DE929000C - Circuit arrangement for measuring the average time of individual electrical pulses of any shape - Google Patents

Description

Schaltungsanordnung zur Messung der Mittelwertszeit einzelner elektrischer Impulse beliebiger Form Die Erfindung betrifft eine weitere Ausbildung der Schaltungsanordnung nach dem Hauptpatent zur Messung der Mittelwertszeit einzelner elektrischer Impulse beliebiger Form, insbesondere zur Messung der Äquivalenzzeit fotografischer Verschlüsse. Die prinzipielle Wirkungsweise der bekannten Anordnung beruht auf der Aufladung eines Kondensators durch einen Strom, dessen zeitlicher Verlauf dem des Eingangsimpulses, dessen Mittelwertszeit gemessen werden soll, genau entspricht. Die Schaltungsanordnung ist in Abb. r beispielsweise dargestellt. Hierin bedeuten V1 und V2 Verstärkerröhren und V3 eine Entladungsstrecke z. B. in Form einer Glimmstrecke, die aber auch durch eine vorgespannte Diode ersetzt werden kann. C, ist der Ladekondensator, dessen Spannung mit dem Röhrenvoltmeter 1V1 gemessen wird. R2 ist ein vom Ladestrom durchflossener Widerstand und gleichzeitig der Kathodenwiderstand der Röhre V1, während die übrigen Schaltelemente die bei Verstärkern übliche Funktion haben. Die Betriebsdaten von V2 sind so gewählt, daß ihre Anodengleichspannung im Ruhezustand unterhalb der Zündspannung von V3 liegt. Wird nun ein positiver Impuls Ui an das Gitter von V1 gelegt, dessen Spannung von Null aus ansteigt, so kommt zunächst noch kein Ladestrom zustande; jedoch steigt infolge der Verstärkung von V1 und V2 die Anodenspannung der letzteren Röhre sehr schnell bis zur Zündung von Tl" an. In diesem Moment setzt der Ladestrom ein, der den Kondensator C2 auflädt und auch den Widerstand R2 durchfließt, so daß an diesem eine der Eingangsspannung Ui entgegengeschaltete Spannung entsteht. Infolge der starken Gegenkopplung ist nunmehr der Ladestrom streng proportional der Eingangsspannung und praktisch nur noch von der Größe von R2 abhängig, so daß sich durch dessen Veränderung verschiedene Meßbereiche einstellen lassen. Durch diese Anordnung ist somit stets ein definierter, jedoch sehr kleiner Schwellwert (z. B. z bis 2 °/p) für die Eingangsspannung gegeben, unterhalb dessen das Gerät nicht anspricht, während oberhalb davon sich eine sehr hohe Linearität zwischen Ladestrom und Eingangsspannung ergibt.Circuit arrangement for measuring the mean time of individual electrical Pulses of any shape. The invention relates to a further embodiment of the circuit arrangement according to the main patent for measuring the mean time of individual electrical impulses of any shape, especially for measuring the equivalent time of photographic shutters. The principle mode of operation of the known arrangement is based on charging a capacitor through a current, the temporal course of which corresponds to that of the input pulse, whose mean value time is to be measured exactly. The circuit arrangement is shown in Fig. r, for example. Here, V1 and V2 mean booster tubes and V3 a discharge path z. B. in the form of a glow path, but also through a biased diode can be replaced. C, is the charging capacitor, its Voltage is measured with the tube voltmeter 1V1. R2 is one through which the charging current flows Resistance and at the same time the cathode resistance of the tube V1, while the rest Switching elements that have the usual function in amplifiers. The operating data of V2 are chosen so that their anode DC voltage in the idle state is below the ignition voltage from V3. If a positive pulse Ui is now applied to the grid of V1, its If the voltage rises from zero, there is initially no charging current; however, due to the amplification of V1 and V2, the anode voltage of the latter increases Tube very quickly until the ignition of Tl ". At this moment the charging current sets in, which charges the capacitor C2 and also the resistor R2 flows through, so that at this one of the input voltage Ui is connected in the opposite direction Tension arises. As a result of the strong negative feedback, the charging current is now strict proportional to the input voltage and practically only dependent on the size of R2, so that different measuring ranges can be set by changing it. As a result of this arrangement, there is therefore always a defined but very small threshold value (e.g. up to 2 ° / p) given for the input voltage below which the device does not respond, while above it there is a very high linearity between Charging current and input voltage results.

Abgesehen von dem sehr kleinen (jedoch erwünschten) Anfangschwellwert kann daher der Ladestrom des Kondensators der Eingangsimpulsspannung proportional gesetzt werden i = cl . ui.Except for the very small (but desirable) initial threshold Therefore, the charging current of the capacitor can be proportional to the input pulse voltage set i = cl. ui.

(z) Ist nun der Impulsverlauf z. B. -durch die Beziehung gegeben Ui = Ui >ndx f (t) (2) worin f (t) die zeitliche Funktion des Impulsverlaufes mit der -Gesamtdauer T und Ui mdx den Scheitelwert der Impulsspannung bedeutet, so ist nach bekannter Definition Unter Berücksichtigung, daß nach dem Impulsablauf der Kondensator C2 eine Spannung gemäß der Beziehung angenommen hat, ergibt sich aus (z), (2) und (3) Die Kondensatorspannung ist daher nur dann ein eindeutiges Maß für die Mittelwertszeit, wenn in Gleichung (5) C2, d. h. im wesentlichen der Maximalwert der Impulsspannung und die Verstärkung oder mit anderen Worten der Maximalwert des Ladestromes konstant ist. Wenn diese Voraussetzung nicht gegeben ist, muß jeweils vor der Messung mit Hilfe einer Eichvorrichtung der Maximalwert auf eine bestimmte Größe eingestellt werden.(z) If the pulse course z. B. given by the relationship Ui = Ui> ndx f (t) (2) where f (t) is the time function of the pulse course with the total duration T and Ui mdx the peak value of the pulse voltage, according to the known definition Considering that after the pulse flow, the capacitor C2 has a voltage according to the relationship assumed, results from (z), (2) and (3) The capacitor voltage is therefore only an unambiguous measure for the mean value time if in equation (5) C2, ie essentially the maximum value of the pulse voltage and the gain, or in other words the maximum value of the charging current, is constant. If this prerequisite is not met, the maximum value must be set to a certain value with the aid of a calibration device before the measurement.

Bei der Durchbildung dieser Eichvorrichtung ergeben sich technische Schwierigkeiten, die ihren Grund in der Tatsache haben, daß der Meßvorgang nur von kurzer Dauer, der Eichvorgang jedoch nahezu stationär ist; die Erfindung dient dazu, diese Schwierigkeiten zu beseitigen. Sie besteht im wesentlichen darin, daß ein Umschalter vorgesehen ist, durch den an Stelle des Ladekondensators ein Widerstand eingeschaltet wird unter gleichzeitiger Sperrung des den Eingangsimpuls verstärkenden Verstärkers, und daß ein weiterer Schalter mit zwangläufig begrenzter Schaltzeit vorgesehen ist, bei dessen Betätigung die Sperrung wieder aufgehoben wird.The implementation of this calibration device results in technical Difficulties which are due to the fact that the measuring process is only possible from short duration, but the calibration process is almost stationary; the invention serves to to eliminate these difficulties. It consists essentially in the fact that a Changeover switch is provided through which a resistor instead of the charging capacitor is switched on with simultaneous blocking of the one that amplifies the input pulse Amplifier, and that another switch with necessarily limited switching time is provided, upon actuation of the lock is released again.

Der Erfindungsgedanke ist in Abb. 2 beispielsweise veranschaulicht. Hierin stellen S1 und S2 die erfindungsgemäßen Schalter in Eichstellung dar. Nach ihrer Umschaltung ist die Anordnung -mit der in Abb. z gezeigten bekannten Schaltung identisch. Der Eichvorgang ist im folgenden für den Fall der Messung fotografischer Verschlüsse erläutert. Hierbei wird die Impulsspannung Ui durch einen fotoelektrischen Strom während des Verschlußablaufs erzeugt. Zur Eichung wird der Verschluß zunächst voll geöffnet, also auf »Zeit« gestellt und der Schalter S1 in Eichstellung gebracht. Hierdurch wird statt des Ladekondensators C, der Widerstand R4 eingeschaltet. Mit Hilfe des Röhrenvoltmeters M kann nun der Ladestrom als Spannungsabfall über R4 gemessen bzw. mit dem Eingangsregler R1 auf eine bestimmte Marke eingestellt werden. Hierbei ergibt sich die Schwierigkeit, daß dieser Eichvorgang im Gegensatz zur eigentlichen Impulsmessung ein nahezu stationärer ist, dessen Zeitdauer zudem ganz der Willkür dis das Gerät Bedienenden anheimgestellt -ist. Die Zeitkonstante der CW-Kopplung zwischen den Ver= stärkerröhren läßt sich aus Isolationsgründen praktisch nur bis zur Größenordnung von zo Sekunden steigern. Durch die Gegenkopplung wird dieser Wert um den möglichen Gegenkopplungsgrad, praktisch z. B. um etwa den Faktor 6o, vergrößert, so daß sich eine tatsächliche Zeitkonstante von zo Minuten ergibt. Erfindungsgemäß ist nun mit dem Umschalter S, ein Umschalter SZ mechanisch gekuppelt, der die Verstärkung von V1 sperrt, d. h. in diesem Fall das Steuergitter kurzschließt, so daß ein Eichstrom über R4 zunächst nicht zustande kommt.The idea of the invention is illustrated in Fig. 2, for example. Here, S1 and S2 represent the switches according to the invention in the calibration position Their switching is the arrangement -with the known circuit shown in Fig. z identical. In the following, the calibration process is more photographic in the case of measurement Closures explained. Here, the pulse voltage Ui by a photoelectric Electricity generated during the closure process. The closure is first used for calibration fully open, ie set to "time" and the switch S1 brought to the calibration position. As a result, the resistor R4 is switched on instead of the charging capacitor C. With With the help of the tube voltmeter M, the charging current can now be measured as a voltage drop across R4 measured or set to a certain mark with the input controller R1. The difficulty arises here that this calibration process is in contrast to the actual Impulse measurement is an almost stationary one, the duration of which is entirely up to you dis the device is at the disposal of the operator. The time constant of the CW coupling between the amplifier tubes can practically only up to for reasons of insulation to the order of ten seconds. This is due to the negative feedback Value around the possible degree of negative feedback, practically z. B. by a factor of about 6o, increased so that there is an actual time constant of ten minutes. According to the invention is now mechanically coupled to the changeover switch S, a changeover switch SZ, which provides the gain blocked by V1, d. H. in this case the control grid shorts, so that a calibration current does not initially come about via R4.

Dies ist erst der Fall nach Öffnen des Schalters S3 mit zwangläufig begrenzter Schaltzeit. Im einfachsten Fall kann hierfür eine Drucktaste vorgesehen werden; diese wird insbesondere dann genügen, wenn, wie es eine weitere Ausbildung der Erfindung vorsieht, bei Betätigung des Schalters S3 mit zeitlich begrenzter Schaltzeit automatisch der oder die Gitterableitwiderstände der in CW-Kopplung arbeitenden Impulsverstärkerstufen durch S4 aufgetrennt werden, wodurch sich Zeitkonstanten von mehreren Stunden ergeben. Der Verstärket ist dann praktisch trotz CW-Kopplung ein reiner Gleichstromverstärker. Diese Anordnung schaltet demnach also jeweils die günstigsten Zeitkonstanten von selbst ein, also eine relativ kleine beim eigentlichen kurzdauernden Meßvorgang der Impulszeit, wobei die Gitter stets wieder ein definiertes Potential erhalten, jedoch die größtmögliche Zeitkonstante durch Auftrennung der Gitterableitwiderstände bei dem länger dauernden Eichvorgang.This is only the case after the switch S3 is opened limited switching time. In the simplest case, a pushbutton can be provided for this will; this will especially suffice if, as there is further training the invention provides, upon actuation of the switch S3 with time-limited Automatic switching time of the grid leakage resistor (s) of those working in CW coupling Pulse amplifier stages are separated by S4, which results in time constants of several hours. The amplifier is then practically in spite of the CW coupling a pure DC amplifier. This arrangement therefore switches in each case the most favorable time constants automatically, i.e. a relatively small one for the actual one short-lasting measuring process of the pulse time, the grid always being a defined one Preserve potential, but the largest possible time constant by separating the Grid leakage resistances in the longer calibration process.

Es ist zweckmäßig, die Drucktaste so anzuordnen, daß sie sich bei ihrer Betätigung automatisch mit einem Regler für die Eingangsspannung kuppelt, der durch Drehen der Taste eingestellt werden kann.It is useful to arrange the pushbutton so that it is at its actuation automatically couples with a regulator for the input voltage, which can be set by turning the button.

An Stelle der Drucktaste kann erfindungsgemäß ein motorisch angetriebener Schalter verwendet werden, der periodisch öffnet und schließt, oder ein Relais in Selbsterregung, wobei die hierfür erforderliche große Zeitkonstante zweckmäßig durch einen thermischen Vorgang z. B. mit einem Bimetallstreifen zu erzeugen ist.According to the invention, a motor-driven button can be used instead of the pushbutton Switch can be used, which opens and closes periodically, or a relay in Self-excitement, whereby the large time constant required for this is expediently provided by a thermal Process z. B. is to be generated with a bimetal strip.

Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE: i. Schaltungsanordnung zur Messung der Zeitdauer einzelner elektrischer Impulse, insbesondere zur Messung der Öffnungszeit fotografischer Verschlüsse auf fotoelektrischer Grundlage nach Patent 926 538, dadurch gekennzeichnet, daß ein Umschalter (S1) vorgesehen ist, durch den an Stelle des Ladekondensators (C2) ein Widerstand (R4) eingeschaltet wird unter gleichzeitiger Sperrung (durch S2) des den Eingangsimpuls (Ui) verstärkenden Verstärkers (V1), und daß ein weiterer Schalter (S3) mit zwangläufig begrenzter Schaltzeit angeordnet ist, bei dessen Betätigung die Sperrung wieder aufgehoben wird. PATENT CLAIMS: i. Circuit arrangement for measuring the duration individual electrical impulses, especially for measuring the opening time, photographic Photoelectric-based closures according to Patent 926 538, characterized in that that a changeover switch (S1) is provided through which instead of the charging capacitor (C2) a resistor (R4) is switched on with simultaneous blocking (through S2) of the input pulse (Ui) amplifying amplifier (V1), and that another Switch (S3) is arranged with inevitably limited switching time when it is actuated the block is lifted again. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (S3) mit zwangläufig begrenzter Schaltzeit motorisch angetrieben wird und periodisch öffnet und schließt. 2. Circuit arrangement according to claim i, characterized characterized in that the switch (S3) is motorized with a necessarily limited switching time is driven and periodically opens and closes. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (S3) mit zwangläufig begrenzter Schaltzeit durch ein Relais in Selbsterregung gebildet wird. q.. 3. Circuit arrangement according to Claim i, characterized in that the switch (S3) with necessarily limited Switching time is formed by a relay in self-excitation. q .. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitkonstante für die Selbsterregung durch einen thermischen Vorgang erzeugt wird. Circuit arrangement according to claim 3, characterized in that the time constant for the self-excitation is generated by a thermal process. 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (S3) mit zwangläufig begrenzter Schaltzeit eine Drucktaste ist. 5. Circuit arrangement according to claim i, characterized in that the switch (S3) with necessarily limited switching time is a push button. 6. Schaltungsanordnung nach Anspruch q., dadurch gekennzeichnet, .daß sich die Drucktaste bei ihrer Betätigung automatisch mit einem Regler (R1) für die Eingangsspannung (Uz) kuppelt, dessen Einstellung durch Drehen der Taste erfolgt. Schaltungsanordnung nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Betätigung des Schalters (S3) mit zwangläufig begrenzter Schaltzeit automatisch (durch S,) die Gitterableitwiderstände (R3) der für die Impulsverstärkung vorgesehenen und in LW-Kopplung arbeitenden Verstärkerröhren (V2) abgeschaltet werden.6. Circuit arrangement according to claim q., Characterized in that .that the pushbutton is automatically controlled by a controller (R1) when it is pressed for the input voltage (Uz), its setting by turning the button he follows. Circuit arrangement according to Claims i to 6, characterized in that when the switch (S3) is actuated automatically with an inevitably limited switching time (through S,) the grid leakage resistances (R3) of the ones provided for the pulse amplification and amplifier tubes (V2) operating in LW coupling are switched off.