Schaltungsanordnung zum Prüfen des Verlaufes von auf einem Bildschirm dargestellten Messkurven
Vorgänge, die in Abhängigkeit von der einen ver änderlichen Grösse auch ihre andere Grösse ändern, lassen sich am Bildschirm eines Oszillografen sichtbar machen. Die erste Grösse steuert dabei die Ablenkung des Kathoden strahls nach einer Richtung im allgemeinen von links nach rechts, die andere nach der senkrecht zu ersten zeigenden Richtung. Die genaue Lage der Kurve auf dem Bildschirm lässt sich hierbei durch Verändern der Vorspannung der Ablenkplatten so einregeln, dass sie eine bestimmte Stellung bezüglich eines Massstabes, eines Koordinatenkreuzes oder einer sonstigen Markierung einnimmt.
Anhand des Kurvenverlaufes lassen sich viele Zweioder Vierpole untersuchen und daraus auf deren Eigenschaften, Fehler u. dergl. schliessen. So ist beispielsweise allgemein bekannt, Frequenzkurven von Filtern oder Magnetisierungskennlinien von Magnetkernen aufzunehmen. Dabei wird meistens ein Toleranzfeld für die einzelnen Prüflinge festgelegt, in dem die betreffenden Kurven liegen müssen.
Solange Einzelmessungen vorgenommen werden, spielt die für die einzelnen Handgriffe aufgewendete Zeit keine wesentliche Rolle. Auch ist die Fehlerwahrscheinlichkeit wegen des dafür eingesetzten hochwertigen Personals und der kleinen zu untersuchenden Stückzahl gering. Die Messung wird mit den bekannten Methoden schwierig, wenn es darauf ankommt, Reihenmessungen mit grösseren Stückzahlen, also vorzugsweise selbsttätig, vorzunehmen. Noch umständlicher wird es, wenn viele Prüflinge der gleichen Art mit gleichem Toleranzfeld, aber mit einem sich mit dem Prüfling ändernden absoluten Pegel zu untersuchen sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, insbesondere für Reihenmessungen der genannten Art, eine Möglichkeit aufzuzeigen, Prüflinge auf ihre Eigenschaften hin in einer möglichst kurzen Zeit mit einer grossen Sicherheit zu prüfen.
Die Erfindung betrifft also eine Schaltungsanordnung zum Prüfen des Verlaufes von auf einem Bildschirm dargestellten Messkurven mit von der Streuung der Prüflinge abhängiger Form auf das Überschreiten mindestens zweier Grenzen eines Toleranzfeldes hin unter Anpassung der unterschiedlichen, ebenfalls von der Streuung der Prüflinge abhängigen absoluten Pegel der Messkurven.
Es ist schon eine Schaltungsanordnung bekannt, beispielsweise aus der deutschen Auslegeschrift 1 204 862, die den richtigen Verlauf einer Messkurve mit Hilfe einer Schwellwertschaltung prüft. Wenn nach Ansprechen des Schwellwertschalters die Messspannung nur geringfügig und kurzzeitig absinkt, z. B. infolge einer Oberwelle, wird die Schaltschwelle verändert, vorzugsweise in ihrem absoluten Betrag verkleinert, so dass die Unstetigkeit der Kurve den Messwert nicht verfälscht. Dieses Verfahren ist jedoch nur anwendbar für Messkurven, die nur einen einzigen Grenzwert nicht überschreiten dürfen.
Da ein Toleranzfeld, auf das sich die Erfindung bezieht, aber mindestens zwei Grenzlinien besitzt, die dieses Feld abschliessen, und wenn ausserdem diese Grenzlinien selbst beliebig geformte Kurven darstellen können, ist das bekannte Verfahren zur Lösung der Aufgabe der Erfindung nicht geeignet.
Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass die auf dem Bildschirm jeweils aufgezeichnete Kurve in einem ersten Messschritt von einer Steuereinrichtung selbsttätig an die eine Grenze des Toleranzfeldes verschoben wird, währenddessen eine durch das Überschreiten der anderen Grenze auslösbare Signalgabe bis zum Erreichen der ersten Grenze durch eine andere Steuereinrichtung unterbunden wird, und dass erst nach Beendigung des Verschiebevorganges in einem zweiten Messschritt die derart verschobene Kurve auf ihre Lage bezüglich der anderen Grenze des Toleranzfeldes selbsttätig untersucht wird.
Die Erfindung hat den Vorteil, dass sie durch die selbsttätige Arbeitsweise jeden Messvorgang sehr schnell durchführt. Da die Fehlerwahrscheinlichkeit einer Automatik sehr gering ist, ist das Messergebnis auch zuverlässiger als das von Messpersonen, insbesondere bei Reihenmessungen. Die Tätigkeit der Messpersonen beschränkt sich jetzt ausschliesslich auf das Anschalten der Prüflinge und nach beendigter Prüfung auf das Auswerten der Prüfergebnisse.
Die angewendete Automatik gestattet es aber zum Beispiel auch, bei einer geeigneten Aufnahmevorrichtung für die Prüflinge, eine selbsttätige Sortierung entsprechend dem Messergebnis vorzunehmen. Dabei könneu die Prüflinge nicht nur nach der Einhaltung des Toleranzfeldes (gut - schlecht), sondern z. B. auch nach der Lage des absoluten Pegels (hoch, tief) sortiert werden.
Die Erfindung ist nicht nur für die Untersuchung von im wesentlichen geradlinig verlaufenden Kurven verwendbar, sondern auch für Kurven beliebiger anderer Form, für die die Verwendung zweier Schwellwertschalter nicht ein hinreichend genaues Ergebnis liefern kann. Ausserdem gestattet es die Schaltungsanordnung gemäss der Erfindung, z. B. Frequenzkurven zu prüfen, die nicht nur ein vorgegebenes beliebig geform tes Toleranzfeld aufzuweisen haben, sondern auch je nach Prüfling einen anderen absolugen Pegel besitzen.
Gemäss weiterer Ausgestaltung der Erfindung wer den die Grenzen des Toleranzfeldes mit einer Anzahl von Fotodioden markiert. Sobald die Messkurve eine oder mehrere dieser Dioden berührt oder schneidet, wird ein Signal zur Steuerschaltung gegeben, die daraufhin eine entsprechende Reaktion ausführt oder veranlasst. Durch den Einsatz mehrere zusammenschaltbarer oder einzeln verwendbarer Dioden können an verschie denen Stellen des Toleranzfeldes unterschiedliche Mass nahmen ausgelöst werden. So ist es beispielsweise möglich, bei einer Überschreitung der Toleranzgrenze in einem bestimmten Bereich oder durch einen Kurven teil bestimmter Breite dieses nur dann als Fehler auszuwerten, wenn auch noch eine zweite Überschreitung gemeldet wird. Es kann auch der Ort der Überschrei- tung zu statistischen Zwecken genauer erfasst werden.
Wenn die Fotodioden steckbar sind, kann entwe der das gesamte Diodenraster, das das Toleranzfeld begrenzt, für eine andere Messung ausgetauscht wer den, oder es werden nur die einzelnen Dioden so um gesteckt, dass sich ein anderes Toleranzfeld ergibt.
Die Erfindung wird anhand der aus drei Figuren bestehenden Zeichnung beispielsweise näher erläutert.
In Fig. 1 ist eine Messkurve Kl dargestellt, die im Toleranzbereich liegt. Die Kurve K2 der Fig. 2 über schreitet aber die zulässigen Grenzen, der Prüfling erfüllt also nicht die an ihn gestellten Bedingungen. In Fig. 3 ist eine Schaltungsanordnung gezeigt, die der selbsttätigen Prüfung eines Messkurvenverlaufes dient.
In Fig. 1 ist die obere Begrenzungslinie des Toleranzfeldes mit E, die untere Begrenzungslinie mit F bezeichnet. Die auf einem Bildschirm aufgenommene
Messkurve eines einwandfreien Prüflings muss nun in dem Toleranzfeld verlaufen, wie die Kurve K1.
Die in Fig. 2 gezeigte Kurve K2 überschreitet die
Toleranzgrenze F nach unten und berührt im Punkte a die obere Toleranzgrenze E. Da es bei den aufgenommenen Kurven nicht auf den absoluten Wert des Pegels der Messkurve ankommt, wäre die Möglichkeit gegeben, durch Verschieben der Kurve nach oben die Überschreitungen der unteren Toleranzgrenze F zu beseitigen. Dann würde aber die Kurve mit ihrem oberen Teil die Toleranzgrenze E um ein entsprechendes Stück überschreiten. Der Prüfling mit der Messkurve K2 entspricht also nicht den Bedingungen und ist folglich auszusortieren.
In Fig. 3 ist eine Schaltungsanordnung gezeigt, mit deren Hilfe die Messkurve in die richtige Lage bezüglich des Toleranzfeldes gebracht wird. Das Toleranzfeld der Fig. 1 und 2 wird hier auf de Bildschirm B durch Fotodioden begrenzt. Dabei stellen die Dioden 1 bis 8 die obere Grenze E des Toleranzfeldes dar und die Dioden 9 bis 14 deren untere Grenze F.
Der über die Bildröhre wandernde Lichtpunkt des Kathodenstrahloszillographen wird von der Steuereinrichtung SB aus in seiner Auslenkung usw. gesteuert.
Für den vorliegenden Fall sei angenommen, dass die Messkurve den Frequenzgang eines Prüflinge darstellen soll. Mit steigender Frequenz wird der Lichtpunkt also auf dem Bildschirm B von links nach rechts verschoben. Das Bildschirrnfeld B ist dabei nur so gross gezeichnet, dass die Grenzen dieses Feldes auch die Grenzen der horizontalen und der vertikalen Auslenkung des Lichtstrahles darstellen. Nach Erreichen der höchsten zu berücksichtigenden Frequenz wird die Bewegungsrichtung des Lichtpunktes umgekehrt, so dass er die Kurve mit geringer werdender Frequenz in um gzkehrter Richtung durchläuft, bis er am linken Rand des Bildschirmes wieder angekommen ist und es erfolgt eine erneute Steigerung der angelegten Frequenz usw.
Die Prüfanordnung ist natürlich nicht nur für Frequenzgangprüfungen geeignet, sondern auch für eine Prüfung mit allen anderen variablen Grössen, beispielsweise der Zeit, welche in eine entsprechende Form gebracht die Verschiebung des Lichtpunktes von links nach rechts und zurück bewirken. In Abhängigkeit von den Eigenschaften des Prüflings wird dann der Lichtpunkt senkrecht zu der beschriebenen Bewegungsrichtung ausgelenkt. Die zuletzt genannte Auslenkung lässt sich in ihrer Lage auf dem Bildschirm selbsttätig ver ändern. Die Steuerung SB ist so aufgebaut, dass diese Änderung auch mit Hilfe eines Stellmotors M oder einer entsprechenden elektronischen Schiebeschaltung möglich ist.
Soll nun eine Frequenzgang-Prüfung an einem Prüfling vorgenommen werden, so wird dieser in die Aufnahmeeinrichtung P eingeführt. Mit Hilfe der
Steuereinrichtung SB wird der Messvorgang gestartet, dem Prüfling die Messspannung U1 zugeführt und mit U2 und U3 gleichzeitig das Verhalten des Prüflings in Abhängigkeit von der jeweiligen Frequenz auf dem
Bildschirm B aufgezeichnet. Der Weg des analogen
Signals ist in der Fig. 3 gestrichelt gezeichnet.
Die beschriebene Schaltungsanordnung ist so einge richtet, dass der absolute Pegel der Messkurve an das obere Toleranzfeld E verschoben wird. Nach dem Start des Messvorganges wird der Messpegel zuerst zum Bei spiel im Schnellgang an die untere Toleranzgrenze F bzw. an die Fanggrenze C (Dioden 15 und 16) ver schoben, um dann nach jedem Durchlaufen des Fre quenzspektrums um jeweils eine kleine Stufe hochgere gelt zu werden. Dadurch tastet sich die Messkurve so an die obere Toleranzgrenze E heran, bis das Maximum dieser Kurve eine der Fotodioden 1 bis 8 trifft.
Die Fotodiode gibt über den ihr zugeordneten Verstärker V1 bis V8 einen Impuls an die Steuereinrich tung GG. Diese Steuereinrichtung setzt über die Steuert einrichtung SB den den Pegel verändernden Stellmotor M still. Gleichzeitig gibt die Steuereinrichtung OG die Kontrolleinrehtung für die untere Grenze des Toleranzfeldes UG frei, so dass jetzt auch von den Fotodioden 9 b:s 14 ggf. eintreffende Impulse aufgenommen und ausgewertet werden können.
Wird in einem nachfolgenden Zeitraum, der ein oder mehrere Durchläufe des Frequenzspektrums lang sein kann, keine der Fotodioden 9 bis 14 berührt, so wird die aufgezeichnete Kurve als im Toleranzfeld liegend ausgewertet und ein entsprechendes Signal an die Leitung al gelegt. Dieses Signal betätigt eine optische oder akustische Anzeigeeinrichtung. Es kann aber auch eine Sortiereinrichtung in bekannter Weise veranlassen.
den Prüfling selbsttätig zu den als gut befundenen, schon geprüften Schaltmitteln einzuordnen.
Wird jedoch eine Fotodiode der unteren Toleranzgrenze F vom Lichtpunkt berührt, so wird über einen der Verstärker V9 bis V14 ein Impuls an die Kontrolleinrichtung UG gegeben. Daraufhin wird über die Leitung al sowie an die Sortiereinrichtung ein anderes Si gegeben, das diesen Prüfling als unbrauchbar kennzeichner.
Die beschriebene Prüfeinrichtung kann aber auch so abgewandelt werden, dass bei beispielsweise einzelnen ganz schmalen Spitzen der Messkurve, die beispielsweise die obere Toleranzgrenze überschreiten, mit Hilfe einer weiteren Reihe von Fotodioden der Prüfling zu den bedingt tauglichen eingereiht wird.
Die Fotodioden sind steckbar ausgebildet, so dass für eine nächste Messung das Toleranzfeld anders aufgebaut werden kann. Die Steckbarkeit wird dadurch erreicht, dass das gesamte Toleranzfeld auf einem festen Rahmen angeordnet ist und mit diesem zusammen ausgewechselt werden kann.
Es ist aber auch möglich, die Fotodioden einzeln auf einem entsprechend ausgebildeten Raster umsteckbar zu machen.
Das beschriebene Beispiel der Erfindung sieht vor, den absoluten Pegel der Messkurve von einem niedrigieren Wert ausgehend hochzuregeln. Es ist aber auch möglich, die Schaltungsanordnung so auszubilden, dass der Wert des absoluten Pegels der vorangegangenen Messung als Ausgangswert für den nächsten Prüfling dient. Dabei kann es aber vorkommen, dass die Messkurve zu Beginn der Prüfung zwar nicht die untere Grenze des Toleranzfeldes schneidet, dafür aber die obere Grenze E. Es muss also zunächst der absolute Pegel so weit abgesenkt werden, dass keine der Fotodioden 1 bis 8 berührt wird. Von dieser Stelle aus erfolgt dann in der beschriebenen Weise eine stufenweise Verschiebung bis zur oberen Grenze des Toleranzfeldes.
Dabei kann auch von der Möglichkeit Gebrauch gemacht werden, den Stellmotor zunächst im schnellen Lauf arbeiten zu lassen und erst in der Nähe des Endpunktes auf langsamen Lauf umzuschalten.
In der beschriebenen Schaltungsanordnung ist Vorkehrung dafür getroffen, dass nach Ausführung des ersten Messschrittes, nämlich nach der Verschiebung der Messkurvenspitze an die Grenze des oberen Toleranzfeldes E, eine erneute Ingangsetzung des Steilmotors M solange durch das Zeitglied T verhindert wird bis ein voller Durchlauf des Lichtpunktes durch die Messkurve gewährleistet ist. Danach erst wird der Lichtpunkt auf die Nullachse gelenkt, wobei durch Betätigung der Steuereinrichtung SB keine weiteren Impulse mehr zon den Fotodiodenverstärkern V1 bis V14 verarbeitet werden, bis der untersuchte Prüfling durch einen anderen ersetzt ist.
Die Sortierung der Prüflinge kann auch noch zu sätzlich nach anderen Gesichtspunkten vorgenommen werden. Die jeweils zuletzt eingenommene Stellung des Stellmotors ist ein Mass dafür, auf welchen absoluten Pegel die Messkurve gebracht worden ist. Falls diese Einstellungsdaten noch zusätzlich der Sortiereinrichtung zugeführt werden, kann auch dieser Wert als Gesichtspunkt für die Sortierung mit ausgenutzt werden.