DE677520C

DE677520C - Device for the simultaneous recording of the voltage curves of several measuring circuits by means of a cathode ray tube

Info

Publication number: DE677520C
Application number: DER91329D
Authority: DE
Original assignee: HERMANN HINDERER DR
Current assignee: HERMANN HINDERER DR
Priority date: 1934-09-04
Filing date: 1934-09-04
Publication date: 1939-06-13

Description

Einrichtung zum gleichzeitigen Aufnehmen der Spannungskurven mehrerer Meßkreise mittels einer Kathodenstrahlröhre Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum gleichzeitigen Aufnehmen der Spannungslcurven mehrerer Meßkreise, die wechselweise in schneller Folge an das Ablenksystem eines gemeinsamen Kathodenstrahloszillographen angeschlossen werden.Device for the simultaneous recording of the voltage curves of several Measuring circuits by means of a cathode ray tube The invention relates to a Device for the simultaneous recording of the voltage curves of several measuring circuits, which alternately in rapid succession to the deflection system of a common cathode ray oscillograph be connected.

Es sind bereits Einrichtungen dieser Art bekannt, bei denen zum wechselweiseen Anschließen der Meßkreise an die Kathodenstrahlröhre mechanische Schnellschalter, z. B. schwingende Kontaktfedern oder rotierende Kommutatoren, verwendet werden. Hierbei ist wegen der Trägheit der mechanischen Umschaltmittel der ausnutzbare Schaltfrequenzbereich verhältnismäßig klein. Es ist bereits bekannt, die mechanischen Schaltmittel durch gittergesteuerte Entladungsröhren zu ersetzen, die in der Sperrperiode durch stark negative Gitterspannung blockiert werden. Diese als trägheitsfreie Umschalter dienenden Entladungsröhren sind bei den bekannten Einrichtungen in Reihe mit den aufzunehmenden Spannungen geschaltet, so daß sie als Widerstände wirken, die zwischen einem sehr großen und einem sehr kleinen Wert verändert werden können. Mit derartigen tiägheitslosen U mschaltern lassen sich mehrere auch nichtperiodische Spannungsvorgänge aufnehmen, indem man die Spannung an den Zeitablenkplatten so wählt, daß der Kathodenstrahl während der Untersuchungsdauer nur einmal über die Registrierfläche bewegt wird. Die Verwendung von Hochvakuumröhren in Reihe schaltung mit den Meßspannungen ist aber wegen des vom Stromdurchgang abhängigen Spannungsabfalls unzweckmäßig. Man hat daher vorzugsweise Das oder dampfgefüllte gittergestreuertle Entladungsröhren, z. B. Thyratrons, verwendet, die blei Stromdurchgang einen verhältnismäßig geringen Spannungsabfall aufweisen. Die Anwendung dieser bekannten Einrichtung hat nun aber zur Voraussetzung, daß die aufzunehmenden Spannungskurven der verschiedenen Meßkreise periodisch sind oder wenigstens synchrone Nulldurchgänge haben, damit die Einschaltung und insbesondere die Ausschaltung der Thyratrons 0. dgl. rechtzeitig erfolgen kann Der Grund hierfür liegt darin, daß nur die Einschaltung der Thyratrons durch Veränderung der Gitterspannungen erfolgen kann, die Ausschaltung dagegen von dem Verlauf der aufzunehmenden Spannungskurven abhängig ist. Würde man unter Verwendung von Thyr, atronröhren die Aufzeichnung nichtperiodischer Vorgänge in der Weise bewerkstelligen, das durch ientsprechende Wahl der Spannung an den Zeitablenkplatten während der Untersuchungsdauer der Kathodenstrahl nur einmal über die Registrierfläche bewegt wird, so würde man nur mehr oder weniger zusammenhanglose Bruchstücke der Spannungskurven verhalten, die um so weniger ein klares Bild der letzteren ergeben können, je unregelmäßiger der Spannungsverlauf ist und je mehr Spannungskurven gleichzeitig aufzunehmen sind. There are already facilities of this type known in which to alternate Connecting the measuring circuits to the cathode ray tube mechanical high-speed switch, z. B. vibrating contact springs or rotating commutators can be used. Because of the inertia of the mechanical switching means, this is the usable switching frequency range relatively small. It is already known to use the mechanical switching means To replace grid-controlled discharge tubes, which are in the blocking period by stark negative grid voltage are blocked. These serve as inertia-free changeover switches In the known devices, discharge tubes are in series with those to be accommodated Voltages are switched so that they act as resistors between a very large and a very small value can be changed. With such inertia U mwitches can be used to record several voltage processes, including those that are not periodic, by choosing the voltage on the time deflection plates so that the cathode ray is moved over the registration surface only once during the examination period. The use of high vacuum tubes in series with the measuring voltages is but inexpedient because of the voltage drop that is dependent on the passage of current. Man therefore preferably has Das or vapor-filled lattice-scattered discharge tubes, z. B. Thyratrons used, the lead current passage is relatively low Exhibit voltage drop. The application of this known device has now but as a prerequisite that the voltage curves to be recorded for the various measuring circuits are periodic or at least have synchronous zero crossings so that switching on and in particular the deactivation of the thyratron 0. the like. Can take place in good time The reason for this is that only the activation of the thyratrons by change the grid voltages can take place, the elimination, however, of the course of the depends on the voltage curves to be recorded. If one were to use thyr, atron tubes manage the recording of non-periodic processes in such a way that that by selecting the voltage on the time deflection plates accordingly during the Examination time the cathode ray is only moved once over the registration surface one would only be more or less incoherent fragments of the stress curves behavior which, the less regular it is, the less it can give a clear picture of the latter the And the more voltage curves are to be recorded at the same time.

Ausgehend von der Verwendung von ladungsröhren als Schaltmittel bei der ein- -gangs bezeichneten Einrichtung werden naciider Erfindung die Entladungsröhren als Verstärkerröhren ausgenutzt, indem die zu registrierenden Spannungen den Röhrengittern zugeführt werden und die Röhren in an sich bekannter Weise durch Zuführung periodischer, von den zu registrierenden Spannungen unabhängiger Schaltspannungen eine und ausgeschaltet werden. Die Nutzbarmachung der Entladungsröhren in der Schaltung als Verstärkerröhren für die Meßspannungen gestattet nun eine hohe Umschaltfrequenz ohne die Nachteile der bekannten Reihenschaltung von Schaltröhre und Meßspannung. Die Schaltfrequenz kann der Kurvenform der zu registrierenden Vorgänge stets in der erforderlichen Weise angepaßt werden. Gerade für die Mehrfachaufnahme unperiodischer Vorgänge ist es wesentlich, daß die Umschaltung von einem Kurvensegment auf das nächste ion äußerst kurzer Zeit stattfindet. Die zur Umschaltung erforderlichen Schaltspannungsstöße sind verhältnismäßig gering. Based on the use of charge tubes as switching means at According to the invention, the device indicated at the entrance is the discharge tubes used as amplifier tubes by adding the voltages to be registered to the tube grids are supplied and the tubes in a known manner by supplying periodic, Switching voltages that are independent of the voltages to be registered are switched on and off will. The utilization of the discharge tubes in the circuit as amplifier tubes a high switching frequency now allows the measurement voltages without the disadvantages the known series connection of interrupter and measuring voltage. The switching frequency the curve shape of the processes to be registered can always be as required Way to be customized. Especially for the multiple recording of non-periodic processes it is essential that the switchover from one curve segment to the next ion is extreme takes place in a short time. The switching voltage surges required for switching are relatively low.

Zur Erzeugung der periodischen, von den zu registrierenden Spannungen unabhängigen Schaltspannungen gibt es verschiedene an sich bekannte, und zwar in der Fernmeldetechnik zum wechselweisen Anschließen mehrerer Apparate an eine Fernleitung oder Antenne angewendete Möglichkeiten. Beispielsweise kann ein Elektronenstrahlschalter mit mehreren nacheinander zur Wirkung kommenden Strahlauffängern zur Zuführung periodischer Schaltspannungen nach den Gittern -der Verstärkerröhren benutzt werden, oder es können zusätzliche Entladungsröhren vorgesehen sein, die durch phasenverschobene Wechselspannungen gesteuert werden und anodenseitig mit den Gittern der Verstärkerröhren verbunden sind. To generate the periodic voltages to be recorded There are various independent switching voltages known per se, namely in telecommunications technology for alternately connecting several devices to a long-distance line or antenna applied options. For example, an electron beam switch with several beam catchers coming into effect one after the other for the supply of periodic ones Switching voltages after the grids of the amplifier tubes are used, or it additional discharge tubes can be provided, which are phase-shifted by AC voltages are controlled and on the anode side with the grids of the amplifier tubes are connected.

Die Steuerung dieser Schaltspannungsröhren für die Verstärkerröhren erfolgt zweckmäßig so, daß die den letzteren zugeführten periodischen Stromstöße etwa rechteckige Kurven form erhalten, wobei die positiven und negativen Halbwellen einer jeden Phase der Steuerwechselspannungen zwei verschiedene Schaltspannungsröhren betätigen können. Die rechteckige Kurvenform der Schaltspannungsstöße empfiehlt sich im Interesse einer augenblicklichen Ein- und Ausschaltung der Verstärkerröhren. Die rechteckigen Spannungsstöße können in den Schaltspannungsröhren bei Verwendung normaler Verstärkerröhren in einfacher Weise durch Übersteuern erzeugt werden. Wenn nun kleine Steuerspannungen für die Schaltspannungsröhren zur Verfügung stehen, lassen sich die rechteckigen Spannungsstöße auch durch Ausbildung der Schaltpannungsröhren als Verstärkerröhren mit Kippcharakteristik erzeugen.The control of these switching voltage tubes for the amplifier tubes expediently takes place in such a way that the periodic current surges supplied to the latter approximately rectangular curves are obtained, with the positive and negative half-waves two different switching voltage tubes for each phase of the alternating control voltages can operate. The rectangular waveform of the switching voltage surges is recommended in the interest of instantly switching the amplifier tubes on and off. The rectangular voltage surges can occur in the switching voltage tubes when using normal amplifier tubes can be easily generated by overdriving. if now small control voltages are available for the switching voltage tubes, the rectangular voltage surges can also be reduced by forming the switching voltage tubes as amplifier tubes with tilting characteristics.

Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, die Schaltspannungsröhren beispielsweise durch entsprechende Gittervorspannungen nur auf die Höchstwerte der Halbwellen der Steuerspannungen ansprechen zu lassen. Dadurch läßt sich erreichen, daß die von den verschiedenen Schaltspannungsröhren abgegebenen Spannungsstöße sich kontinuierlich aneinanderreihen, Anderseits können aber auch die Gittervorspannungen der Schaltspannungsröhre so gewählt werden, daß sich die abgegebenen Spannungsstöße überlappen. Das Ergebnis ist dann die gleichzeitige Registrierung sowohl der Spaunungskurven der verschiedenen Meßkreise als auch einer die Summe sämtlicher Augenblickswerte der Spannungen darstellenden Kurve.It has proven to be useful to use the switching voltage tubes, for example by means of appropriate grid biases only to the maximum values of the half-waves of the To respond to control voltages. In this way it can be achieved that the The voltage surges emitted by the various switching voltage tubes change continuously string together, but on the other hand, the grid biases of the switching voltage tube be chosen so that the voltage surges emitted overlap. The result is then the simultaneous registration of both the relaxation curves of the various Measuring circles as well as one representing the sum of all instantaneous values of the voltages Curve.

Bei großer Zahl der an einen gemeinsamen Kathodenstrahloszillographen wechselweise anschließbaren Meßkreise muß die PhasenverscmleDung zwischen den bteuerwechselspannungen für die Schaltspannungsröhren klein sein. In diesem Falle ist es schwierig, eine einwandfreie Rechteckform der abzugebenden Schaltspannungsstöße zu erzielen. Es ist dann zweckmäßig, die Schaltspannungsröhren zu den die Meßkreise mit dem Oszillographen verbindenden Verstärkerröhren so in Beziehung zu setzen, daß sie im Betriebszustand die Verstärkerröhren sperren, so daß jede Verstärkerröhre nur bei Stromlosigkeit der zugehörigen Schaltröhre entsperrt ist und sich im Arbeitspunkt der Kennlinie befindet. With a large number of connected to a common cathode ray oscilloscope alternately connectable measuring circuits must be the phase transfer between the control alternating voltages be small for the switching voltage tubes. In this case it is difficult to find one to achieve perfect rectangular shape of the switching voltage surges to be output. It it is then advisable to connect the switching voltage tubes to the measuring circuits with the oscilloscope connecting amplifier tubes so that they are in the operating state block the amplifier tubes, so that each amplifier tube can only be used when there is no current the associated interrupter is unlocked and is in the operating point of the characteristic is located.

Ausführungsbeispiele sind auf der Zeichnung dargestellt. Exemplary embodiments are shown in the drawing.

Abb. I zeigt die Kurven zweier verschiedener elektrischer Vorgänge, die gleichzeitig mittels einer Einrichtung der vorliegenden Art in Gestalt eines Oszillogramms aufgenommen sind. Fig. I shows the curves of two different electrical processes, at the same time by means of a device of the present type in the form of a Oscillogram are recorded.

Abb. 2 zeigt das Schaltschema einer Aufnahmeeinrichtung für zwei verschiedene Meßkreise. Fig. 2 shows the circuit diagram of a receiving device for two different measuring circles.

Abb. 3 zeigt das Schaltschema einer für sechs verschiedene Meßkreise bestimmten abgeänderten Ausführungsform der Aufnahmeeinrichtung. Fig. 3 shows the circuit diagram of one for six different measuring circuits certain modified embodiment of the receiving device.

Abb. 4 zeigt die Schaubilder der bei der Einrichtung nach Abb. 3 sich ergebenden verschiedenphasigen Steuerspannungen für die Schaltröhren und der von diesen abgegebenen Strom- bzw. Spannungsstöße. Fig. 4 shows the diagrams for the device according to Fig. 3 resulting different-phase control voltages for the interrupters and the current or voltage surges emitted by these.

Abb. 5 zeigt einen Elektron enstrahlschalter, welcher bei der Aufnahmeeinrichtung nach Abb. 3 an Stelle der sechs Schaltröhren und der zugehörigen Phasenschieber verwendet werden kann. Fig. 5 shows an electron beam switch, which in the recording device according to Fig. 3 in place of the six interrupters and the associated phase shifters can be used.

Wie Abb. I zeigt, werden bei der gleichzeitigen Aufnahme zweier Kurven mittels eines Oszillographen diese Kurven und b mit Unterbrechungen dargestellt, wobei die durch die Unterbrechungen getrennten Abschnitte der einen Kurve mit den in der Abszissenrichtung dazu versetzten Abschnitten der anderen Kurve durch senkrechte, lichtschwache Linien c verbunden sind. Je höher die Umschaltfrequenz des Oszillographen im Vergleich zu der Vorschubgeschwindigkeit des Aufnahmestreifens o. dgl. ist, um so dichter reihen sich die Kurvenabschnitte aneinander und um so deutlicher und genauer werden die Kurvenbilder. As Fig. I shows, when recording two curves at the same time these curves and b are shown with interruptions by means of an oscilloscope, the sections of one curve separated by the interruptions with the Sections of the other curve offset in the abscissa direction by perpendicular, faint lines c are connected. The higher the switching frequency of the oscilloscope compared to the feed speed of the pick-up tape or the like. Is to the closer the curve sections are lined up and the more clearly and the curves become more precise.

Gemäß Abb. 2 sind die Spannungen zweier verschiedener Meßkreise bei ; (t und I K2 als Gitterspannungen an zwei Verstärkerröhren V1, V angelegt, welche im Anodenkreis parallel geschaltet sind. Parallel zum Anodenwiderstand W liegt eine Braunsche Röhre B bekannter Bauart. Die Gitterkreise der Verstärkerröhren V1, V2 sind von einem eine Dreielektrodenröhre S als Schaltröhre enthaltenden Schaltkreis derart abgezweigt, daß sich beim Betrieb der Schaltröhre S an den Widerständen X und Y der Gitterkreise der Verstärkerröhren V1, V2 zeitweise Stromstöße entgegengesetzter Richtung ergeben. Die Verstärkerröhren V1, V2 erhalten unterschiedliche Gittervorspannungen, und zwar werden diese derart eingestellt, daß die eine Röhre sich auf dem Arbeitspunkt der Kennlinie befindet, während bei der anderen das Fließen eines Anodenstromes durch die Vorspannung verhindert wird. Die von der Schaltröhre ausgehenden Stromstößle müssen dann so bemessen sein, daß die zunächst im Arbeitspunkt befindliche Verstärkerröhre eine starke negative Vorspannung erhält und dadurch ausgeschaltet wird und gleichzeitig die Vorspannung der anderen Röhre bis zum Arbeitspunkt vermindert wird. According to Fig. 2, the voltages of two different measuring circuits are at ; (t and I K2 applied as grid voltages to two amplifier tubes V1, V, which are connected in parallel in the anode circuit. Parallel to the anode resistor W is a Braun tube B of known type. The grid circles of the amplifier tubes V1, V2 are of a circuit including a three-electrode tube S as a switching tube branched off in such a way that during operation of the interrupter S at the resistors X and Y of the lattice circles of the amplifier tubes V1, V2 at times of opposite current impulses Direction. The amplifier tubes V1, V2 receive different grid biases, and these are set in such a way that one tube is on the operating point the characteristic, while the other is the flow of an anode current is prevented by the bias. The current impulses emanating from the interrupter must then be dimensioned so that the amplifier tube, which is initially at the operating point receives a strong negative bias and is thereby switched off and at the same time the bias of the other tube is reduced to the operating point.

Damit das Ein- und Ausschalten der Verstärkerröhren V1, V2 augenblicklich erfolgt und sich eine verzerrungsfreie Verstärkung der Meßkreisspannungen ergibt, müssen die von der Schaltröhre S abgegebenen Stromstöße eine rechteckige Kurvenform erhalten. So that the amplifier tubes V1, V2 are switched on and off instantaneously takes place and a distortion-free amplification of the measuring circuit voltages results, the current impulses emitted by the interrupter S must have a rectangular curve shape obtain.

Zur Erzeugung derartiger rechteckiger Stromstöße wird die Schaltröhre S von einem Röhrensender einem Glimmlampensummer 0. dgl. übersteuert. The interrupter is used to generate such rectangular current surges S overdriven by a tube transmitter to a glow lamp buzzer 0.

Die in Abb. 3 dargestlellte Einrichtung dient zur gleichzeitigen Aufnahme von sechs verschiedenen Vorgängen. Hierbei sind sechs Verstärkerröhren V1 bis V6 in Parallelschaltung vorgesehen, in deren Anodenkreis wiederum die Braunsche Röhre angeordnet ist und an die die Meßspannungen als Gitterspannungen gelegt sind. Den Verstärkerröhren ist eine gleiche Anzahl von Schaltröhren S1 bis S5 zugeordnet. Die Verstärkerröhren V1 bis V6 besitzen getrennte Schalt- und Steuergitter. The device shown in Fig. 3 is used for simultaneous Record of six different processes. There are six amplifier tubes here V1 to V6 are provided in parallel, in the anode circuit in turn the Braunsche Tube is arranged and to which the measurement voltages are applied as grid voltages. The amplifier tubes are assigned an equal number of switching tubes S1 to S5. The amplifier tubes V1 to V6 have separate switching and control grids.

Günstige Ergebnisse wurden erzielt mit Verstärkerröhren' der Type RES. I64, bei denen das Schirmgitter als Steuergitter zur Verstärkung der Meßspannung und das eigentliche Gitter als Schaltgitter angeordnet waren. Die Gitterspannungen je zweier benachbarter Schaltröhren werden mittels eines Transformators T1 bzw. T2 bzw. T3 von einem für sämtliche Schaltröhren gemeinsamen Wechselstromerzeuger abgenommen, und zwar derart, daß die eine der beiden Röhren durch die positive Halbwelle und die andere durch die negative Halbwelle der Sekundärspannungskurve des zugehörigen Transformators betätigt wird und die Sekundärspannungskurven sämtlicher Transformatoren zueinander phasenverschoben sind. Durch geeignete Gittervorspannung der Schaltröhren wird dafür gesorgt, daß jeweils nur die Spitzen der Halbwellen die Schaltröhren aussteuern.Favorable results have been achieved with amplifier tubes of the type RES. I64, where the screen grid is used as a control grid to amplify the measurement voltage and the actual grid were arranged as a switching grid. The lattice stresses two adjacent interrupters are switched by means of a transformer T1 resp. T2 or T3 from an alternating current generator common to all interrupters removed, in such a way that one of the two tubes through the positive half-wave and the other by the negative half-wave of the secondary voltage curve of the associated Transformer is operated and the secondary voltage curves of all transformers are out of phase with each other. By means of suitable grid pre-tensioning of the interrupter tubes it is ensured that only the tips of the half-waves pass the switching tubes disqualify.

Diese Vorgänge sind in der Abb. 4 erläutert. These processes are explained in Fig. 4.

Die phasenverschobenen Sekundärspannungskurven der Transformatoren sind mit r, y, z bezeichnet. Die Gittervorspannung der Schaltröhren ist durch das Maßv angedeutet. Die Kurven der von den Schaltröhren S1 bis sol in die Gitterkreise der Verstärkerröhren abgegebenen Ströme sind bei x1 x., y1, y2, z1 z angedeutet, und es ist ersichtlich, daß die rechteckigen Stromstöße sich kontinuierlich aneinanderreihen, ohne sich zu überschneiden.The phase-shifted secondary voltage curves of the transformers are denoted by r, y, z. The grid prestress of the interrupters is due to the Dimension indicated. The curves of the interrupters S1 to sol in the grid circles The currents emitted by the amplifier tubes are indicated at x1 x., y1, y2, z1 z, and it can be seen that the rectangular impulses are continuously strung together, without overlapping.

Der in Abb. 5 dargestellte, an Stelle der Schaltröhren und ihrer Anschlußmittel zu verwendende Elektronenstrahlschalter E besitzt im wesentlichen den Aufbau einer Braunschen Röhre, bei der besonderer Wert auf starken Strahlstrom gelegt ist. Das Strahlerzeugungssystem ist bei M und das Ablenksystem bei N angedeutet. An Stelle des Fluoreszenzschirmes sind entsprechend der Anzahl der vorhandenen Meßstellen mehrere voneinander isolierte Strahlauffänger F1 bis F6 angeordnet, die mit den Schaltgittern der Verstärkerröhren verbunden sind. Das Ablerksystem der Röhre wird durch geeignete Stromzuführung so betätigt, daß der Strahl die Reihe sämtlicher plattenförmiger Strahlauffänger überstreicht. The one shown in Fig. 5, instead of the interrupters and their Terminal means to be used electron beam switch E has essentially the construction of a Braun tube, where special emphasis is placed on strong jet currents is laid. The beam generation system is indicated at M and the deflection system at N. Instead of the fluorescent screen there are measuring points corresponding to the number of existing measuring points arranged several isolated from each other beam catcher F1 to F6, which with the Switching grids of the amplifier tubes are connected. The deflection system of the tube will operated by a suitable power supply so that the beam is the row of all plate-shaped beam catcher painted over.

Dadurch ergeben sich in den Gitterkreisen der Verstärkerröhren die gewünschten rechteckigen Stromstöße, welche die Verstärkerröhren wechselweise in schneller Folge in Betrieb setzen.This results in the lattice circles of the amplifier tubes desired rectangular current impulses, which the amplifier tubes alternately in put into operation faster sequence.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E: I. Device for simultaneous Record the voltage curves of several measuring circuits, which alternate in faster Follow through discharge tubes to the Distraction system of a common Cathode ray osciliographs are connected, characterized in that the voltages to be registered are fed to the grids of amplifier tubes, in a manner known per se by supplying periodic ones to be registered Voltages of independent switching voltages can be switched on and off.

2. Device according to claim I, characterized by the use an electron beam switch which is known per se and has a plurality of beam catchers to apply periodic switching voltages to the grids of the amplifier tubes.

3. Device according to claim I, characterized in that as a means for generating pleriodic switching voltages for the amplifier tubes additional Discharge tubes with phase-shifted control swivel voltages are used.

4. Device according to claim 3, characterized in that the switching voltage tubes for the amplifier tubes are controlled so that the fed to the latter periodic current surges obtained approximately rectangular waveform and that the positive and negative half-waves of each phase of the alternating control armor two different ones Operate switching voltage tubes.

5. Establishment. according to claims 3 and 4, characterized in that that the switching voltage tubes, for example, by appropriate grid bias only respond to the maximum values of the half-waves of the alternating control voltages.

6. Device according to claims 3 to 5, characterized in that that each amplifier tube only when there is no current in the associated switching voltage tube is unlocked and is at the operating point of the characteristic.