DE857287C

DE857287C - Device for recording or displaying mechanical movement processes with the help of oscilloscope u. like

Info

Publication number: DE857287C
Application number: DEL2850A
Authority: DE
Inventors: Johann Augustin
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1950-06-28
Filing date: 1950-06-28
Publication date: 1952-11-27

Description

Einrichtung zur Aufzeichnung oder Anzeige mechanischer Bewegungsvorgänge mit Hilfe von Oszillographen u. dgl. An mechanischen Apparaten und Maschinen ist es vielfach erforderlich, die Bewegungsabläufe von Hebeln, Kurven, Klinken usw. zu messen oder auf einen Registrierstreifen zur Auswertung aufzuzeichnen. Dies ist insbesonderedann erforderlich, wenn es sich um schnelle Bewegungen handelt oder die Bewegungen aus einem anderen Grund nicht direkt beobachtet werden können. Dies tritt beispielsweise dann ein, wenn die zu untersuchenden Organe durch andere Bauteile verdeckt sind. Bei der Messung ist es in den meisten Fällen äußerst nachteilig, wenn die zu messenden Teile während der Messung zusätzlich belastet werden, weil dadurch das Meßergbnis verfälscht wird. Zur Durchführung derartiger Messungen sind die verschiedensten Verfahren bekanntgeworden.Device for recording or displaying mechanical movement processes with the help of oscilloscopes and the like on mechanical apparatus and machines it is often necessary to control the movements of levers, curves, latches, etc. to measure or to record on a recording strip for evaluation. This is especially necessary when it comes to fast movements or the movements cannot be directly observed for some other reason. this occurs, for example, when the organs to be examined by other components are covered. When measuring, in most cases it is extremely disadvantageous if the parts to be measured are additionally loaded during the measurement, because thereby the measurement result is falsified. To carry out such measurements are the most diverse processes have become known.

Beispielsweise hat man auf das zu untersuchende Teil einen kleinen Spiegel oder eine Lochblende aufgesetzt, die in den Strahlengang zwischen einer punktförmigen Lichtquelle und einem lichtempfindlichen Registrierstreifen gebracht werden. Wird nun während des Bewegungsablaufes des zu untersuchenden Teiles der Registrierstreifen rechtwinklig zur Bewegungsrichtung des abgelenkten Lichtstrahles gleichförmig bewegt, so wird hierbei die Bewegung des zu untersuchenden Teiles registriert.For example, you have a small one on the part to be examined Mirror or a perforated diaphragm placed in the beam path between a brought point light source and a light-sensitive recording strip will. Is now during the movement of the part to be examined the Registration strips at right angles to the direction of movement of the deflected light beam moved uniformly, the movement of the part to be examined is registered.

Außerdemhat man eine punktförmigeLichtquelle und eine lichtempfindliche Zelle (Fotozelle oder Fotoelement) so angeordnet, . daß das zu untersuchende Teil im Strahlengang liegt. Wird nun das zu untersuchende Teil bewegt, so wird die lichtempfindliche Zelle mehr oder weniger verdeckt. Dadurch entsteht eine Änderung des Stromes dieser Zelle, der in einem normalen Oszillographen registriert werden kann. Eine Abwandlung dieses Verfahrens, sieht an Stelle der Fotozelle einen lichtempfindlichen Papierstreifen vor, vor dessen Belichtungsschlitz sich das zu untersuchende Teil bewegt und diesen mehr oder weniger verdeckt. Die verdeckende Stelle kann auch an dem Belichtungsschlitz entlang wandern. Bewegt sich während der Untersuchung der Papierstreifen rechtwinklig und gleichförmig zum Belichtungsschlitz, so entsteht auf dem Registrierstreifen eine Kurve, die dem Bewegungsablauf des Prüflings entspricht.There is also a point light source and a photosensitive one Cell (photocell or Photo element) arranged so. that the thing to be examined Part lies in the beam path. If the part to be examined is now moved, the light-sensitive cell more or less covered. This creates a change the current of this cell, which can be recorded in a normal oscilloscope can. A modification of this process uses a light-sensitive instead of the photo cell Paper strip in front of which the part to be examined is in front of its exposure slit moves and covers it more or less. The obscuring point can also wander along the exposure slit. Moves while examining the Paper strips at right angles and uniform to the exposure slit are created a curve on the recording strip which corresponds to the movement sequence of the test object.

Ferner ist es bekannt, schnelle Bewegungsabläufe mechanischer Teile mit einer schnell laufenden Kinokamera (Zeitraffer) aufzunehmen. Die aufgenommenen Bilder können dann einzeln ausgewertet werden oder mit, einem mit normaler Geschwindigkeit laufenden Wiedergabegerät betrachtet werden.It is also known to have rapid movements of mechanical parts record with a fast running cinema camera (time lapse). The recorded Images can then be evaluated individually or at normal speed playback device running.

Schließlich ist es bekannt, periodische Bewegungen mechanischer Teile mit Hilfe des stroboskopischenEffekts sichtbar zu machen. Hierzuverwendet man entweder Lampen, die periodisch Lichtblitze erzeugen, oder manbeleuchtet den zubeobachtenden Gegenstand mit einer Projektionseinrichtung, vor deren Optik eine Lochscheibe läuft. Es sind auch Verfahren bekannt, bei denen die zu beobachtenden Teile durch ein Rohr betrachtet werden, dessen Öffnung durch eine rotierende Lochscheibe periodisch geöffnet und geschlossen wird.Finally, it is known periodic movements of mechanical parts visible with the help of the stroboscopic effect. For this you use either Lamps that periodically generate flashes of light, or the one to be observed is illuminated Object with a projection device, in front of whose optics a perforated disk runs. Methods are also known in which the parts to be observed pass through a pipe are considered, the opening of which is periodically opened by a rotating perforated disk and is closed.

Die oben angeführtenbekanntenVerfahren haben den Nachteil, daß sie wenig anpassungsfähig sind und mit Ausnahme der optischen Verfahren das Meßergebnis durch zusätzliche Belastung bzw. Veränderung der Massen verfälschen. Die optischen Verfahren sind wegen der umständlichen Handhabung, wie Einbau von Teilen innerhalb des Gerätes usw. und aus räumlichen Gründen vielfach nicht anwendbar. Bei den in Frage kommenden Messungen wird das Meßverfahren fast ausnahmslos diktiert durch die räumliche Anordnung der Teile innerhalb des Gerätes, die Schnelligkeit der Bewegungen, die Größe der bewegten Massen und das eigentliche Ziel der Messungen. Beispielsweise kann das Zeitrafferverfahren nicht angewendet werden, wenn die zu untersuchenden Teile durch andereBauteile ganz oder zeitweiligverdecktwerden oder der zu untersuchende fehlerhafte Bewegungsablauf nur gelegentlich auftritt. In einem solchen Falle würde es sich aus preislichen Gründen verbieten unter Umständen viele ioo Aufnahmeserien herzustellen., ohne daß es auch nur ein einziges Mal gelingt, den zu erfassenden fehlerhaften Vorgang auf dem Film festzuhalten.The above-mentioned known methods have the disadvantage that they are not very adaptable and, with the exception of the optical method, the measurement result falsify it by additional loading or changing the masses. The optical Procedures are awkward because of the cumbersome handling, such as fitting parts within of the device etc. and often not applicable for spatial reasons. The in The measurement method is almost without exception dictated by the measurements in question the spatial arrangement of the parts within the device, the speed of the movements, the size of the moving masses and the actual aim of the measurements. For example the time-lapse method cannot be used if the to be examined Parts are completely or temporarily covered by other components or the one to be examined faulty movement only occurs occasionally. In such a case it would For reasons of price, many ioo recording series may not be possible without even once succeeding in capturing the one record the faulty process on the film.

Um die inFragekommendenBtwegungsvorgänge einwandfrei messen und aufzeichnen zu können, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, zwei auf verschiedene Resonanzfrequenzen abgestimmte Schwingkreise zu verwenden, von denen der eine oder .der andere durch ein als veränderlicher KondensatorwirkendesMeßorgan, das eine funktionelle Abhängigkeit von -der Bewegung des @ zu untersuchenden mechanischenTeiles hat, verstimmtwird, und die Frequenzen der beiden Schwingkreise, beispielsweise mit Hilfe einer Röhre, zu mischen und die entstandene! Differenzfrequenz einem dritten Schwingkreis zuzuführen.In order to properly measure and record the movement processes in question According to the invention, it is proposed to be able to use two at different resonance frequencies to use tuned oscillating circuits, one or the other of which through a measuring element acting as a variable capacitor, which has a functional dependency is detuned by -the movement of the mechanical part to be examined, and the frequencies of the two oscillating circuits, for example with the help of a tube, to mix and the resulting! Feed the difference frequency to a third resonant circuit.

Das neue Verfahren ist außerordentlich vielseitig und erfordert nur einen geringen technischen Aufwand. Unter bestimmten Umständen kann es auch das einzige Verfahren sein, mit dem sich derartige Messungen überhaupt durchführen lassen. Soll beispielsweise der Bewegungsablauf eines Hebels untersucht werden, so wird parallel zur Bewegungsrichtung des Hebels eine isolierte und feststehende Platte oder ein Plattenpaar angebracht, dessen Plattenschnitt oder Abstand so gewählt ist, daß die. Kapazität zwischen dem Hebel und den als Meßelektrode dienenden isolierten Platten in der einen Bewegungsrichtung zunimmt. Die Benutzung von zwei Platten, die beispielsweise links und rechts vom Hebel angebracht sind, ist im allgemeinen zweckmäßig, weil dann seitliche Prellungen des Hebels quer zur eigentlichen Bewegungsrichtung das Meßergebnis nicht verfälschen.The new process is extremely versatile and only requires little technical effort. Under certain circumstances it can do that too be the only method with which such measurements can be carried out at all. If, for example, the sequence of movements of a lever is to be examined, then an isolated and fixed plate parallel to the direction of movement of the lever or a pair of panels is attached, the panel section or spacing of which is selected so that the. Capacitance between the lever and the insulated ones serving as a measuring electrode Plates increases in one direction of movement. The use of two plates which are attached, for example, to the left and right of the lever is generally Useful because the lever then bruises at right angles to the actual direction of movement do not falsify the measurement result.

Die Abb. i zeigt beispielsweise eine Schaltung zur Durchführung des neuen Verfahrens, und zwar unter Verwendung einer Mischhexode, während die Abb. 2 die Anordnung der Meßelektrode, an einem zu untersuchenden Hebel 2 zeigt. Die zwischen der Meßelektrode i und dem zu untersuchenden Hebel 2 vorhandene Kapazität wird als Parallelkapazität zu einem aus Drehkondensator 3 und Spule 4 gebildeten Schwingkreis I geschaltet. In den meisten Fällen ist es zweckmäßig, die geerdete Seite des Schwingkreises mit dem zu untersuchenden Hebe12, d. h. mit der Masse des zu untersuchenden Gerätes, und das ungeerdete Ende des Schwingkreises mit der Meßelektrode zu verbinden. Das ungeerdete Ende des Schwingkreises wird über einen Kondensator an die Anode des Triodensystems der Mischröhre geführt, an deren Steuergitter eine Rückkopplungswicklung wirksam istund diesen Schwingkreis dauernd erregt. Es ist auch möglich, den Schwingkreis an dasGitter und dieRückkopplungsspule an die Anode zu legen; es ist dies nur eine Frage der Zweckmäßigkeit. Ein zweiter aus Drehkondensator 5 und Spule 6 gebildeter Schwingkreis liegt an dem Steuergitter des Hexodensystems und wird ebenfalls durch Rückkopplung erregt. In dem Anodenstromkreis des Hexodensystems liegt ein dritter Schwingkreis 11I, der aus einem Kondensator 7 und einer Spule 8 gebildet wird. Diesem dritten Schwingkreis ist eine Ankopplungsspule 9 zugeordnet, die über einen kleinen Gleichrichter io mit der Meßschleife i i eines normalen Schleifenoszillographen verbunden ist.Fig. I shows, for example, a circuit for performing the new method, using a mixed hexode, while Fig. 2 shows the arrangement of the measuring electrode on a lever 2 to be examined. the between the measuring electrode i and the lever 2 to be examined existing capacitance is formed as a parallel capacitance to a variable capacitor 3 and coil 4 Resonant circuit I switched. In most cases it is convenient to have the earthed Side of the oscillating circuit with the lifting 12 to be examined, d. H. with the mass of the device to be examined, and the ungrounded end of the resonant circuit with the measuring electrode connect to. The ungrounded end of the resonant circuit is connected to a capacitor to the anode of the triode system of the mixing tube, to the control grid of a Feedback winding is effective and this resonant circuit is constantly excited. It is also possible to connect the resonant circuit to the grid and the feedback coil to the anode to lay; it is just a matter of expediency. A second made of variable capacitor 5 and coil 6 formed resonant circuit is on the control grid of the hexode system and is also excited by feedback. In the anode circuit of the hexode system is a third resonant circuit 11I, which consists of a capacitor 7 and a coil 8 is formed. A coupling coil 9 is assigned to this third resonant circuit, via a small rectifier io with the measuring loop i i of a normal loop oscilloscope connected is.

Die Wirkung der gesamten Meßanordnung ist folgendermaßen: Schwingkreis I und Schwingkreis II werden auf zwei verschiedene Frequenzen F1 und F, eingestellt, und zwar so, daß die Differenz beider Frequenzen annähernd gleich der Frequenz F3 des dritten Schwingkreises ist. In solchem Fall entsteht an dem Gleichrichter eine Gleichspannung, die ihr Maximum erreicht, wenn F, -1- F2 = F3 oder F1 - FE = F$.The effect of the entire measuring arrangement is as follows: resonant circuit I and resonant circuit II are set to two different frequencies F1 and F, in such a way that the The difference between the two frequencies is almost the same is the frequency F3 of the third resonant circuit. In such a case arises on that Rectifier a DC voltage that reaches its maximum when F, -1- F2 = F3 or F1 - FE = F $.

Sie erreicht ihr Minimum je nach Kreisgüte und Dämpfung, wenn die Differenz von Fi und F$ von der Resonanzfrequenz des Schwingkreises III, wie sie beispielsweise in Abb.3 dargestellt ist, um etwa 5 kHz abweicht. Stellt man die Schwingkreise 1 und II so ein, daß die am Gleichrichter io entstehende Gleichspannung ihren Maximalwert erreicht hat, so entsteht beim Bewegen des zu untersuchenden Hebels eine Frequenzänderung des Schwingkreises I und somit eine Veränderung der Gleichspannung am Gleichrichter io, die bei richtiger Einstellung der Schwingkreise und zweckmäßiger Bemessung der Meßelektroden, den Weg des zu untersuchenden Hebels proportional ist. Zweckmäßig-erweise stellt man die Schwingkreise so ein, daß die Zwischenfrequenz von der Resonanzfrequenz etwas abweicht. Auf diese Weise wird der Arbeitsbereich auf den steilen Ast der Frequenzkurve verlegt und eine lineare Charakteristik des Meßvorganges erzielt.It reaches its minimum depending on the circular quality and damping when the Difference of Fi and F $ from the resonance frequency of the resonant circuit III, like them for example shown in Fig.3, deviates by about 5 kHz. If you put the Resonant circuits 1 and II in such a way that the DC voltage generated at the rectifier io has reached its maximum value, it arises when moving the lever to be examined a change in the frequency of the resonant circuit I and thus a change in the DC voltage on the rectifier io, which with correct setting of the resonant circuits and more appropriate Dimensioning of the measuring electrodes, the path of the lever to be examined is proportional. It is expedient to set the oscillating circuits so that the intermediate frequency deviates somewhat from the resonance frequency. This is how the work area becomes Relocated to the steep branch of the frequency curve and a linear characteristic of the Measuring process achieved.

Das neue Verfahren und die Einrichtung zur Durchführung desselben ist außerordentlich anpassungsfähig. Ist z. B. die erzielte Kapazitätsänderung zwischen der Meßelektrode und dem zu untersuchenden Hebel nur sehr klein, so stellt man die Kreise I und II auf eine hohe Frequenz; ist sie jedoch groß, so arbeitet man mit zwei Frequenzen, die bei herausgedrehten Drehkondensatoren entstehen, also mit kleinen Frequenzen. Man kann außerdem die Größe der MeBelcktroden und ihren Abstand von dem zu untersuchenden Hebel weitgehend den gegebenen Verhältnissen anpassen.The new method and the facility for carrying it out is extremely adaptable. Is z. B. the change in capacitance achieved between the measuring electrode and the lever to be examined are only very small, so one sets the Circles I and II on a high frequency; if it is large, however, you work with it two frequencies that arise when the rotary capacitors are turned out, i.e. with small ones Frequencies. You can also determine the size of the measuring electrodes and their distance from Adapt the lever to be examined largely to the given circumstances.

Durch Hinzufügen der Rückkopplung für den Kreis I1 und Anschalten eines Gleichrichters io an den Schwingkreis III läBt sich jede Art von Überlagerungsschaltung verwenden. Ebenso ist die gezeigte Einrichtung nicht auf die Benutzung eines Schleifenoszillographen als registrierende Einrichtung beschränkt. Falls erforderlich, kann die MeB-spannung noch verstärkt werden.By adding the feedback for circuit I1 and turning it on A rectifier to the resonant circuit III can be any type of superimposition circuit use. Likewise, the device shown is not based on the use of a loop oscilloscope limited as a registrant. If necessary, the MeB voltage to be strengthened.

Claims

PATENT CLAIM: i. Arrangement for displaying and / or recording Movement processes, characterized in that two at different resonance frequencies tuned oscillating circuits are available, one or the other of which through a measuring element acting as a variable capacitor, which has a functional dependency has been detuned by the movement of the mechanical part to be examined, and the frequencies of the two oscillating circuits, for example with the help of a tube, mixed and the resulting difference frequency is fed to a third resonant circuit will. a. Arrangement according to Claim i, characterized in that the 1I effective frequency rectified immediately or after amplification and this rectified voltage to a registering or displaying device, for example an oscilloscope. 3. Arrangement according to claims i and a, characterized in that the capacitor acting as a measuring element consists of: the one to be examined moving part and another isolated fixed part will. 4. Arrangement according to claims i to 3, characterized in that the The resonance frequency of the resonant circuits I and 1I is variable within wide limits.