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Schreibender Spannungsmesser für periodisdh veränderliche Spannungen
Die
Erfindung bezieht sich auf einen schreibenden Spannungsmesser für periodisch veränderliche
Spannungen, bei welchem der Momentanwert der zu registrierenden Spannung mit einer
Vergleichsspannung in voneinander getrennten kurzen Zeitintervallen verglichen wird,
die durch Taktimpulse gesteuert werden, wobei die jeweilige Spannungsdifferenz zwischen
der zu registrierenden Spannung und der Vergleichs spannung dazu verwendet wird
Servomittel zu betätigen, die durch Verstellen einer Vorrichtu,ng-diese Spannungsdifferenz
durch Kompensation zum Verschwinden bringen und bei dem die die Kompensation der
Spannungsdifferenz bewirkende Vorrichtung gleichzeitig einen Schreibstift betätigt.
Die Vorrichtung ermöglicht die graphische Darstellung sich wiederholender Wellenformen
von sehr hoben Wiederholungsfrequenzen durch Auftragen nach stroboskopischen Verfahren
und kann in ähnlicher Weise zusammen mit einem Mehrstrahloszillograpben verwendet
werden, wobei eine Anzahl zugeordneter Wellenformen in gleichen Zeit- und Spannungsmaßstäben
auf einem einzigen Stück Aufzeichnungspapier aufgetragen werden.
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In ihrer einfachsten Form sieht die Erfindung Mittel vor, durch welche
die Augenblicksspannung einer Wellenform als eine Funktion der Zeit aufgetragen
wird. Bei einer komplizierteren Form der Erfindung sind Mittel zum Vergleich zweier
sich
wiederholender Wellenformen von ähnlicher Frequenz in graphischer
Form vorgesehen, wobei die Zeit nur als Parameter erscheint.
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Dies wird dadurch erreicht, daß erfindungsgemäß die Taktimpulse die
gleiche Frequenz aufweisen wie die zu registrierende Spannung oder eine Frequenz,
die einem ohne Rest teilbaren Teiler dieser Frequenz entspricht, und daß eine Vorrichtung
vorhanden ist, die zwischen der Taktimpulsfrequenz und der Frequenz der zu registrierenden
Spannung einen geringen Asynchronismus aufrechterhält.
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Die Vorrichtung zur Erzeugung des Asynchronismus besteht aus einem
Potentiometer, dessen Schieb er mit dem Aufzeichnungsblattträger mechanisch gekoppelt
ist.
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In anderer Ausführung der Erfindung kann eine zweite Spannung mit
einer Vergleichsspannung im gleichen Zeitpunkt verglichen werden, in dem-auch der
Vergleich der ersten Spannung mit ihrer Vergieichtsspannung erfolgt und gleiche
Mittel zum Ausgleich einer Differenz zwischen dem Momentanwert der zweiten Spannung
und ihrer Vergleichsspannung sowie zur Einwirkung der Taktimpulse Verwendung finden
wie bei der Registrierung von nur einer Spannung, und die Vorrichtung, welche die
Kompensationsspannung bestimmt, mechanisch mit dem Aufzeichnungsblattträger gekoppelt
ist.
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Die Taktimpulse weisen gewöhnlich nur die Dauer eines Bruchteils
einer Mikrosekunde auf.
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Die Zeichnung zeigt Schaltbilder zur Erläuterung der Erfindung, und
zwar zeigt Fig. I ein schematisches Schal-tbild einer Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 2 eine der Fig. I ähnliche Ausführungsform mit näheren Einzelheiten und Fig.
3 ein schematisches Schaltbild einer anderen Ausführungsform.
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In Fig. I bezeichnet I eine Eingangsklemme für eine zu untersuchende
sich wiederholende Wellenform. Diese wird einer getasteten Spannungsdifferenz-Anzeigevorrichtung
2 zugeführt, in welcher sie mit der von der Leitung 3 zugeführten Spannung verglichen
wird. Jede Spannungsdifferenz, die sich aus diesem Vergleich ergibt, erscheint auf
einer Leitung 4, wird durch einen Verstärker 5 verstärkt und betätigt einen Servomotor
6, der den Schieber eines Potentiometers 7 steuert. Mit dem Schieber ist ein Schreibstift
mechanisch gekoppelt.
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Der Schieber kommt zur Ruhe, wenn die Spannung auf der Leitung 3
die Spannungsdifferenz in der Vorrichtung 2 ausgeglichen hat. Daher ist die Schreibstiftstellung,
welche auf der graphischen Darstellung aufgezeichnet wird, eine Funktion der Spannung
der Wellenform von der Klemme I im Augenblick des Vergleichs. An die Klemme 8 wird
eine Spannung einer Wellenform gelegt, die mit der Wiederholungsfrequenz der Wellenform
an der Klemme I synchronisiert ist, und diese synchronisierte Welle wird einem Verzögerungsglied
9 zugeführt, dessen Verzögerungszeit über eine Leitung 10 von eipem Potentiometer
II gesteuert wird, dessen Schieber mechanisch mit dem Aufzeichnungsblattträger gekoppelt
ist, so daß die Verzögerungsspannung auf der Leitung 10 von der Papierstellung abhängt.
Die Ausgangsspannung des Verzögerungsgliedes 9 wird einem Generator 12 zur Erzeugung
stroboskopischer Impulse zugeführt.
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Dieser wirkt als Auslöser zur Bestimmung der Augenblicke, während
welcher die Vorrichtung 2 wirksam ist. Die Einrichtung wirkt daher als Prüfvorrichtung
zur Prüfung der Augenbli cksspannung der Eingangswellenform.
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Durch Herstellung einer Ubereinstimmung zwischen der Papiergeschwindigkeit
mit der ÄVandergeschwindigkeit des stroboskopischen Impulses wird das Verhältnis
zwischen Spannung und Zeitverschiebung aufgetragen, und zwar mit einem Zeitmaßstab,
der mit gewöhnlichen mechanischen WIethoden nicht erreicht werden kann. Beispielsweise
ist es möglich, einen wirksamen faßstab Voll 0,I Mikrosekunden je Zoll zu erzielen.
was etwa eine Million mal schneller ist als die Schreibgeschwindigkeiten eines schreibenden
Spannutlgsmessers üblicher Art. Bei Verwendung von Papier als Aufzeichnungsmedium
ergeben sich viele offensichtliche Vorteile gegenüber einer Kathodenbtrahlröhre.
Der gleichen Aufzeichnung können bestimmte Spannungen überlagert und eine beliebige
Zahl von Wellenformen mit dem -ahren --->der einelll beliebigen Spannungsverhältnis
z@@inanderzugefügt werden. Auch gewährleistet die an sich geringe (;-schwindigkeit
der Auftragung eine angemessene Anzahl von PrüJaugenblicl;en zl r Aufi-iahiiie aller
kennzeichnenden Einzelheiten der Wellenform.
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Die Rückkopplungsschaltung des Geräts s-tDreinfacht den Aufbau der
Fehlerschaltung und des Servoverstärkers und gewährleistet einen genauen Spannungsmaßstab
auf dem Aufzeichnungspapier.
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Sie ermöglicht ferner die Erhaltung der Gleiche stromkomponente der
Wellenform in der Aufzeichnung.
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In Fig. 2 sind der Fig. I entsprechende Teile mit den gleichen Bezugsziffern
gekennzeichnet.
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Bei der Schaltanordnung nach Fig. 2 betätigt der son der untersuchten
Wellenform abgeleitete Synchronisierimpuls einen getasteten ÄViederholungsfrequenzgenerator
I3, der so geschaltet ist, daß er ein Hauptverzögerungsglied g speist. Der strobuskopische
Impulse erzeugende Generator 12 ist so geschaltet, daß er die Röhren V1 und V2 im
Spannungsdifferenzanzeiger 2 leitend macht. Die Anordnung ist so getroffen, daß
die Röhren nur während der Dauer des Prüfimpulses von 12 eingeschaltet sind. Im
Interesse des Ausgleichs ist es vorzuziehen, die Zweiröhrenschaltung zu verwenden,
wobei an das dritte Gitter der einen Röhre eine Vergleichsspannung gelegt ist, während
das dritte Gitter der anderen Röhre die Eingangselektrode für die Welle von der
Klemme I ist. Im Ausgangskreis der Röhren V1 und V2 befinden sich ein Phasendifferenzverstärker
I4 und ein Glied I5, durch welches die Differenz der Impulsströme der beiden Röhren
verstärkt, gestreckt und als Gleichstromfehlersignal dem Servomotor 6 zugeführt
wird. Die Motorwelle ist mit dem Schieber des Potentiometers 7 gekoppelt, während
der Aufzeichnungsblattträger 16
mit dem Schieber des Potentiometers
I I mechanisch gekoppelt ist. Der Träger ist durch das Handrad 17 betätigbar gezeigt.
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Vorangehend wurde beschrieben, wie eine sich wiederholende Wellenform
in Form einer graphiehen Darstellung in Abhängigkeit von der Zeit aufgetragen werden
kann. Die Erfindung kann zum Vergleich zweier Wellenformen von der gleichen ÄN'i
ederholnngsfrequenz verwendet werden und zur Erzeugung einer Kurve, bei welcher
die Zeit lediglich ein Parameter ist. Eine solche Schaltanordnung ist in Fig. 3
dargestellt. Bei dieser Ausführungsform sind ebenfalls gleiche Bezugsziffern für
gleiche Teile wie in Fig. I vorgesehen. jedoch ist der Schieber des Potentiometers
II von Hand verstellbar und nicht mit dem Blatttrãger gekoppelt. An einer zweiten
Eingangsklemme 1a liegt eine zweite sich wiederholende Wellenform von der gleichen
R iederholungsfrequenz wie diejenige an der Iilemme I. Die Klemme 1a ist mit einer
Spannungsdifferenz-Allzeigevorrichtung 2a verbunden, die der XTOrriChtUng 2 ähnlich
ist. Einem zweiten Servoverstärker 5a und einem Motor 6a ist ein dem Potentiometer
7 ähnliches Potentiometer 7a zuge-(-dnet. Der Schieber des Potentiometers 7a ist
j.-loch mechanisch mit dem Blattträger gekoppelt. hei dieser Schaltanordnung erzeugte
Kurven-@@d id ist eine Funktion der Augenblidsspannungen der hriderl überlagerten
Wellenformen, wobei die Zeit nur als Parameter erscheint.
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PATENTANSPRCECHE: 1. Schreibender Spannungsmesser für -periodisch
veränderliche Spannungen bei welchem der Ntomentanwert der zu registrierendeh Spannung
mit einer Vergleichsspannung in voneinander getrennten kurzen Zeitintervallen verglichen
wird, die durch Taktimoulse gesteuert werden, wobei die jeweilige Spannungsdifferenz
zwischen der zu registrierenden Spannung und der Vergleichsspannung dazu verwendet
wird Servomittel zu betätigen, die durch Verstellen einer Vorrichtung diese Spannungsdifferenz
durch Kompensation zum Verschwinden bringen und bei dem die die Kompensation der
Spannungsdifferenz bewirkende Vorrichtung gleichzeitig einen Schreibstift betätigt,
dadurch gekennzeichnet, daß die Taktimpulse die gleiche Frequenz aufweisen wie die
zu registrierende Spannung oder eine Frequenz, die einem ohne Rest teilbaren Teiler
dieser Frequenz entspricht, und daß eine Vorrichtung vorhanden ist, die zwischen
der Taktimpulsfrequenz und der Frequenz der zu registrierenden Spannung einen geringen
Asynchronismus aufrechterhält.
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2. Schreibender Spannungsmesser nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorrichtung zur Erzeugung des Asynchronismus aus einem, Potentiometer besteht,
dessen Schieber mit dem Aufzeichnungsblattträger mechanisch gekoppelt ist.
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3. Schreibender Spannungsmesser nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet,
daß eine zweite Spannung mit einer Vergleichsspannung im gleichen Zeitpunkt verglichen
wird, in dem auch der Vergleich der ersten Spannung mit ihrer Vergleichsspannung
erfolgt und gleiche Mittel zum Ausgleich einer Differenz zwischen dem Momentanwert
der zweiten Spannung und ihrer Vergleichsspannung sowie zur Einwirkung der Taktimpulse
Verwendung finden wie bei der Registrierung von nur einer Spannung, und die Vorrichtung,
welche die Kompensationsspannung bestimmt, mechanisch mit dem Aufzeichnungsblattträger
gekoppelt ist.