Pierwszenstwo: 31.X.1968 Niemiecka Republika Federalna Opublikowano: 26.06.1974 68366 Opli ponownie wydrukowany ze wzgledu na zauwazone bledy KI. 21e,13/20 MKP GOlr 13/20 CZYTELNIA Urzedu PoWw*. r- ¦-» Polskiej r- ¦ Twórca wynalazku i wlasciciel patentu: Joachim Seidel, Berlin Zachodni Oscylograf z elektronowym wskaznikiem strojenia Przedmiotem wynalazku jest oscylograf z ele¬ ktronowym wskaznikiem strojenia przeznaczony do obserwacji zmiennych przebiegów elektrycznych.Wsród znanych rodzajów oscylografów najbar¬ dziej rozpowszechnione sa oscylografy z lampa Brauna. Znajduja sie one na wysokim poziomie rozwoju i zaspokajaja wiekszosc stawianych wy¬ magan. Ich jedyna wada jest stosunkowo wysoka cena zakupu. Obok oscylografów z podstawa czasu znane sa oscylografy, w których odchylanie w osi czasu nastepuje dzieki mechanicznym srodkom roz¬ szczepiania swiatla. Przy próbach wykonania mozli¬ wie najtanszych oscylografów siega sie do tych me¬ chanicznych srodków rozszczepiania, aby nie korzy¬ stac z drogich lamp Brauna. Znany jest dajacy sie tanio wykonac biegunowy oscylograf jarzenio¬ wy, w którym nie uzywa sie zwierciadla wielo¬ sciennego, stosowanego powszechnie w oscylogra¬ fach jarzenioywch, i który dlatego mozna wykonac stosunkowo tanio. Wada tego oscylografu jest to, ze wytwarza on tylko wykresy biegunowe, które sa trudne do wykorzystania, a do sterowania lam¬ py jarzeniowej jest konieczne stosunkowo wysokie napiecie.Znany jest równiez tani oscylograf, w którym zastosowana jest kombinacja ruchomego lusterka, jako mechanicznie dzialajacego srodka rozszczepia¬ nia, z elektronowym wskaznikiem strojenia, stano¬ wiacym organ wskazujacy napiecie, które ma byc przedstawione oscylograficznie. Zaleta tego oscy- 10 15 20 25 30 lografu w porównaniu do innych rozwiazan jest to, ze do sterowania elektronowego wskaznika strojenia wystarcza male napiecie. Wada tego oscy¬ lografu jest jednak to, ze przy zastosowaniu dwu¬ stronnego lusterka tworzenie oscylogramu naste¬ puje z przerwami, gdyz istnieja polozenia lusterka, przy których obserwator nie widetf odbicia. Na¬ stepstwem tego jest zmniejszenie jasnosci oscylo¬ gramu. Dalsza wade tego oscylografu stanowi to, ze uzyskane za pomoca ruchomego lusterka odbicie nie lezy w jednej plaszczyznie, lecz jest bardzo powyginane.Znane sa uklady, pozwalajace na dokonywanie stroboskopowej obserwacji poruszania sie promie¬ nia swietlnego za pomoca poruszajacej sie przed drgajacym promieniem swietlnym konstrukcji szczelinowej, której szczeliny rozciagaja sie w kie¬ runku drgan i sa wprawiane w ruJch poprzeczny do tego kierunku.Przykladem tego ukladu jest przyrzad rejestru¬ jacy przebiegi wielkosci elektrycznych zmiennych w czasie, w którym przed pasmem swiatla elektro¬ nowego wskaznika strojenia znajduje sie przeslona z waska szczelina. Ontyczny uklad soczewek rzu¬ tuje te szczeline, która od tylu jest oswietlona przez pasmo swiatla na blone fotograficzna, która jest ruchoma, alby móc zarejestrowac na niej krzy¬ wa zmian w czasie.W przyrzadzie tym do wytwarzania oscylogramu nie wykorzystuje sie zwiekszenia szerokosci pasma 68 36668 366 3 swietlnego. W oscylografie tym rozszerzanie pasma swiatla jest nawet szkodliwe, totez zastosowana jest przeslona ze szczelina, aby ograniczyc szero¬ kosc pasma swietlnego, przy czym stosunek szero¬ kosci szczeliny do szerokosci pasma swietlnego dla ostrosci oscylogramu nie ma zadnego znaczenia.Ostrosc oscylogramu jest ustalana tylko przez sze¬ rokosc szczeliny. Powyzszy przyrzad jest rejestru¬ jacy i nie Jest w stanie wytwarzac nieruchomego obrazu przebiegu okresowego.Znany jest równiez oscylograf, w którym zródlo swiatla wytwarzajace swietlne pasmo jest umiesz¬ czone we wnetrzu wirujacej konstrukcji szczelino¬ wej, zbudowanej w ksztalcie walca, majacej Jedna przebiegajaca spiralnie szczeline.W innym znanym urzadzeniu obraz jest analizo¬ wany punktowo za pomoca promienia swietlnego.Obraz umieszczony Jest w tym celu na ruchomym cylindrze. Swiatlo odbijajace sie od poszczególnych punktów obrazu jest za pomoca fotokomórek prze¬ twarzane na sygnal elektryczny odpowiadajacy za¬ czernieniu punktu obrazu. Do oswietlenia obrazu uzyty jest obracajacy sie, zaopatrzony w szczeliny, wydrazony cylinder, w którym umieszczone jest zródlo swiatla.Wydrazony cylinder ze szczelinami sluzy jedy¬ nie do tego, by okresowo przerywac promien swiatla, Takie przerywanie pramienia swietlnego jest w zasadniczy sposób rózne od wytwarzania nieruchomego obrazu przebiegu okresowego.W urzadzeniu tym szczelina jest wykorzystywana do skupienia pasma swietlnego, przy czym szero¬ kosc szczeliny, odstep pomiedzy szczelinami oraz szerokosc pasma swietlnego sa od siebie wzajemnie niezalezne.Celem wynalazku jest skonstruowanie niedrogie¬ go oscylografu, przeznaczonego do cwiczen szkol¬ nych, pozbawionego wad znanych oscylografów.Cel ten zostal osiagniety przez umieszczenie wskazników strojenia wewnatrz konstrukcji szcze¬ linowej z regularnie rozmieszczonymi szczelinami, poruszanej urzadzeniem napedowym, której szcze¬ liny sa waskie w porównaniu z rozmiarem pasma swietlnego, a rozstaw szczelin jest co najmniej równy w przyblizeniu szerokosci pasma swietlnego, przy czym przez szczeliny obserwuje sie wewnetrz¬ ne brzegi pasma swiatla wskaznika strojenia, ste- . rowanego napieciem przemiennym. Rozstaw szcze¬ lin konstrukcji szczelinowej stanowiacej wydrazony walec jest wiekszy lub mniejszy niz szerokosc pasma swietlnego.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przy¬ kladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia elektronowy wskaznik strojenia, zasto¬ sowany w oscylografie wedlug wynalazku, fig. 2 — wydrazony walec w przekroju; sluzacy jako kon¬ strukcja szczelinowa, fig. 3 — walec z fig. 2 w wi¬ doku z boku, fig. 4 — inna postac wykonania wy¬ drazonego walca, sluzacego jako konstrukcja szcze¬ linowa, fig. 5 — schemat blokowy ukladu z odpo¬ wiadajaca fig. 4 konstrukcja szczelinowa, dla od¬ rebnego rejestrowania dwóch róznych napiec, fig. 6 i 7 — dwie postacie wykonania urzadzenia, wprawiajacego konstrukcje szczelinowa w ruch obrotowy, fig. 8 — widok perspektywiczny oscylo- 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 grafu, sprzezonego z pradnica, fig. 0 — widok perspektywiczny sluzacego jako srodek napedowy silnika synchronicznego, który Jest, polaczony z urzadzeniem wskazujacym, sluzacym do odczyty¬ wania przesuniec fazowych.Pasmo swietlne wskaznika pokazanego na fig. 1 sklada sie z czesci 1 i 2, które mada wewnetrzne brzegi 3 i 4. Przedstawiona na fig. 2 konstrukcja szczelinowa w postaci waka wydrazonego ma sze¬ reg równoleglych szczelin 5, które sa waskie w po¬ równaniu z szerokoscia pasma swietlnego. Na fig. 3 pokazany jest sposób umieszczenia elektronowego wskaznika strojenia i wydrazonego walca w oscy¬ lografie. Rozstaw szczelin nalezy dobrac jako rów¬ ny szerokosci pasma swietlnego. Jest jednak moz¬ liwe, ze rozstaw szczelin moze byc wiekszy lub mniejszy niz szerokosc pasma swietlnego. Jezeli rozstaw szczelin jest wiekszy, to z okresowego przabiejfu jest rejestrowany jako wycinek okresu, a jezeli jest mniejszy, rejestrowany jest wiecej jeden okres.Jezeli elektronowy wskaznik strojenia jest ste¬ rowany napieciem przemiennym i jezeli obserwuje sie oba poruszajace sie wewnetrzne brzegi 3 14 pasma swietlnego poprzez poruszajace sie przed wskaznikiem, rozmieszczone regularnie szczeliny, wówczas oko, wskutek bezwladnosci, widzi przy okreslonej predkosci szczeliny przebieg przylozo¬ nego do elektronowego napiecia przemiennego jako óscylogram, a mianowicie wewnetrzne, poruszajace sie tam i z powrotem brzegi 3 i 4 pasma swietl¬ nego ukazuja sie dla oka jako ciagi krzywych.Aby utrzymac znieksztalcenia oscylogramu w mozliwie malych granicach, pracuje sie prze¬ waznie z malym wysterowaniem elektronowego wskaznika strojenia. Wobec malego obrazu pow¬ stajacego przy tym oscylogramie, zaleca sie ogladac óscylogram przez urzadzenie powiekszajace optycz¬ nie. Nieznaczne w stosunku do wielkosci obrazu ugiecie warstwy swietlnej, znajdujacej sie na we¬ wnetrznej stronie banki wskaznika elektronowego, przy niezbyt silnym powiekszeniu staje sie widocz¬ ne w stopniu nie przeszkadzajacym obserwacji.Dla przedstawienia oscylogramu korzysta sie tylko z brzegu jednej polowy pasma swietlnego, ponie¬ waz oscylogramy uzyskane z obu brzegów 3 i 4 pasma swietlnego stanowia lustrzane odbicia. Prze¬ waznie jedna polowe pasma swietlnego przeslania sie.Przy specjalnie uksztaltowanej konstrukcji szcze¬ linowej mozna rejestrowac oddzielnie oscylogramy dwóch róznych napiec. Jezeli w oscylografie zasto¬ suje sie konstrukcje szczelinowa z dwoma szere¬ gami szczelin 6 i 7 (fig. 4), wówczas brzeg 3 gór¬ nego pasma swietlnego (fig. 1) wytworzy jeden óscylogram, a brzeg 4 dolnego pasma swietlnego, drugi óscylogram, o ile tylko oba majace podlegac badaniu napiecia sa przykladane do elektronowego wskaznika strojenia na zmiane w odpowiednim rytmie i o ile konstrukcja szczelinowa umieszczona jest w oscylografie w ten sposób, ze jeden szereg szczelin 6 przesuwa sie przed górnym pasmem swietlnym 1, a drugi szereg szczelin 7, przed dol¬ nym pasmem swietlnym 2. Szczeliny obu szeregów sa przesuniete wzajemnie o polowe wielkosci roz-68 366 i* stawu szczelin, a odstep miedzy szczelinami w kaz¬ dym szeregu równy jest podwójnej szerokosci pasma swietlnego elektronowego wskaznika stro¬ jenia.Przelaczenie wejscia oscylografu na to lub inne • majace podlegac badaniu napiecie, co jest koniecz¬ ne przy stosowaniu konstrukcji szczelinowej do rejestrowania dwóch oscylogram6w, moze naste¬ powac na drodze mechanicznej lub fotoelektrycz- nej, w kazdym jednak przypadku synchronicznie 10 z ruchem szczelin. Na fig. 5 przedstawione jest urzadzenie, które umozliwia rejestrowanie dwóch oscylogramów oddzielnie. Urzadzenie to ma silnik 8, napedzajacy konstrukcje szczelinowa 9. Konstruk¬ cja szczelinowa 9 napedza wal 10, który powoduje l* w skrzynce rozdzielczej 11 przelaczenie obu pod¬ wójnych gniazd wejsciowych 12 i 13 na wejscie 14 oscylografu. Wskaznik 16 jest polaczony z czescia zaopatrujaca go w napiecie i wzmacniajaca.Przy uzyciu urzadzenia napedowego, które nalezy 20 przymocowac do oscylografu, mozna uzyskiwac na oscylogramie równiez figury Lissajous. Jezeli za pomoca tego rodzajiu urzadzenia napedowego kon¬ strukcja szczelinowa bedzie wprawiana w taki ruch, ze tylko jedna szczelina prze&uwa sie tam a8 i z powrotem przed pasmem swietlnym elektrono¬ wego wskaznika strojenia, to wówczas, gdy na wejscie oscylografu przylozy sie sinusoidalne na¬ piecie przemienne, jako oscylogram ukaze sie figu- ra Lissajous. Ruch tylko jednej szczeliny moze byc wywolany na przyklad przez impulsy powodowane przez sprezyne 17, której jeden koniec 18 jest za¬ mocowany trwale, a drugi koniec 19 jest przymo¬ cowany do konstrukcji szczelinowej 9 (fig. 6). Inna mozliwosc uzyskania ruchu konstrukcji szczelino- n wej polega na tym, ze wprawia sie ja w taki ruch przez obracajacy sie wal 20 za posrednictwem mi- mosrodu 21 (fig. 7).Korzystne jest wyposazenie oscylografu w urza¬ dzenie napedowe pozwalajace na badanie za porno- 40 ca oscylografu przebiegów elektrycznych otrzymy¬ wanych z elementów obrotowych, na przyklad z pradnicy. Elementy obrotowe, których przebiegi elektryczne poddane sa badaniom sprzega sie z oscylografem za posrednictwem przekladni. *5 Badane impulsy napiecia lub napiecia prze* mienne powoduja w oscylografie — niezaleznie od liczby obrotów konstrukcji szczelinowej — oscylo¬ gram stojacy, o ile tylko stosunek przekladni ma w odniesieniu do konstrukcji szczelinowej wlasciwa *° wartosc, na przyklad taka, ze na polowe obrotu, pelen obrót lub podwójny obrót sprzezonego ele¬ mentu nastepuje ruch postepowy szczelin przesu¬ wajacy je o jeden rozstaw szczelin. Na fig. 8 pokazany jest sprzezony model pradnicy 22 z oscy- w lografem 23. Wytworzone przez pradnice napiecie przemienne jest doprowadzane do oscylografu za pomoca przewodów 24. Zabudowany w oscylogra¬ fie silnik 8, za pomoca kól zebatych 25 napedza konstrukcje szczelinowa 9 oraz model pradnicy 22. 60 Ruch konstrukcji szczelinowej jest powodowany przez naped reczny lub silnikowy, przewaznie z zastosowaniem przekladni zebaitej.Jezeli ruch konstrukcji szczelinowej jest powo¬ dowany przez silnik synchroniczny, to jest korzy- « • stne takie ustawienie silnika, zeby mozna bylo obracac jego kadlub dokola osi obrotu silnika, jak to wskazuje podwójna strzalka na fig. 9, gdzie przedstawiony jest silnik synchroniczny, który mozna sprzac od zewnatrz z oscylografem. W ten sposób mozna przesuwac w kierunku bocznym oscylogram wytworzony przez oscylograf 1 przez to okreslac przesuniecie fazowe dwóch napiec przemiennych. W tym celu nalezy tylko przymoco¬ wac do podparcia silnika 21 skale 28, a do silnika 26 wskazówke 29 przestawna dokola osi obrotu silnika 30. Przy odpowiedniej podzieke skali, mozna odczytac na niej bezposrednie przesuniecie fazowe dlwóch napiec przemdennycn, Jezeli bedzie sie postepowalo w sposób podany ponizej. Przez, pokrecenie silnika synchronicznego 26 nastawia sie charakterystyczny punkit oscylogramu pierwszego napiecia przemiennego na pionowe oznaczenie kreskowe lub na prawy albo lewy brzeg pasma swietlnego wskaznika. W tym polozeniu silaika synchronicznego nastawia sie (bez pokrecenia sil¬ nika synchronicznego) przestawna wskazówka 29 na kreske zerotwe 31 skali. Jezeli teraz podlaczy sie do oscylografu drugie napiecie przemienne oraz wprowadzi — przez pokrecanie silnika syn¬ chronicznego 26 — drugi oscylogram na miejsce pierwszego, wówczas wskazówka 29 pokaze na skali 28 przesuniecie fazowe obu napiec. PL