Vorrichtung zur Sichtbarmachung und Messung der Grouse einer Spannung auf oszillographischem Wege.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Sichtbarmachung und Messung der Grosse einer Spannung auf oszillogra- phisehem Wege.
Es sind Oszillographen mit einer Katho- denstrahlröhre bekannt, bei denen zur Bestimmung der Gr¯?e einer Spannung in schneller Reihenfolge, z. B. mite% s eines Elektrodensehalters, die Messspannung und eine oder eine Reihe versehiedener aufeinan- derfolgender Gleichspannungswerte bekann ter Grosse (Eiehspannungen) das Kathoden- strahlbündel in der gleichen Richtung steuern, so da? auf dem Oszillogramm neben der Messspannung'eine oder mehrere Linien entstehen, welche die Eichspannungen darstel len. Auf diese Weise kann ein beliebiger Momentanwert der Messspannung bestimmt werden.
ohne dass die vielfach verhältnismässig grossen Schwankungen unterliegende Ablenkempfindliehkeit der KathodenstrahlröhreMeBfehler herbeiführt.
Ein rosser Nachteil solcher Vorrichtung besteht aber darin, da? die zur Wiedergabe der Messspannung'verfügbare. Zeit sehr beschränkt wird, und ausserdem die zur Be stimmung der Grösse der Messspannung erfor derlichen Hilfsmittel, insbesondere Schalter für die Zuführung der Me?- und Eichspan- nung an die Kathodenstrahlröhre in schneller Reihenfolge, verwickelt und kostspielig sind.
Wenn die Vorrichtung mit Rücksicht auf die gleichzeitige Wiedergabe mehrerer Messspannungen bereits einen Schalter enthält, so kann die Eichspannung über einen der vorhandenen Messspannungskanäle der Katho- denstrahlröhre zugeführt werden und wird dem letztgenannten Nachteil entgegengewirkt ; in diesem Fall steht aber bei der Zuführung von Eichspannungen an den Oszillographen der dazu benutzte Messspannungs- kanal nicht mehr zum normalen Gebrauchs- zweck zur Verwendung.
Erfindungsgemäss wird bei einer Vorrich- tung zur Sichtbarmachung und Messung der Grouse einer Spannung auf oszillographischem Wege diese ber einen Amplitudenbegrenzer mit an Hand einer geeichten Skala einstell- barer Schwellenspannung dem Oszillogra- phen zugeführt.
Jetzt kann, wenn man von einer verhält- nismässig grossen Schwellenspannung ausgeht, diese bei auf dem Oszillograph siehtbaren Messspannung geändert werden. bis im Oszillogramm eine gerade sichtbare Begrenzung eintritt. Alsdann entspricht die Amplitude der Messspannung der an Hand der Skala bekannten Grosse der Schwellenspannung. In gleicher Weise kann ein beliebiger Momentanwert der Messspannung bestimmt werden. Als Schwellenspannung wird orteilhaft nicht eine reine Gleichspannung, sondern eine Gleichspannung mit einer ihr ber lagerten Wechselspannung verwendet, bei der die Amplitude der Wechselspannung klein gegenüber der Gleichspannung ist.
Die be- grenzten Teile des Oszillogrammes sind dann leicht erkennbar, weil diese, sofern kein einfacher harmonischer Zusammenhang zwischen der Zeitbasisfrequenz und der überlagerten Wechselspannung besteht mit einer breiteren Linie als die ursprünglichen Teile des Oszillogrammes wiedergegeben werden.
In der beiliegenden Zeichnung ist das Schaltschema einer beispielsweisen Ausfüh- rungsform einer Vorrichtung nach der Er findung dargestellt, und zwar zeigt :
Fig. 1 die Schaltung,
Fig. 2 ein mit dieser Vorrichtung erhaltenes Oszillogramm, bei dem keine Begrenzung auftritt, Fig. 3 ein Oszillogramm, bei dem Begren- zung gerade auftritt, und
Fig. 4 ein Oszillogramm, bei dem eine relativ grosse Wechselspannung verwendet ist.
Die Vorrichtung nach Fig. i enthält einen Verstärker 1, an dessen Eingangsklemmen 2 die MeBspannung em liegt, die nach Verstärkung dem Ablenkplattenpaar 4 der Kathodenstrahlröhre 3 zugeführt wird. Dem Ab lenkplattenpaare 5 wird über Klemmen 6 eine sägezahnförmige Zeitbasisspannung et zugeführt, so daB auf dem Bildschirm der Röhre, wie in Fig. 2 dargestellt, ein Oszillogramm 7 der Messspannung entsteht.
Die MeBspannung wird über einen Amplitudenbegrenzer von an sich bekannter Art den Ablenkplatten 4 der Kathodenstrahlröhre zugeführt. Dieser Begrenzer besteht aus einem in einer der Zuführungsleitungen für die Messspannung liegenden Widerstand 8, von dem ein Ende über eine vorgespannte Diode 9 geerdet ist, deren Vorspannung von einer an Hand einer Skala 10 einstellbaren Gleichspannung 11 und einer z. B. dem Netz entnommenen Wechselspannung 12 mit ver hältnismässig kleiner Amplitude gebilclet wird.
Zur unverzerrten Wiedergabe der Mess- spannung wird die Gleichspannung 11 auf einen so grossen Wert eingestellt, dal3 mit Sicherheit eine Begrenzung der htessspannung vermieden wird und das in Fig. 2 dargestellte Oszillogramm entsteht.
Wenn nun z. B. der Scheitelwert 13 der dargestellten Messspannung bestimmt werden muss, so wird die Schwellengleich- spannung 11 des Begrenzers herabgesetzt, bis gerade eine Abplattung des Oszillogrammseheitels eintritt. Die untere Begrenzung der Abplattung entspricht der um die Amplitude der Wechselspannung verminderten Gleich- spannung. Gleichzeitig mit der dann stattfindenden Begrenzung der Messspannung tritt, wie in Fig. 3 dargestellt ist, durch die Wechselspannung der Schwellenspannung ant Scheitelwert (vergleiche 14 in Fig. 3) eine Verbreiterung der Bildlinie auf, was das Erkennen des Auftretens der Begrenzung er- leichtert.
Nachdem auf die vorerwähnte Weise die Schwellenspannung des Begrenzers eingestellt worden ist, ist der Scheitelwert der Messspannung gleich dem an der Skala 10 ablesbaren Betrag, verringert um die Amplitude der Wechselspannung, die bekannt sein muss.
In Fig. 4 ist der Fall dargestellt, dass die um die Amplitude der Wechselspannung verminderte Schwellengleichspannung 11 (Linie 15) wesentlich kleiner als die Scheitelspannung ist. Die Linie 15 kann durch Ändern der Gleichspannung auf einen beliebigen No mentanwert der Messspannung eingestellt werden. So kann ei beliebiger Momentan- wert bestimmt werden, während doch die ganze Kurve auf dem Schirm sichtbar bleibt.
Der zwischen den Linien 15 und 16 liegende Raum 17 wird vom Kathodenstrahl im allgemeinen in unregelmässiger Weise beschrieben und wird infolgedessen im allgemeinen verwaschen erscheinen. Wenn ein harmonischer Zusammenhang zwischen der Schwellen- wechselspannung und der Messspannung be steht, die Frequenz der Schwellenwechsel- ! spannung z. B. das Hundertfache der Zeitbasisfrequenz beträgt, so wird die Schwellenspannungslinie und der darüberliegende Oszillogrammteil gestrichelt wiedergegeben und der von den beiden gestrichelten Linien ! begrenzte Oszillogrammteil mit senkrechten Linien ausgefüllt sein.
Um die Grosse der wirksamen Schwellenwechselspannung regeln zu können kann z. B. die Kopplung zwischen den dargestellten Transformatorwicklungen 12 einstellbar gemacht werden.
Die Vorrichtung kann auch mit einer Kalhodenstrahlröhre mit magnetischer Ablen kung, oder mit einem andern Oszillographen, z. B. einem Spiegeloszillographen, ausgerüstet sein.
Im Prinzip kann das Begrenzungsorgan auch an einer andern Stelle, als in Fig. 1 gezeigt, angeordnet sein. Es kann z. B. eine cler verwendeten Verstärkerrohren auf an sich bekannte Weise die gewünschte Amplituden- begrenzung zustande bringen. Wenn aber die Begrenzung an der in der Fig. l angegebenen Stelle vorgenommen wird, ist eine besonders ()-roBe Genauigkeit erzielbar.