere trifft es in den Fällen zu, wenn, wie zuweilen gefordert werden kann, F2 nicht einpolig geerdet ist.In particular, it applies when, as is sometimes required can be, F2 is not single-pole earthed.

Erfindungsgemäß wird daher als Verzögerungsschaltung eine auf einheitlicher Wirkung beruhende und daher übersichtlichere Schaltung vorgeschlagen, welch auch innerhalb sehr viel weiter gestreckttn Grenzen noch zuverlässig arbeitet. According to the invention, therefore, a more uniform delay circuit is used Effect-based and therefore clearer circuit proposed, which too still works reliably within much wider limits.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Scllaltung und ihre kennzeichnenden Merkmale seien im nachfolgenden an Hand von Fig. 2 kurz erläutert: Die Kondensatoren C1 und C3 sind hier im Sinne der Pfeile auf gleiche Spannung aufgeladen. Beim Einlegen des Schalters F1 (Zeitpunkt t1) beginnt gleichzeitig mit der Entladung von C3 auch die aufladung des Kondensators C2 über R2 von C aus. The mode of action of the circuit according to the invention and its characteristic features Features are briefly explained below with reference to FIG. 2: The capacitors C1 and C3 are charged to the same voltage here in the direction of the arrows. When inserting of switch F1 (time t1) begins simultaneously with the discharge of C3 too the charging of the capacitor C2 via R2 from C.

F1 kann hier (wie auch in der Fig. I) sowohl als Funkenstrecke als aucii als Schalter mit Isoliergestänge ausgebildet werden. Ein Schalter bietet den Vorteil, daß der Vorgang immer nur in einem gewünschten Zeitpunkt ausgelmst w wird. durch das Einlegen des Schalters F1 (Zeitpunkt t) erhält andererseits die Funkenstrecke F2 am Kathodenstrahl-Oszillographen KO plötzlich Spannung, spricht an und zündet optisch die benachbarte Funkenstrecke F3, wodurch der Kathodenstrahl-Oszillograph beginnt, sich schreibbereit zu machen.F1 can here (as well as in Fig. I) both as a spark gap aucii can be designed as a switch with insulating rods. A switch offers that The advantage is that the process is only started at a desired point in time. On the other hand, by engaging switch F1 (time t), the spark gap is maintained F2 suddenly voltage on the cathode ray oscilloscope KO, responds and ignites optically the adjacent spark gap F3, creating the cathode ray oscilloscope begins to get ready to write.

Die f2r die volle Aufladung von C9 notwendige Zeit ist durch die Wahl der Konstanten R2, ÜÄ. R3 uiid ( bestimmt, wobei bei der Bemessung von R9 die an diesem Widerstand stattfindende gegenseitige Stromverdrängung des Entladestromes von C3 und des Aufladestromes von C9 zu berückstichtigen ist.The time it takes to fully charge the C9 is by choice the constants R2, ÜÄ. R3 uiid (determined, whereby in the dimensioning of R9 the an This resistance takes place mutual current displacement of the discharge current of C3 and the charging current of C9 must be taken into account.

Hat C2 den maximalen Spannungswert erreicht, so spricht die Funkenstrecke F4 aii und ziiiidet optisch die ihr gegenüberliegende, auf etwa 95% bereits vorgespannte Funkenstrecke F5 des Vorgangkreises, womit der Vorgang eingeleitet ist (Zeitpunkt t2) . Die Zeitspanne t2-t1 ist hier also wieder die für den Kathodenstrahl-Oszillographen gewonnene Verzögerungszeit. If C2 has reached the maximum voltage value, the spark gap speaks F4 aii and visually ziiiiden the opposite, already pre-tensioned to about 95% Spark gap F5 of the process circuit, with which the process is initiated (point in time t2). The time span t2-t1 is here again that for the cathode ray oscilloscope gained delay time.

Mit dieser Schaltung läßt sich die gewünschte Verzögerungszeit mühelos herstellun. Zugleich läßt sich hier die Abzweigung eines Spannungsimpulses nach der Kathodenstrahl-Oszillographen-Funkenstrecke recht einfach und zuverlässig durcllfiillrtll. With this circuit, the desired delay time can be set effortlessly manufacture At the same time, the branching off of a voltage pulse can be followed The cathode ray oscilloscope spark gap can be easily and reliably filled.

Da im allgemeinen keine allzugroße Genauigkeit bei der Herstellung der Verzögerungszeit verlangt wird, genügt es, nach Wahl der Konstanten (t C3 und R3 den M'ert von R, durch Probieren zti finden. Since, in general, the manufacturing accuracy is not too great the delay time is required, it is sufficient to select the constants (t C3 and R3 find the M'ert of R, by trying zti.

Ausgehend von einem zunächst als gegeben zu betrachtenden Wert von C1 wählt man C3 mit Rücksicht auf die Erzielung einer ausreichenden .\usnutzung der Spannung zu etwa C3 = 0,3 C1. Den Widerstand R3 wählt man aus dem gleichen Grunde recht hoch (etwa 105 Ohm), denn er dient hier nur zum ursprünglichen Aufladen von C1 und C3. Aus dem gleichen Grunde (möglichst hohe Spannung all C2) wird C2 als ein geringer Bruchteil von C1 gewählt, etwa C9=0,1 # C@. Ist die Beschränkung der Ausgangsspannung U an C, nach oben hin vorgegeben, z. B. 20 kV, so kann man damit rechnen. daß entsprechend den obigen Angaben C2 etwa 80% dieser Spannung erhält. Die Energie 1/2 zu 1/2 C9 (o,8 U)2 muß dann ausreichen, um die optische Zündung von F5 durch F4 fehlerlos zu bewerkstelligen. l)amit ist C9 gegeben und 5 sodann iiach obigem all C1=10#C2. bzw. C3=0,3#C1. Als einen ersten Anhaltspunkt für die Wahl eines Wertes für R2 kann man etwa (t9=t1)=8#C3#R9 setzen. Die Beobachtung der so so erzielten Verzögerungszeit all Hand des Kathodenstrahl-Oszillographen führt dann rasch zu der richtigen Wahl von R2. Based on a value of C1 one chooses C3 with regard to the achievement of a sufficient utilization the voltage to about C3 = 0.3 C1. Resistor R3 is chosen for the same reason quite high (about 105 ohms), because it is only used here for the original charging of C1 and C3. For the same reason (as high a voltage as possible all C2), C2 is called a small fraction of C1 is chosen, say C9 = 0.1 # C @. Is the limitation of the Output voltage U at C, specified upwards, z. B. 20 kV, so you can with it calculate. that according to the above information C2 receives about 80% of this voltage. The energy 1/2 to 1/2 C9 (0.8 U) 2 must then be sufficient for the optical ignition from F5 through F4 to accomplish flawlessly. l) amit is given C9 and then 5 After the above all C1 = 10 # C2. or C3 = 0.3 # C1. As a first clue for that Choosing a value for R2 can be set for example (t9 = t1) = 8 # C3 # R9. Observing the so so all achieved delay time Hand of the cathode ray oscilloscope then quickly leads to the right choice of R2.

Da bei der bekannten Schaltung nach Fig. 1 zwei Kreise in Reihe geschaltet sind, der eine bestehend auf C, und Funkenwiderstand, der andere aus R2 und C2, läßt diese Schaltung praktisch keine reproduzierbaren Werte zu. Dieser Nachteil wird bei der erfindungsgemäßen Schaltung nach Fig. 2 vermieden. Insbesondere ist dort in den nur einen Kreis mit dem variierenden Funken- (Schalter-) Widerstand (Fl) ein gegen ihn großer Widerstand R2 in reihe geschaltet. dadurch werden sehr gut reproduzierbare Werte fiir die Verzögerung crzielt. Since in the known circuit of FIG. 1, two circuits are connected in series one consisting of C, and spark resistance, the other consisting of R2 and C2, this circuit practically does not allow reproducible values. This disadvantage is avoided in the circuit according to the invention according to FIG. In particular is there in the only one circle with the varying spark (switch) resistance (Fl) a resistor R2, which is large against it, is connected in series. this will be very Aims well reproducible values for the delay cr.

Claims

CLAIM 1. Distortion-free delay and control circuit for the registration of rapidly changing processes with the cathode ray oscilloscope, using optical ignition of spark gaps, as well as one made of resistors, Capacitors and a spark gap or a switch combined delay element, characterized in that the delay element (C1, F1, R2, C2, R3, C3) after Type of a known surge circuit is carried out by using a surge capacitor (C), the parallel connection of a series with a damping resistor (R2) Spark gap or switch (P1) and with an auxiliary capacitor (C3) as well as the parallel connection of the load capacitor (C2) and the discharge resistor (R,) are self-contained Form a series circle.

2. Delay and control circuit according to claim I, characterized in that that the series resistor (R2) in front of the spark gap (switch F1) is large compared to its Resistance is.