Vorrichtung zum wählbaren Verzögern von zum Anlassen der Zeitbasis eines Kathodenstrahloszillographen dienenden Synchronisierimpulsen
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum wählbaren Verzögern von zum Anlassen der Zeitbasis eines Kathodenstrahloszillographen dienenden Synchronisierimpulsen. Kathodenstrahloszillo- graphen werden häufig zur Aufzeichnung oder Messung von periodisch sich wiederholenden Vorgängen, z. B. des Druckes im Zylinder eines Wärmemotors, des Ventilhubes und dergleichen verwendet.
Bei solchen Oszillographen, bei denen mit einer elektrischen Messmethode gearbeitet wird, ist die vollkommene Synchronisierung des am Schirm der Braunschen Röhre hervorgerufenen Bildes mit dem gemessenen Vorgang notwendig, um die richtige Unterbringung des periodischen Vorganges und dadurch die Bildung eines stationären Bildes am Schirm zu erzielen. Die Synchronisierung erfolgt dann durch Anlassen der sogenannten Zeitbasis von der zu untersuchenden Maschine aus, und zwar entweder durch mechanische Kontakte oder durch Impulse, die von einer am freien Ende der Welle der untersuchten Maschine angebrachten Abnehmervorrichtung abgegeben werden.
Um auf dem Schirm bloss einen gewissen Teil des gesamten periodischen Vorganges im gewünschten Zeitmassstab oder bezüglich der Winkelstellung der Kurbelwelle aufzeichnen zu können, ist es notwendig, den Augenblick, in dem die Zeitbasis angelassen wird, d. h. den Augenblick, in dem der Kathodenstrahl den Bildschirm überstreicht, im Bereich von 0 bis 360 bzw. 720 der Kurbelwellendrehung auch bei laufendem Motor einstellen zu können.
Diese Aufgabe wurde bisher mechanisch durch Verschiebung der erwähnten mechanischen Kontakte bzw. durch Verstellung des elektromagnetischen Abnehmers gelöst. Hierzu ist aber eine direkte Verbindung mit der untersuchten Maschine notwendig, wobei die betreffende Vorrichtung an das freie Ende der Kurbelwelle oder an eine andere, mit der Kurbelwelle verbundene Welle der untersuchten Maschine aufmontiert werden muss. Der Anschluss der Abnehmervorrichtung an dem Motor benötigt eine besondere Anpassung des Wellenendes und kostspielige Verbindungselemente, um eine genaue Zentrierung an der Welle zu erzielen. Eine solche Vorbereitung ist zeitraubend und kann sich über Tage erstrecken, während die eigentliche Messung nur verhältnismässig kurze Zeit in Anspruch nimmt.
Bei Viertakt-Verbren nungsmotoren muss die Synchronisierungsvorrichtung an eine Nocken-oder ähnliche Welle mit der halben Drehzahl angebracht werden. Dies erfordert weitere komplizierte Vorbereitungen, die oft wegen der Unzugänglichkeit des Wellenendes nur schwer ausführbar sind. Ausserdem sind zur eigentlichen Durchführung der Messung bisher mindestens zwei Personen notwendig, die sich während des Motorlaufes miteinander verständigen müssen.
Die erwähnten Nachteile trachtet die erfindungs- gemässe Vorrichtung zum wählbaren Verzögern der Synchronisierungsimpulse zu beseitigen. Sie geht aus von einem elektronischen Verzögerer und ist dadurch gekennzeichnet, dass der Verzögerer aus einem monostabilen Multivibrator mit einstellbarem Zeitkonstantenkreis besteht, der mit einem an den rotierenden Teil einer zu untersuchenden Maschine anzuschlie- ssenden, elektrische Impulse abgebenden Abnehmer verbunden ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung soll an Hand der Zeichnung näher erklärt werden.
Fig. 1 ist ein Blockschema des Kathodenstrahloszillographen mit dem Verzögerer und den zugehörigen Bestandteilen, und
Fig. 2 zeigt die eigentliche elektronische Impuls- verzögerungsschaltung.
In Fig. I bezeichnet M einen Viertakt-Dieselmotor mit der Einspritzdüse N, deren periodische Nadelbewegung durch den Kathodenstrahloszillogra- phen sichtbar gemacht werden soll, B ist eine Braunsche Röhre, E der elektronische Impulsverzögerer, Z die Zeitbasis, S der elektromagnetische Abnehmer (es kann auch ein anderes, die notwendigen elektrischen Impulse abgebendes Abnehmersystem verwendet werden). Die übrigen, mit O, P, R und T bezeichneten Einzelheiten der Anordnung stellen die üblichen Hilfsvorrichtungen, wie den Oszillator, den Be grenze, den Diskriminator und den Verstärker, dar.
Sie sind hintereinandergeschaltet und werden, weil von bekannter Ausführung, nicht näher erklärt.
An das Schwungrad 1 des Motors M ist der elektromagnetische Abnehmer S angeschlossen. Dieser besteht aus einem Elektromagneten 3, welcher gegen über der am Schwungradkranz befestigten Spitze angeordnet ist. Die Wicklung des Elektromagneten ist an die Klemmen a, b des elektronischen Verzögerers E angeschlossen, dessen Schaltbild in Fig. 2 dargestellt ist. Der Verzögerer wird durch die Kabelklemmen c, d über die an sich bekannte Zeitbasisschaltung Z an die horizontalen Ablenkplatten der Braunschen Röhre B angeschlossen. An die Einspritzdüse N bei dem im Schnitt dargestellten Zylinder ist ein kapazitiver Abnehmer K angeschlossen, welcher über den Oszillator O, Begrenzer P, Diskriminator R und Verstärker T mit den vertikalen Ablenkplatten der Braunschen Röhre verbunden ist.
Die gestrichelt umrandete Vorrichtung bildet eine in einem Gehäuse eingebaute Einheit, die tragbar ausgeführt ist.
Das Schaltbild des Multivibrators zur Verzögerung der Synchronisierungsimpulse ist in Fig. 2 dar- gestellt. Im Augenblick, in dem die Spitze 2 am Schwungrad des laufenden Motors am Pol des Elektromagneten 3 vorbeistreicht, wird in der Wicklung des Elektromagneten ein Strom induziert, der als Impuls über die Leitung den Klemmen a, b des Verzögerers zugeführt wird. Ueber den Kondensator Ct gelangen die elektrischen Impulse an das Gitter der Röhre Et, welche sie verstärkt und derart gleichrichtet, dass an der Anode dieser Röhre nur positive Impulse vorkommen. Diese Impulse wirken auf den durch die Doppeltriode E gebildeten monostabilen Multivibrator ein.
Das Röhrensystem II, an dessen Gitter keine Vorspannung liegt, lässt einen ziemlich hohen Strom durch, denn die Röhre ist geöffnet. Der durch die Röhre fliessende Strom bildet am Widerstand R7 eine Spannung, die das System I dieser Röhre sperrt. Aber der von der Röhre E, über den Kondensator C3 dem Gitter des Systems I der Röhre E2 zugeführte positive Impuls öffnet nun dieses System, durch welches Strom zu fliessen beginnt.
Die nun dem Gitter des Systems II über den Kondensator C4 zugeführte, herabgesetzte Anodenspannung des Systems I sperrt nun das System 11, welches so lange gesperrt bleibt, als die negative Ladung am Kondensator C4, der sich über die Widerstände Rll, R,, entlädt, währt. Die Dauer der Entladungsperiode kann durch die änderung des Wertes der Zeitkonstanten RtoC4 des Entladungskreises, d. h. durch die Wahl des Kondensators C", mittels des Schalters L und des Wertes des veränderlichen Widerstandes Rlo eingestellt werden.
Bei Verminderung der negativen Vorspannung am Gitter des Systems II öffnet sich diese Röhre wieder, und an ihrer Anode entsteht ein negativer Impuls, welcher durch den Kreis Cs, R12 differenziert und durch die Röhre E3 gleichgerichtet und verstärkt wird. Von der Anode dieser Röhre gelangt dann ein positiver Impuls in die Zeitbasis, die dadurch in Tätigkeit gesetzt wird, und der Kathodenstrahl wird über den Schirm der Braunschen Röhre abgelenkt. Der elektrische Impuls gelangt also an die Kabelklemmen c, d mit einer gewissen, auf elektronischem Wege hervorgerufenen Verzögerung gegenüber dem ursprünglichen, den Eingangsklemmen a, b des Verzögerers zugeführten Impulse. Die Klemmen e, f bezeichnen die Zuleitungen der Hilfsspannung der Röhren.
Am Schirm der Kathodenstrahlröhre erscheint also während des Motorlaufes die Lichtspur der Bewegung der Düsennadel in der Form des bekannten Diagramms.
Der beschriebene, mit einem Verzögerer versehene Kathodenstrahloszillograph ermöglicht eine schnelle und verlässliche Messung der periodischen Bewegung von Motorteilen, des Druckverlaufes im Zylinder und dergleichen, ohne langwierige Befestigung und Umstellung von Funktionsteilen des Gerätes an der zu untersuchenden Maschine.
Die Verzögerung der elektrischen Impulse und dadurch auch die Einstellung der Zeitkonstanten auf einen beliebigen Augenblick der Wellendrehung kann fortlaufend und wählbar von 0 bis 7200 der Kurbelwellendre hung beim vollen Gang des untersuchten Motors erfolgen. Dadurch entfällt jedwelcher Kontakt des Bedienungspersonals mit dem laufenden Motor, und die Messung der erwähnten Werte kann durch eine einzige Person ausgeführt werden.