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Kathodenstrahlos,zillograph zur Aufzeichnuntg einmaliger Vorgänge
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Oszillographen zur Aufzeichnung elektrischer
Wanderwellen oder Impulse.
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Eine besondere Form eines Oszillographen zur Aufzeichnung elektrischer
Wanderwellen ist in »General Electric Review«, Vol. 39, Nr. 3, März I936, 5. 146
bis I49, beschrieben, und die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbesserung eines
derartigen Gerätes.
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Kathodenstrahloszillographen
mit einem Kreis (Zeitkreis) für die Zeitablenkung, die während der Aufladung eines
Kondensators erfolgt. Nach der Erfindung liegen parallel zu dem Kondensator eine
Entladungsröhre und ein Widerstand in Reihe; diese Enltladungsröhr,e wird durch
die am Kondensator liegende Spannung, die mit Ablauf einer Zeitablenkperiode erreicht
wird, gezündet. Die sich am Widerstand während des Stromdurchganges ausbildende
Spannung wird entweder direkt oder über ein Relais einem geeigneten Teil des Oszillographen
zugeführt, etwa der Kathode oder dem Wehneltzylinder, um den Leuchtfleck nach Ablauf
der Dauer einer Zeitablenkung zu löschen.
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Nach einer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens werden der Zeitkreis
und ein außerdem vorhandener Impulskreis so angeordnet, daß die oszillographischeAufzeichnung
zwischen zwei Zeitablenkungen unterdrückt wird. Dies geschieht mit einer Hilfsspannung,
die dem Stabilisator entnommen wird, der die Entladungsröhre und den Widerstand
enthält, die parallel dem Zeitkreis
liegen; hierbei wird der Impulskreis
bei jeder Zeitablenkung oder auch bei jeder zweiten Zeitablenkung von dem Zeitkreis
über eine Vorrichtung ausgelöst, die einen Kondensator, Gleichrichter und Widerstände
enthält.
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Zur eingehenden Beschreibung der Erfindung soll das in der Abbildung
wiedergegebene Beispiel erläutert werden, das eine Anordnung des Oszillographen
zur Aufzeichnung von Wanderwellen darstellt.
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In der Abbildung enthält der Oszillograph drei Hauptkreise I, 2 und
3, von denen der Kreis I ein Erzeuger von Spannungsstößen spitzer Wellenform ist
(Stoßkreis), der vorzugsweise als eine Brückenschaltung mit gas- oder dampfgefüllten
Entladungsstrecken in zwei gegenüberliegenden Zweigen ausgebildet ist. Der Kreis
2 in der Mitte der Abbildung ist der Zeitkreis, während der Kreis 3 im rechten Teil
der Abbildung einen Kreis zur Erzeugung von Impulsen darstellt.
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Der Ausgangspunkt 4 des Stoßkreises I oder eines anderen Stoßspannungsgenerators
ist mit dem gewöhnlich negativ vorgespannten Gitter des gas-oder dampfgefüllten
Entladungsgefäßes 5 verbunden; dieses bildet seinerseits einen Teil des Zeitkreises
2 des mit 6 bezeichneten Oszillographen.
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Der Zeitkreis 2 enthält im wesentlichen einen Widerstand 7, der zu
einer Quelle hohen Potentials führt, und in Reihe damit einen Kondensator 8, der
sich allmählich auf ein Potential auflädt, das durch die aus der Gasentladungsröhre
10 und dem Widerstand II bestehende Stabilisierungseinrichtung bestimmt wird; der
Kondensator entlädt sich über das Entladungsgefäß 5, sobald das Gitter des letzteren
einen positiven Spannungsimpuls vom Stoßkreis I erfährt. Der Zeitkreis 2 ist über
die Zuleitungen g mit den Zeitablenkplatten des Kathodenstrahloszillögraphen 6 verbunden
und bewirkt im allgemeinen eine horizontale und zeitproportionale Ablenkung. Zur
besseren Ausbildung der Zeitproportionalität kann als Widerstand 7 in an sich bekannter
Weise eine Glühkathodenröhre verwendet werden.
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Parallel zum Kondensator 8 des Zeitkreises liegt eine Gasentladungsröhre
I0, etwa eine Neonlampe, in Reihe mit einem Widerstand II.
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Während der Kondensator 8 sich über den Widerstand 7 auflädt, bewegt
sich der Leuohtfleck über den Schirm. Die Spannung am Kondensator 8 wächst im wesentlichen
proportional der Zeit an, bis die Röhre in zündet, und bleibt dann nahezu konstant.
Der Strom durch die Röhre 10 erzeugt am Widerstand II einen Spannungsabfall, der
über den Kondensator I2 der Kathode des Oszillographen oder vielleicht noch zweckmäßiger
über eine die Polarität umkehrende Einrichtung, wie etwa eine Röhre, dem Wehneltzylinder
des Oszillographen zugeführt wird, so daß in jedem Fall der Leuchtfleck verschwindet,
solange die Röhre 10 Strom führt. Hierdurch wird eine unerwünschte Verschwommenheit
des Oszillogramms an der Stelle, die dem Schluß einer Zeitablenkung entspricht,
und zugleich -eine Zerstörung des Leuchtstoffes vermieden; außerdem gewinnt das
Leuchthild an Helligkeit und Schärfe.
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Es muß noch bemerkt werden, daß der Kondensator 8 sich über das Entladungsgefäß
5 entlädt, sobald dieses den auslösenden Impuls vom Stoßkreis I erhält. In diesem
Augenblick erlischt die Neonlampe, die Spannung am Widerstand II fällt auf Null
und bewirkt auf diese Weise das Erscheinen des Leuchtfiecks auf dem Schirm. Die
Dauer des Impulses auf das Gitter des Gefäßes 5 muß natürlich kurz sein, da dieses
sonst wieder zündet, bevor der Kondensator 8 sein ständiges Höchstpotential erreicht
hat.
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Auf dem rechten Teil der Abbildung ist der Impulsgenerator 3 dargestellt,
der eine Wechselstromquelle für die Primärwicklung eines Transformators 13 enthält.
DieseWechselstromquelle besitzt zweckmäßig dieselbe oder ein Vielfaches der Frequenz
der den Stoßkreis I speisenden Wechselstromquelle.
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Die Sekundärwicklung des Transformators führt mit einem Ende zur Kathode
des Gleichrichters I4, dessen Anode (vorzugsweise über einen Widerstand I5) mit
dem Kondensator I6 und der Kathode des Impulsentladungsgefäßes (Thyratron) I7 verbunden
ist, wobei die Anode von I7 zu dem Widerstands-und Kondensatornetzwerk I8 führt.
Auf diese Weise kann der erzeugte Impuls oder die Wanderwelle auf die zu prüfenden
Apparate oder Kreise, die sich außerhalb befinden und hier nicht gezeigt sind, übertragen
und auch den Vertikalablenkplatten des Katliodenstrahloszillographen 6 zugeführt
werden.
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Der Impulsgenerator mit den Einrichtungen I3, I4, I6, I7 und I8 ist
an sich bekannt. Das Gitter des Gefäßes I7 wird normalerweise von der Batterie 19
über den Widerstand zo negativ aufgeladen. Parallel zum Widerstand 20 liegen in
Reihe zwei Gleichrichter 21 und 22 mit der gleichen Stromdurchlaßrichtung. Im Kreise
dieser Gleichrichter kann gegebenenfalls ein Widerstand 23 vorhanden sein, der vorzugsweise
einstellbar ist. Die Verbindung zwischen den beiden Gleichrichtern 21 und 22 liegt
über einen Kondensator 24 an der Sammelschiene des Zeitkreises 2.
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Die Gleichrichter 21 und 22 sowie die Widerstünde 20 und 23 stellen
ein Mittel dar, um den Impulsgenerator von der Zeitablenkung oder dem Zeitkreis
2 auslösen zu lassen.
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Wenn der -Kondensator 8 sich über das Gefäß 5 entlädt, so fließt
ein Strom über den Kondensator 24 und würde dem Gitter des Entladungsgefäßes I7
ein negatives Potential erteilen, wenn nicht der Gleichrichter 21 diesen Strom durchlassen
und der Gleichrichter 22 diesen Strom sperren würde. Sobald das Entladungsgefäß
5 erlischt, versiegt der Strom durch den Kondensator 24, und ein positives Potential
wird am Gitter des Gefäßes I7 hervorgerufen; dieses wird während der Aufladung des
Kondensators 8 noch vergrößert, wobei ein Strom durch den Kondensator 24 geschickt
wird. Gerade zu dieser Zeit, nämlich während des Spannungsaufbaues am Kondensator
8, ist die Neonlampe ,o außer Betrieb, so daß am Widerstand II keine Spannung liegt
und der Leuchtfleck auf dem Schirm erscheinen
kann. Das positive
Potential auf dem Gitter des Gefäßes I7 bewirkt die Auslösung des Spannungsimpulses,
welcher nun auf dem Schirm des Kathodenstrahloszillographen aufgezeichnet wird.
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Der Augenblick der Zündung des Gefäßes I7 kann durch den veränderlichen
Widerstand 23 eingestellt werden. Der Widerstand 20 stellt einen Weg dar, auf dem
das Gitter des Gefäßes I7 den Potentialschwankungen an der Anode des Gleichrichters
14. die von dem Transformator I3 herrühren, zu folgen vermag.
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Der Widerstand 15 hat einen doppelten Zweck.
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Erstens dient er zur Zuführung eines negativen Potentials an das Gitter
des Gefäßes I7 während der Aufladung des Kondensators I6, nämlich während der negativen
Halbperiode in der Sekundärwicklung des Transformators 13, wodurch die Zündung des
Gefäßes 17 verhindert wird. Sonst würde nämlich beim Fehlen des Widerstandes I5
das Gitter des Gefäßes I7 wegen der Kapazität des Gitterkreises gegen Erde bei einer
negativen Aufladung der Kathode ein positives Potential gegenüber der Kathode erhalten
und so die Zündung des Gefäßes I7 während einer solchen Halbperiode bewirken.
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Zweitens wird während der Halbperiode, in der der Kondensator I6
sich auflädt, ein gegenüber der Kathode des Gefäßes 17 negatives Potential des Gitters
aufrechterhalten, und zwar so, daß es von dem Zeitkreis 2 übertragene positive Potentiale
überwiegt. Auf diese Weise ergibt sich die Möglichlçeit, den Zeitkreis 2 mit der
doppelten Frequenz der Spannungsquelle des Impulskreises 3 arbeiten zu lassen und
es dabei so einzurichten, daß der Impulskreis 3 nur in der Halbperiode ausgelöst
wird, bei der sich der Kondensator I6 nicht auflädt.
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Auf diese Weise kann auf dem Schirm der Kathodenstrahiröhre 6 von
dem Zeitkreis 2 zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen eine Nullinie aufgezeichnet
werden, ohne dadurch die Helligkeit des Impulsbildes irgendwie zu beeinträchtigen.
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Es mag noch erwähnt werden, daß es oft wünschenswert ist, die Impulsfrequenz
über den erreichbaren Wert zu erhöhen, wenn die einzelnen Kreise von Wechselstromquellen
der üblichen Frequenz betrieben werden, da mit einer höheren Frequenz das Leuchtschirmbild
öfter wiederholt und dadurch heller gemacht werden kann.