PL88454B1 - - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest przyrzad do znakowania wykresu oscyloskopowego, przeznaczony do wprowadza¬ nia na ekran oscyloskopu znaczników chwilowego poloze¬ nia przestrzennego ruchomych czesci maszyn.

Podczas dynamicznych badan kinematyki maszyn oraz procesów fizycznych zachodzacych w tych maszynach w czasie ich pracy, zachodzi potrzeba jednoczesnego uwi¬ docznienia na ekranie oscyloskopu katodowego, przebiegu mierzonych wielkosci fizycznych wraz ze znacznikami okreslajacymi znane dyskretne polozenia przestrzenne czesci wykonujacych ruch liniowy posuwisto-zwrotny lub ruch obrotowy wahadlowy czy wirujacy. I tak np. w czasie indykowania i innych badan silników spalinowych oraz sprezarek, niezbedna jest wizualizacja oscyloskopowa analogowego przebiegu czasowego mierzonych parame¬ trów wraz z okreslonymi wartosciami dyskretnymi chwilo¬ wego polozenia katowego walu korbowego tych maszyn.

Do tego rodzaju znakowania wykresu oscyloskopowego budowane sa specjalne przyrzady elektroniczne. Przyrza¬ dy takie, produkowane przez austriacka firme Anstalt fur Verbrennungsmotorem prof. H. List (A.V.L) pod nazwa „Crank - Degree - Mark-Unit, Type 302" oraz „C-D-M- Unit, Type310",opisanesa szczególowowichinstrukcjach obslugi.

Znany przyrzad do znakowania wykresu oscyloskopo¬ wego wspólpracuje z odpowiednim zewnetrznym zródlem pierwotnego sygnalu znakujacego. Takimzródlem sygnalu moze byc np. nadajnik elektromechaniczny z nierucho¬ mym czujnikiem reluktancyjnym oraz wirujacymi na nie magnetycznej tarczy wkladkami ferromagnetycznymi, wyznaczajacymi wybrane wartosci kata obrotu walu kor¬ bowego. W sygnale wyjsciowym czujnika reluktancyjnego, otrzymywanym w postaci napieciowych impulsów bipo¬ larnych, informacje o okreslonych katowych punktach znakowania stanowi chwila przejscia rosnacego lub male¬ jacego zbocza impulsu przez poziom zerowy.

Jednym z glównych czlonów elektronicznych wlasciwe¬ go przyrzadu do znakowania jest uklad wstepnego ksztal¬ towania, którego zasadniczymzadaniem jestdostosowanie przyrzadu do parametrów pierwotnego sygnalu znakuja¬ cego, dopasowanie do rodzaju zródla tego sygnalu oraz wykrywanie informacji o punktach znakowania zawartej w tym sygnale i przekazywanie jej do dalszej obróbki w pozostalych czlonach przyrzadu. Czlon wstepnego ksztaltowania zawiera miedzy innymi tranzystorowy wzmacniacz impulsowy o wejsciu bezposrednim. W zna¬ nym rozwiazaniu ukladowym wejsciowy stopien wzmac¬ niacza impulsowego zbudowany jest w ukladzie niesyme¬ trycznym z tranzystoramiwpolaczeniu wspólnego emitera bez minimalizacji i bez stabilizacji pradu kolektorowego, zas dostosowanie przyrzadu do wspólpracy z rosnacym lub z malejacymzboczem sygnalu wejsciowego przeprowadza¬ ne jest przez odpowiednie pomijanie lub dolaczanie jedne¬ go zestopniinwersyjnych w lancuchu wzmacniacza impul¬ sowego.

Takie rozwiazanie ukladowe posiada szereg niedoma¬ ga n. Jednym z nich jest stosunkowo wysoki próg czulosci.

Próg ten wynika z wymaganego napiecia pracy zlacza baza-emiter w tranzystorze wejsciowym wzmacniacza, które dla tranzystora krzemowego zawiera sie wgranicach 8845488454 3 0,6 + 0,8 V.Konsekwencja tegojestwymagana stosunkowo duza wartosc wejsciowego sygnalu znakujacego. Wartosc szczytowa tego sygnalu powinna wynosic minimum IV.

Wynikiem tego jest stosunkowo malo dokladna detekcja zera sygnalu wejsciowego, która sprowadza sie do detekcji na poziomie pracy zlacza baza-emiter.

Aby bledy wykrywania informacji znakowania byly do¬ statecznie male, wymagane jest, aby wartosc szczytowa wejsciowego sygnalu byla rzedu kilku lub kilkunastuwol¬ tów oraz by stromosc zbocza impulsu wejsciowego, na którym zachodzi detekcja byla jak najwieksza. Dalsza konsekwencja tego jest koniecznosc budowania wielodio- dowego ogranicznika amplitudy sygnalu wejsciowego.

Przy ograniczaniu dwustronnymwymaganyjest ogranicz¬ nik z uzyciem czterech sygnalowych diod krzemowychlub dwu diod Zenera. Drugim niedomaganiem znanego roz¬ wiazania jest niestabilnosc progu czulosci i wynikajace stad dalsze bledy detekcji.

Niestabilnosc poziomu detekcji wynika z koniecznosci pracy przy wzglednie duzym (rzedu 1 m A) i niestabilizo- wanym pradzie kolektorowym tranzystora wejsciowego oraz z niestalosci napiecia baza-emiter tego tranzystora.

Parametry te zaleza stosunkowo silnie od temperatury otoczenia oraz od napiecia zasilania. Inne niedomaganie stosowanego rozwiazania wystepuje przydopasowywaniu przyrzadu do warunków detekcji na okreslonym zboczu sygnalu wejsciowego. Pomijanie jednego ze stopni inwer- syjnych we wzmacniaczu impulsowym, prowadzi do zmniejszenia wzmocnienia calego wzmacniacza, a tym samym do wzrostu wymagan w stosunku do parametrów sygnalu wejsciowego, zwlaszcza pod wzgledem amplitudy i stromosci zboczy. W rezultacie charakterystyki przyrza¬ du dopasowanego do detekcji rosnacego zbocza sygnalu wejsciowego róznia sie w pewnym stopniu od odpowiada¬ jacych im parametrów przyrzadu dopasowanego do detek¬ cji malejacego zbocza sygnalu wejsciowego. * Celem wynalazku jest usuniecie powyzszych niedoma- gan. W przyrzadzie wedlug wynalazku stopien wejsciowy wzmacniacza impulsowego, wchodzacego w sklad czlonu wstepnego ksztaltowania zbudowany jest w ukladzie róz¬ nicowego wzmacniacza pradu stalego ze zródlem prado¬ wym wlaczonym we wspólny obwód emiterowy pary tran¬ zystorów wejsciowych i zasilany jest dwoma napieciami o odmiennej polaryzacji wzgledem masy, przy czym ze¬ wnetrzne zródlo sygnalu laczone jest poprzez rezystor z wejsciem inwersyjnym lub nieinwersyjnym róznicowego stopnia wejsciowego i jednoczesnie pozostale wolne wej¬ scie nieinwersyjne lub inwersyjne tego stopnia dolaczane jest poprzez rezystor do masy albo do rezystora dzielnika napiecia polaryzacji.

Takie rozwiazanie ukladowe pozwala na obnizenie pro¬ gu czulosci oraz na zmniejszenie przynajmniej odwa rzedy niestabilnosci tego progu w funkcji temperatury i napiec zasilania. Umozliwia to stosowanie wejsciowego sygnalu znakujacego o amplitudzie kilkunastu miliwoltów, zas przy poziomie kilkuset miliwoltów tego sygnalu, bledy detekcji zera sa dostatecznie male. Mozliwe jest równiez stosowanie prostych dwustronnych ograniczników ampli¬ tudy z zastosowaniem dwóch tylko pólprzewodnikowych diod sygnalowych. Zmiana dopasowania przyrzadu z dete¬ kcji na zboczu rosnacym do detekcji nazboczu malejacym powoduje nieistotne zmiany charakterystyki przyrzadu, które zalezne sa tylko od niesymetrii ukladu. Ponadto uklad pozwala na wprowadzenie prostej regulacji progu czulosci, a tym samym na zmiane poziomu detekcji w za- 4 kresie napiec dodatnich lub ujemnych z detekcja zera wlacznie.

Umozliwia to wspólprace przyrzadu z nadajnikami sy¬ gnalu znakujacego, zawierajacymi czujniki reluktancyjne, fotoelektryczne itp. Dodatkowa zaleta rozwiazania ukla¬ dowego jest to, ze moga byc w nim wykorzystane konwen¬ cjonalne uklady scalone, poniewaz wejsciowe stopnie róz¬ nicowe ze zródlem pradowym stosowane sa z zasady w ty¬ powych scalonych wzmacniaczach operacyjnych i innych rozpowszechnionych podzespolach analogowych.

Istota wynalazku jest przedstawiona w przykladzie wy¬ konania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia obwody wejsciowe czlonu wstepnego ksztaltowania w przyrzadzie do znakowania wykresu oscyloskopowego, a fig. 2- upro- szczony schemat blokowy zestawu do indykowania silnika spalinowego z zastosowaniem przyrzadu do znakowania wykresu oscyloskopowego.

Stopien wejsciowy 1 wzmacniacza impulsowego wcho¬ dzacego wskladczlonu wstepnegoksztaltowania2, zbudo- wany jest w ukladzie róznicowego wzmacniacza pradu stalego. We wspólny obwód emiterowy pary tranzystorów wejsciowych 3 i 4 wlaczonejestzródlo pradowe5, minima¬ lizujace i stabilizujace prad kolektorowy tych tranzysto¬ rów. Zródlo pradowe 5 wykonanejestna dwóch tranzysto- rach 6 i 7, moze jednak posiadac rózne konfiguracje roz¬ wiazania ukladowego z uzyciem rezystorów, diod Zenera itd. w roli elementów dodatkowych lub alternatywnych.

Stopien wejsciowy 1 wlaczony jest w pozostale czesci czlonu wstepnego ksztaltowania 2 tak, ze zasilany jest dwoma napieciami 8 i 9 o odmiennej biegunowosci wzgle¬ dem masy 10. Pierwotny sygnal znakujacy podawany jest poprzez rezystor 12 na wejscie inwersyjne 13 róznicowego stopnia wejsciowego 1.

Pozostale wolne wejscie nieinwersyjne 14 tego stopnia dolaczone jest poprzez rezystor 15 do masy 10 albo do rezystorowego dzielnika 19-20 napiecia polaryzacji 38,39.

Rezystor 12 wchodzi w sklad dwustronnego ogranicznika amplitudy 16. Niski próg czulosci stopnia wejsciowego 1 pozwala na uzycie ogranicznika amplitudy 16 tylko zdwie- 40 ma sygnalowymi diodami pólprzewodnikowymi 17 i 18.

Odpowiedni dobór biegunowosci napiecia polaryzacji 38, 39 oraz jego regulacja za pomoca rezystorowego dzielnika 19-20 pozwalaja na ustawienie wymaganego poziomu de¬ tekcji (z detekcja zera wlacznie) na wybranym zboczu 45 sygnalu wejsciowego.

Jezeli sygnal wejsciowy jest nieprzemienny o ustalonej polaryzacji, wówczas ogranicznik amplitudy 16 moze byc jednostronnym, a jedna z diod 17 lub 18 mozebycpominie¬ ta. Jezeli amplituda sygnalu wejsciowego jest dostatecznie .50. mala, wówczas ograniczanie jej jest zbyteczne i obydwie diody 17 oraz 18 moga byc usuniete. Przystosowanie przy¬ rzadu do warunków detekcji poziomu na okreslonym zbo¬ czu sygnalu wejsciowego dokonywane jest przelacznikiem 21. Za pomoca tego przelacznikazewnetrznezródlo sygna- 55 lu 11 laczone jest z wejsciem inwersyjnym 13 lub nieinwer¬ syjnym 14 stopnia wejsciowego 1 i jednoczesnie pozostale wolne wejscie nieinwersyjne 14 lub inwersyjne 13 tego stopnia dolaczonejest do masy 10 albo donapiecia stalego.

W zestawie do badan silnika spalinowego 22 (fig. 2) eo uzyty jest przyrzad do znakowania wykresu oscyloskopo¬ wego 23. Przyrzad ten zawiera omówiony wyzej czlon wstepnego ksztaltowania 2, czlon ustalania szerokosci 24 sluzacy do nastawiania wymaganej szerokosci impulsów wyjsciowych i wyjsciowy czlon dopasowania 25, a ponadto 65 wspólpracuje ze zródlem sygnalu 11 i z oscyloskopom 26.88454 Zródlo sygnalu 11 jest elektromechanicznym nadajnikiem pierwotnego sygnalu, niosacego informacje o dyskretnych polozeniach katowych walu korbowego 27.

Nadajnik ten zawiera czujnik reluktancyjny 28 oraz wkladki ferromagnetyczne 29 rozmieszczone nazewnetrz¬ nym obwodzie niemagnetycznej tarczy 30 w-miejscach okreslajacych katowe punkty znakowania. Podczas wiro¬ wania tarczy 30, wkladki ferromagnetyczne 29 przemiesz¬ czajac sie w poblizu czujnika reluktancyjnego28 powoduja powstawanie na jego wyjsciu pierwotnych impulsów zna¬ kujacych. Impulsy te ksztaltowane sa w okreslony sposób w przyrzadzie do znakowania wykresu oscyloskopowego 23 i podawane na wejsciemodulacjijaskrawosci 36 oscylo¬ skopu 26. W glowicy 31 silnika spalinowego22 zamocowa¬ ny jest czujnik cisnienia 32. Sygnal wyjsciowy z tego czujnika wzmacniany jest we wzmacniaczu pomiarowym 33 i podawany na wejscieodchylania pionowego 34 oscylo¬ skopu 26. W rezultaciena przebiegcisnienia uwidoczniony na ekranie oscyloskopu 26 nakladanesa wyciemniajacelub rozjasniajace znaczniki kata obrotu walu korbowego 27.

Znaczniki te moga byc nanoszone na krzywa cisnienia równiez wwyniku podania wyjsciowych impulsów znaku¬ jacych na wejscie dodatkowe 37 wzmacniacza pomiarowe¬ go 33 lub moga byc wprowadzone na oddzielny kanal odchylania pionowego 35 w oscyloskopie 26.

Do wprowadzania impulsów znakujacych moga byc po¬ nadto wykorzystanebezposrednie wejscianaplytkiodchy¬ lajace oscyloskopu 26, wejscia róznicowe i sumacyjne ka- 6 nalów odchylania pionowego w tym oscyloskopie lub od¬ dzielne przystawki sumacyjne w torze pomiarowym. Za¬ miast zródla sygnalu 11 zawierajacego czujnik reluktan¬ cyjny 28 moze byc równiez stosowane zródlo wyposazone w czujnik fotoelektryczny lub inny przetwornik aktywny.

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe io Przyrzad do znakowania wykresu oscyloskopowego, za¬ wierajacy czlon wstepnego ksztaltowania ze wzmacnia¬ czem impulsowym o wejsciu bezposrednim, czlon ustala¬ nia szerokoscii wyjsciowy czlon dopasowania oraz wspól¬ pracujacy z zewnetrznym zródlem sygnalu i z oscylosko- 15 pem, znamienny tym, ze stopien wejsciowy (1) wzmacnia¬ cza impulsowego, wchodzacego w sklad czlonu wstepnego ksztaltowania (2), zbudowany jest w ukladzie róznicowego wzmacniacza pradu stalego ze zródlem pradowym (5)wla¬ czonym we wspólny obwód emiterowy pary tranzystorów 20 wejsciowych (3), (4) i zasilany jest dwoma napieciami (8), (9) o odmiennej biegunowosci wzgledem masy (10), przy czym zewnetrzne zródlo sygnalu (11) laczone jest poprzez rezystor (12) z wejsciem inwersyjnym (13) lubnieinwersyj- nym (14) róznicowego stopnia wejsciowego (1) ijednoczes- 25 nie pozostale wolne wejscie nieinwersyjne (14) lub inwer- syjne (13) tego stopnia dolaczanejest poprzez rezystor (15) do masy (10) albo do rezystorowego dzielnika (19 - 20) napiecia polaryzacji (38), (39).88454 fi+1 30 II Fio.l Sklad wykonano w DSP, zam. 6148 Druk w UP PRL, naklad 125 + 20 egz. Cena zl 10,-