DE1591996B2 - Schaltungsanordnung zum digitalen messen der guete von schwingkreisen - Google Patents

Description

3 4

Schwingung, und der Schwingkreis-Kondensator muß lieh mit dem logarithmischen Dekrement wie^ folgt

daher auf eine sehr genau vorbestimmte Spannung zusammen:

aufgeladen werden. Die Anregung der Schwingung π '

und der Beginn des Zählvorganges erfolgt bei dieser Λ = —— : : . ·

bekannten Schaltung durch einen im" Schwingkreis -5 ö · <

liegenden Schalter. Bei dieser bekannten Schaltung wobei Λ bestimmt ist durch den' natürlichen Loga-

fehlt also einerseits eine auf den höheren-Schwell- rithmus des Verhältnisses der Amplituden von

wert ansprechende Schwellwert-Meßeinrichtung, und aufeinanderfolgenden Halbwellen' der gedämpften

diese Schaltung besitzt wiederum grundsätzliche Schwingung. Daraus ergibt sich, daß die Zahl der

Nachteile. So muß der Übergangswiderstand des io Schwingungen, die zwischen zwei Amplitudenwerten

Schalters im Schwingkreis sehr klein und konstant liegen, welche sich wie 100:4,3 verhalten, genau dem

sein, was mit der erforderlichen Genauigkeit nicht Wert der Güte β entspricht. Auf diesem physikali-

realisierbar ist. Selbst wenn man einen quecksilber- sehen Grundprinzip basiert die erfindungsgemäße

umspülten Reed-Kontakt verwendet, dessen Über- . Schaltungsanordnung.

gangswiderstand sehr klein ist, bewirkt dieser an der " 15 Gemäß Fig. 1 wird der zu messende Schwingoberen Meßbereichsgrenze einen so großen Gütever- kreis S, bei dem z. B. die zu messende Spule L mit lust, daß hier durch die erforderliche Meßgenauigkeit einem weitgehendst verlustfreien Kondensator C zuverlorengeht. Die oberste Amplitude der Meßspan- sammengeschaltet ist, über einen Impulsgenerator C nung muß außerdem hier stets relativ hoch gewählt periodisch z. B. in Abständen von etwa 2 Sekunden werden, was beispielsweise zum Messen von Spulen 20 zu gedämpften Schwingungen angeregt. Die gemit Ferritkernen sehr nachteilig ist. Da außerdem die dämpfte Schwingung wird durch einen Verstärker V₁ oberste und unterste Amplitude der Meßspannung verstärkt und zwei Kanälen zugeführt, die je eine durch zwei verschiedene Einrichtungen festgelegt ist, Schwellwert-Kippschaltung K₁ bzw. K₂, beispielsweise besitzt diese bekannte Schaltung eine relativ große übliche Schmitt-Trigger-Schaltungen, enthalten, deren temperatur- und zeitabhängige Drift. Außerdem sind 25 Schwellwerte sich wie 100:4,3 verhalten. In dem gebei dieser Schaltung Meßstörungen durch den An- zeigten Ausführungsbeispiel sind die Ansprechwellen Stoßimpuls zu befürchten. dieser beiden Kippschaltungen K₁ und K₂ gleich groß

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Schaltungs- gewählt. In dem Kanal, der auf den niedrigeren

anordnung zum digitalen Messen der Güte von Schwellwert anspricht, ist vor die Kippschaltung K₂

Schwingkreisen nach dem obenerwähnten Prinzip der 30 ein Verstärker V₂ mit der Spannungsverstärkung

Auszählung der Halbwellen der gedämpften Schwin- _ 100 _eeschaltet

gung zwischen zwei vorbestimmten Schwellwerten zu ~~ 4,3 **

schaffen, die im Aufbau sehr einfach ist und in einem Die beiden Kippschaltungen UC₁ und K₂ liefern in

breiten Frequenzbereich von beispielsweise einigen bekannter Weise immer dann Ausgangsimpulse, wenn

Hertz bis weit in das MHz-Gebiet hinein eine exakte 35 die Amplitude der eingangsseitig zugeführten Wech-

Gütemessung ermöglicht. selspannung noch größer ist als der jeweils einge-

Diese Aufgabe wird, ausgehend von einer Schal- stellte Schwellwert. Durch die Kippschaltung K₁ wertungsanordnung der eingangs erwähnten Art, erfin- den also so lange Ausgangsimpulse erzeugt, als die dungsgemäß durch die im Hauptanspruch gekenn- Amplitude der gedämpften Schwingung noch über zeichnete Schaltungsanordnung gelöst. Vorteilhafte 40 dem eingestellten obersten Schwellwert liegt. Wird Weiterbildungen dieser erfindungsgemäßen Schal- dieser Schwellwert von den Amplituden der gedämpftungsanordnung ergeben sich aus den Unteran- ten Schwingung unterschritten, so werden durch die ,.■ Sprüchen. Kippschaltung K₁ keine Ausgangsimpulse mehr er- \ Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist be- zeugt, sondern nur noch durch die Kippschaltung^, züglich der Feststellung der vorbestimmten Schwell- 45 und zwar bis zum Erreichen des niedrigeren Schwellwerte weitgehend frequenzunabhängig, so daß ohne wertes. Da die Schwellwerte der beiden Kanäle unterirgendwelcher Ein- oder Nachstellungen mit ein und schiedlich gewählt sind, erhält man damit zwei Imderselben Schaltung Gütemessungen in einem breiten pulsreihen mit unterschiedlicher Länge, wie dies in Frequenzband von beispielsweise 1 kHz bis 10 MHz Fig. 2 bei 4 und 5 dargestellt ist.
sehr exakt durchgeführt werden können. Vor allem 50 Die beiden Kippschaltungen K₁ und K₂ steuern durch den identischen Aufbau der beiden verwende- eine bistabile Kippstufe B. Die Ausgangsimpulse der ten Schwellwert-Kippschaltungen wird erreicht, daß Kippstufe UC₂ werden zu diesem Zweck in einer Difeine beispielsweise durch Temperatureinflüsse hervor- ferenzierstufe D differenziert und über einen Impulsgerufene eventuelle Verschiebung der eingestellten verstärker V₃, durch welchen die positiven differen-Schwellwerte in beiden Kippschaltungen in gleicher 55 zierten Impulse, also die der Anstiegsflanke der von Richtung erfolgt, also der Abstand der beiden der Kippschaltung K₂ abgegebenen Ausgangsimpulse Schwellwerte konstant bleibt, so daß Meßfehler weit- entsprechenden Impulse, ausgesiebt, verstärkt und gehend vermieden werden. gegebenenfalls geeignet geformt werden. Mit den

Die Erfindung wird im folgenden an Hand sehe- Ausgangsimpulsen der Kippschaltung UC₁ wird die bi-

matischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel 60 stabile Kippstufe B jeweils geöffnet und mit den dif-

näher erläutert. ferenzierten Impulsen 7 wieder geschlossen. Am Aus-

Fig. 1 zeigt an Hand eines Blockschaltbildes eine gang der bistabilen Kippstufe erhält man auf diese

erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur Messung Weise stets dann Ausgangsimpulse, wenn sowohl von

der Güte von Spulen; der Kippschaltung K₁ als auch von der Kippschaltung

Fig. 2 zeigt die bei der Schaltung nach Fig. 1 an 65 K₂ Ausgangsimpulse erzeugt werden. Wenn infolge

den Stellen 1 bis 10 auftretenden verschiedenen Im- des Erreichens des oberen Schwellwertes von der

pulsfolgen. Kippschaltung K₁ keine Ausgangsimpulse mehr er-

Die Güteö eines Schwingkreises hängt bekannt- zeugt werden, so werden von der bistabilen Kipp-

stufe 5 ebenfalls keine Ausgangsimpulse mehr erzeugt.

Die Ausgangsimpulse der bistabilen Kippstufe B steuern eine Torschaltung T. Solange alsov durch die Kippschaltung B Ausgangsimpulse erzeugt werden, ist diese Torschaltung Γ gesperrt. Wird dagegen die Erzeugung von Ausgangsimpulsen durch die Kippschaltung K₁ infolge des. Erreichens des oberen Schwellwertes unterbrochen, so wird auch die Erzung von Ausgangsimpulsen der bistabilen Kippschaltung B unterbrochen, und die Torschaltung Γ wird geöffnet Werden nun über diese Torschaltung T die in. positive Impulse 9 umgewandelten negativen Differentiationsimpulse am Ausgang der Differenzierschaltung D dem Zähler. Z zugeleitet, so werden nur diejenigen HalbwelLen der gedämpften Schwingung gezählt, die zwischen den durch die Kippschaltungen.^ und K₂ bestimmten Schwellwerten auftreten. Die Zahl dieser Impulse. 10 entspricht dann unmittelbar dem Wert der Güte Q der zu messenden Spule L. Der Zähler Z wird vorzugsweise automatisch beim erneuten Anstoß des Schwingkreises über den Impuls-Generator G wieder zurückgestellt, wie dies durch die Leitung^ angedeutete.ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1. H 1 2

   Ji Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungs- [■ Patentansprüche: ■ anordnung zum digitalen Messen der Güte von Schwingkreisen, bei der eine im Schwingkreis ange-•i 1. Schaltungsanordnung zum digitalen Messen regte gedämpfte Schwingung zwei sich bezüglich ihrer der Güte von Schwingkreisen, bei der eine im 5 eingestellten Schwellwerte wie 100:4,3 verhaltenden t Schwingkreis angeregte gedämpfte Schwingung Schwellwert-Meßeinrichtungen zugeführt wird, durch \ zwei sich bezüglich ihrer eingestellten Schwell- die gesteuert über eine Torschaltung die zwischen werte wie 100:4,3 verhaltenden Schwellwert- diesem höheren und niedrigeren Schwellwert auftre-Meßeinrichtungen zugeführt wird, durch die ge- tenden Halbwellen der gedämpften Schwingung mitsteuert über eine Torschaltung die zwischen die- io tels eines Zählers gezählt werden,
   sem höheren und niedrigeren Schwellwert auftre- Es ist eine Schaltungsanordnung dieser Art betenden Halbwellen der gedämpften Schwingung kannt, bei der als Schwellwert-Meßeinrichtungen übmittels eines Zählers gezählt werden, dadurch liehe auf vorbestimmte Gleichspannungspegel anspregekennzeichnet, daß die Schwellwert-Meß- chendeSchwellwert-Schalter dienen, denen die gleicheinrichtungen aus. zwei · Kanälen mit Kippschal- 15 gerichtete gedämpfte Schwingung zugeführt wird tungen (X₁, X₂) bestehen, die angesteuert durch (Electronics 34, 1961, September 29, S. 150). Diese die Halbwellen der gedämpften Schwingung je- bekannte Anordnung besitzt den Nachteil, daß sie weils bis zum Absinken der Amplitude diese nicht zur Auswertung verschiedener Frequenzen geSchwingung auf den ihnen zugeordneten höheren eignet ist, denn die zur Gleichrichtung der gedämpf- bzw. niedrigeren Schwellwert Ausgangsimpulse 20 ten Schwingung erforderlichen Gleichrichterschaltunmit der Frequenz der gedämpften Schwingung ab- gen sind in starkem Maße frequenzabhängig,
   geben (Inipulszüge 4 und 5) und daß durch diese Es ist auch schon eine Schaltungsanordnung zur Impulse eine mit der Torschaltung (T) zusammen- Gütemessung an Schwingkreisen bekannt, die nach wirkende bistabile Kippstufe (B) derart ange- der Ausschwingmethode arbeitet und bei welcher steuert ist, daß die Torschaltung (Γ) während der 25 die Ausschwingzeit zwischen zwei vorbestimmten Ansteuerung der bistabilen Kippstufe (B) mit Im- Schwellwerten der gedämpften Schwingung mittels pulsen aus beiden Kippschaltungen (X₁ und X₂) eines elektronischen' Zählers gemessen wird (Fregesperrt ist und nach dem Unterbrechen der Im- quenz, Bd. 14, 1960, Nr. 8; S. 269 bis 271). Hierzu pulserzeugung in dem auf den höheren Schwell- wird die im Schwingkreis angeregte gedämpfte wert ansprechenden, die Kippschaltung (X₁) ent- 30 Schwingung nach Verstärkung in einem Gleichrichter haltenden Kanal nur die von dem auf den niedri- gleichgerichtet, und die so erzeugte Hüllkurve der geren Schwellwert ansprechenden, die Kippschal- gedämpften Schwingung gibt das Kriterium für die rung (X₂) enthaltenden Kanal abgeleiteten folgen- beiden Schwellwerte, zwischen, denen über den elekden Impulse über die Torschaltung (T) dem Zäh- ironischen Zähler die Ausschwingzeit gemessen werler (Z) zugeführt werden. 35 den soll. Die Schwellwerte werden bei dieser bekann-
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, da- ten Schaltung durch Impulsformer gemessen, von durch gekennzeichnet, daß beide Kippschaltungen denen jeder aus einer Schmitt-Schaltung mit nach-(X₁, K₂) auf den gleichen Schwellwert eingestellt folgendem Differenzierglied und einer Verstärkersind und daß in dem Kanal, der auf den niedrige- stufe besteht. Durch diese Impulsformer wird über ren Schwellwert anspricht, vor die Kippschaltung 40 zwischengeschaltete elektronische Schalter die An-(X₂) ein Verstärker (F₂) mit dem Verstärkungs- steuerung des Zählers mit der Zählfrequenz gesteuert,

   , , _v 100 , , . und zwar wird die Zählfrequenz dem Zähler zuge-

   iaKtor ν --^f gesenanet ist. ^^ _sobald ^ _{gleichgerichtete} Spannung der ge-
3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 dämpften Schwingung hinter dem Gleichrichter einen oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aus- 45 vorbestimmten, :durch Einstellung des ersten Impulsgangsimpulse des auf den niedrigeren Schwellwert formers gegebenen Anfangswert erreicht. Die Zähansprechenden und die Kippschaltung (X₂) ent- lung wird dann unterbrochen, wenn die Spannung haltenden Kanals einer Differenzierschaltung (D) hinter dem Gleichrichter den durch den zweiten Imzugeführt werden und die bistabile Kippstufe (B) pulsformer vorbestimmten Schwellwert erreicht. Auch jeweils durch die Impulse (4) des auf den höhe- 50 diese bekannte Schaltung besitzt den Nachteil, daß ren Schwellwert ansprechenden und die Kipp- sie nicht zur Auswertung verschiedener Frequenzen schaltung (X₁) enthaltenden Kanals geöffnet und geeignet ist, denn die zur Gleichrichtung der gedurch die der Anstiegsflanke der Impulse (5) des dämpften Schwingung erforderlichen Gleichrichterauf den niedrigeren Schwellwert ansprechenden schaltungen sind in starkem Maße frequenzabhän- und die Kippschaltung (X₂) enthaltenden Kanals 55 gig.

   entsprechenden differenzierten Impulse (7) wieder Schließlich ist auch schon eine nach dieser Impulsgeschlossen wird, zählmethode arbeitende Schaltungsanordnung zum
4. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 3, digitalen Messen der Güte von Schwingkreisen bedadurch gekennzeichnet, daß die der Abfallflanke kannt, bei welcher keine Gleichrichter zur Gleichdes auf den niedrigeren Schwellwert ansprechen- 60 richtung des abklingenden Schwingungszuges benutzt den und die Kippschaltung (X₂) enthaltenden werden, sondern bei welcher die Schwellwerte unmit-Kanals entsprechenden differenzierten Impulse telbar aus der Amplitude der Halbwellen der zu Im-(9) insbesondere nach Durchlaufen einer Impuls- pulsen umgeformten gedämpften Schwingung abgeformerstufe (F₄) als Zählimpulse der Torschal- leitet werden (S. Ryzkο: Gütefaktormesser nach der tung (T) zugeführt werden. 65 Impulszählmethode II. International. KoIl. Hochschul. Elektrotechnik Ilmenau 1957, S. 176 bis 179). Der oberste Schwellwert ist hierbei gleichbedeutend

   mit der maximalen Amplitude der abklingenden