DE3300391A1 - Verfahren und vorrichtung zur darstellung sinusfoermiger groessen - Google Patents

Description

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GrUPE - PeLLMANN - fclRAMS Dipl.-Chem. G. Bühling

Dipl.-lng. R. Kinne -5- Dipl.-lng. R Grupe

Dipl.-lng. B. Pellmann Dipl.-lng. K. Grams

Bavariaring 4, Postfach 2024I 8000 München 2

Tel.: 089-539653 \ Telex: 5-24845 tipat Telecopier: O89/537377 cable: Germaniapatent Münch

7. Januar 1983 DE 2687

case GM/SP.66340 Roland Bei

Grenoble, Frankreich

und

Thierry Bauchon
Valbonnais, Frankreich

Verfahren und Vorrichtung zur Darstellung sinusförmiger

Größen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Sichtbarmachung bzw. Anzeige und Messung sinusförmiger Größen gemäß der sogenannten Fresnel-Darstellung.

Es ist bekannt, eine derartige Größe wie beispielsweise eine elektrische Wechselspannung durch die Projektion eines sich um seinen Ursprung drehenden und in seiner Länge der Amplitude dieser Größe prportionalen Vektors auf eine feste Achse darzustellen. Gemäß der Fresnel-Darstellung werden die den fraglichen Größen entsprechenden verschiedenen Vektoren in derjenigen Lage abgebildet, die sie zu einem vorbestimmten Periodenzeitpunkt einnehmen. Dies ermöglicht das Ablesen aller gewünschten Parameter. Insbesondere kann ein Bezugsvektor vorgegeben werden, der gewissermaßen als Uhr bzw. Referenzzeitgeber dient, und auf diesen die Lage jedes anderen Vektors durch Messung des jeweiligen Winkels der Phasenabweichung, d.h. des Phasenwinkels bezogen werden.

ORIGINAL

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Dresdner BanK (Mönchen) Kto. 3 939 844 Bayer. Vereinsbank (München) Kto. 508 941 Postecheck (München) KIa 670-43-1

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Zwar ermöglichen die derzeit auf dem Gebiet der Elektronik und der Informatik verfügbaren Mittel die Verwirklichung einer entsprechenden Darstellung, erfordern jedoch die Verwendung kostenaufwendiger Datenverarbeitungsanlagen, die zudem mit geeigneten Peripheriegeräten ausgestattet 8*ein müssen.
10

Demgegenüber wird mit der Erfindung ein Verfahren geschaffen, das für diesen Zweck die Verwendung einer einfachen und ohne weitere Zusatzgeräte auskommenden Vorrichtung ermöglicht.
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Erfindungsgemäß wird ein Abtastvektor vorgegeben, der sich im Gegensinn zum Bezugsvektor mit der selben Geschwindigkeit wie dieser dreht und der zu einem vorbestimmten Zeitpunkt, vorzugsweise zum Zeitpunkt t = 0, in eine Richtung orientiert ist bzw. in diese zeigt, die derjenigen des Bezugsvektors diametral entgegengesetzt ist. Weiterhin wird der Moment bestimmt, in dem eine der anzuzeigenden Größen ein Maximum, vorzugsweise das positive Maximum durchläuft und auf dem Bildschirm einer Kathodenröhre der Wert dieser Größe in derjenigen Richtung angezeigt, die nun bzw. zu diesem Zeitpunkt die Richtung des Abtastvektors ist.

Die Erfindung und die mit ihr erzielbaren Vοrtei 1 e werden "0 nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.

Fig. 1 veranschaulicht die vektorielle Darstellung einer

sinusförmigen Größe,
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Fig. 2 zeigt den darstellenden Vektor und den Bezugsvektor zu demjenigen Zeitpunkt, in dem der Bezugs

vektor ein positives Maximum durchläuft,

Fig. 3 veranschaulicht zwei bemerkenswerteuzw. besondere Lagen des die betrachtete Größe darstellenden Vektors, des Bezugsvektors und eines sich im Gegen

sinn zum Bezugsvektor drehenden Abtastvektors,

Fig. 4 zeigt den allgemeinen Aufbau der erfindungsgemaßen

Vorrichtung,
15

Fig. 5 zeigt den Verlauf des Produkts aus der anzuzeigenden Größe und einem HiIfswellensignal, das aus Dreiecksimpulsen erhöhter Frequenz besteht und die Modulation der Größe zur Sicherstellung der Anzeige erlaubt,

Fig. 6 veranschaulicht eine Aufeinanderfolge von mehreren aufeinanderfolgenden Größen mit unterschiedlichen Amplituden und Phasenlagen entsprechenden Dar-Stellungen gemäß Fig. 5.

Zur Festlegung der Grundgedanken ist in Fig. 1 ein eine elektrische Spannung darstellender Vektor OU gezeigt, der "^ vom Ursprung 0 des Kartesischen Koordinatensystems X'-X, Y'-Y ausgeht und sich um diesen Punkt mit einer Geschwindigkeit cJ dreht, wie es durch einen Pfeil angedeutet ist. Dieser Vektor ist im Koordinatensystem durch die folgenden

Gleichungen festgelegt:
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Oy = Uo sin (tot + f ) Ox = Uo cos ( cot + Y )

Der Wert Uo entspricht dem Maximum bzw. der Amplitude der Spannung und wird durch die Länge des Vektors getoäß einem vorbestimmten Maßstab dargestellt. Die Schwingung oder Winkelgeschwindigkeit wird in der jeweils interessierenden Schaltung, dem Gerät oder dem Netz als konstant angenommen Die Zeit t ist durch Bezugnahme auf eine Referenzzeit bzw. einen Referenzzeitgeber definiert. Die Phasenabweichung bzw. der Phasenwinkel / ist auf einen Vektor bezogen, der sich synchron mit diesem Zeit- bzw. Taktgeber dreht und der folglich als Bezugsvektor bezeichnet werden kann.

In Fig. 2 ist dieser Bezugsvektor OR unter Ausrichtung mit der Y-Achse nach oben weisend dargestellt. Der Vektor OU ist um den Winkel ¥ nach hinten bzw. in nacheilender Richtung verschoben. Unter diesen Bedingungen kann der Vektor OU als vollständig die Spannung U definierend betrachtet werden. Die zugrundegelegte Übereinkunft bzw. Definition besteht somit darin, daß der darstellende Vektor ou demjenigen Augenblick entspricht, in dem der Bezugsvektor OR sich in derjenigen Lage befindet, die dem positiven Maximum der von ihm dargestellten sinusförmigen Größe R = Ro sin CJ t entspricht. Wohlgemerkt sind auch andere Festlegungen wie z.B. jene möglich, daß der Augen-

^O blick betrachtet wird, in dem der Bezugsvektor OR unter Ausrichtung mit der X-Achse nach rechts ausgerichtet ist (Periodenbeginn mit t = 0 + 2 7Γη/<*3 ). In jedem Fall wird bei einmal getroffener Festlegung der Bezugsvektor OR nutzlos und kann nicht mehr bei der Anzeige des oder der ande-

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ren Vektoren abgebildet werden.
5

Das erfindungsgemäß angestrebte Ziel besteht darin, den oder die Vektoren wie beispielsweise den Vektor OU auf einem Kathodenschirm bzw. dem Bildschirm einer Kathaden-

röhre in Erscheinung treten zu lassen bzw. anzuzeigen. 10

Hierzu wird ein Abtastvektor OB (Fig. 3) mit konstanter Länge verwendet, der zum Zeitpunkt t = (0 + 2JTn/cO ) mit der X-Achse nach links weisend und damit entgegengesetzt zum Bezugsvektor ausgerichtet ist, der im Gegensatz hier_zu nach rechts weist. Der Abtastvektor dreht sich hierbei mit der Geschwindigkeit -tO .

Da in Fig. 3 der Zeitpunkt t = 0 betrachtet wird, ist der Vektor OU gemäß Fig. 2 nun um den Winkel ^p - bezogen allerdings nicht mehr auf OY, sondern nunmehr auf OX - verschoben (in Fig. 3 ist die Annahme getroffen, daß der Winkel Y negativ ist, was einer Verschiebung nach hinten bzw. in nacheilender Richtung entspricht). Um zu demjenigen Zeitpunkt zu gelangen, in dem die dargestellte Größe

²^ U ihr positives Maximum (Lage OUl) annimmt,, muß sie sich algebraisch um den Winkel ( 7Γ/2 -ψ ) drehen, was einem Absolutwert von ( 7£"/2 + Ψ ) in der Fig. entspricht. Während dieser Zeit hat sich der Abtastvektor OB im Gegensinn um denselben Winkel gedreht und befindet sich bei OBl. Er ist dabei um den Winkel f(Absolutwert) bezüglich der Halbachse OY im Gegensinn - bezogen auf den durch den Pfeil Wt angezeigten normalen trigonometrischen Sinn -, d.h. nach hinten bzw. in nacheilender Richtung verschoben.

Ein Vergleich mit Fig. 2 zeigt auf einen Blick, daß er 35

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exakt diejenige Orientierung bzw. Lage einnimmt, die der Vektor OU bei der Fresnel-Dnrstellunq zum Zeitpunkt t =

7Z/2t£ besitzt. Damit entspricht die Winkellage des Abtastvektors OB zum Zeitpunkt, in dem der darstellende Vektor OU die Halbachse OY durchläuft, identisch derjenigen, cfie der Vektor OU bei der Fresnel-Darstellung haben muß.

Vorstehend wurde angenommen, daß sich der Vektor OU zum Zeitpunkt 0 im vierten Quadranten des trigonometrischen Kreises befindet. Es ist jedoch leicht nachzuweisen, daß

man zum selben Ergebnis gelangt, wenn er sich in einem 15

der drei anderen Quadranten befindet.

Gemäß einem ersten Merkmal der Erfindung wird demzufolge der Durchgang der darzustellenden Größe I) durch ihren positiven Maximalwert OUl ermittelt und zur Anzeige des diese 20

Größe darstellenden Vektors OU diejenige Halbgerade bzw. derjenige Strahl verwendet, auf dem sich zu diesem Zeitpunkt der Abtastvektor (Lage OBl) befindet.

Gemäß einem zweiten Merkmal der Erfindung wird zur Ver-25

wirklichung dieser Anzeige die betrachtete Größe oder

Spannung U mit einer Hilfswelle bzw. einem Hilfssignal moduliert, das aus einer Reihe von Impulsen derselben Polarität besteht und eine ausreichend hohe Frequenz aufweist, um einerseits auf dem Bildschirm der verwendeten 30

Kathodenröhre einen optisch kontinuierlichen Eindruck hervorzurufen und andererseits unter Berücksichtigung der Bilddefinition bzw. -Auflösung auf dem Bildschirm eine Vernachlässigbarkeit der Periode der Hilfswelle zu erreichen,

Weiterhin werden die Komponenten des Abtastvektors gebildet 35

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und diese vor dem Anlegen an die Röhren-Ablenkplatten mit der derart modulierten Spannung U multipliziert. Schließlich wird die Röhre sehr kurzzeitig in demjenigen Augenblick beleuchtet, in dem die Spannung oder Größe L) ihr positives Maximum durchläuft.

Somit erscheint unter diesen Bedingungen auf dem Bildschirm eine Reihe von Linien, die praktisch ineinander übergehen und dabei einen einzigen Vektor dastellen, der im gewünschten Winkel orientiert ist.und dessen Länge proportional der darzustellenden Größe ist (wobei natürlieh vorausgesetzt ist, daß die Hilfswelle konstante Amplitude besitzt).

Sollen, wie dies sehr häufig der Fall ist, gleichzeitig mehrere Größen in Vektordarstellung angezeigt werden, wird ein Kommutier- oder Umschaltsystem vorgesehen, das die aufeinanderfolgende Abbildung der Größen auf dem Bildschirm mit einem Abstand bewirkt, der zum Vermeiden jeglichen unzulässigen Blinkens ausreichend ist.

in der Fig. 4 ist die Gesamtheit der Schaltkreise bzw. der Schaltungsaufbau dar in der vorstehend erläuterten Weise arbeitenden erfindungsgemäßon- Vorrichtung schematisch dargestellt.

Mit dem Bezugszeichen 1 ist ein Bezugszeitqeber bezeichnet, der dem Bezugsvektor OR gemäß Fig. 3 entsprechende sinusförmige chronometrische bzw. Zeitsignnle abgeben kann, Der Ausgang 2 des Referenzzeitgebers ist mit einem Eingang 3 einer Phasenschieberschaltung 4 verbunden, die

: : :" -\ \ Ί · Γ!. 130039Ί

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hiervon die beiden Komponenten des Abtastvektors OB ableitet, wobei folgende Gleichungen gelten:

y = Bo sin (O t
χ = -Bo cos co t

(hierbei bezeichnet Bo einen konstanten Wert) 10

Die Vektorkomponenten werden über Ausgänge 5 und 6 abgegeben und entsprechenden ersten Eingängen 7 bzw. 8 zweier Multiplizierschaltungen 9, 10 zugeführt, an deren zweiten Eingängen 11 bzw. 12 im weiteren Text näher erläuterte Signale anliegen. Ausgänge 13 und 14 der Multiplizierschaltungen 9 und 10 sind mit den jeweiligen Eingängen 15 und 16 zweier Verstärker 17 bzw. 18 verbunden, deren Ausgänge 19 bzw. 20 mit Ablenkplatten 21 und 22 einer Anzeige-Kathodenröhre 23 gekoppelt sind.

Die den gemäß der Fresnel-Darstellung auf dem Bildschirm der Kathodenröhre 23 darzustellenden Größen entsprechenden Signale gelangen über Vielfachleitungen 24 zum Eingang 25 einer Verarbeitungsschaltung 26, die hieraus die darzu-

^5 stellenden Spannungen ableitet und diese über ihren Ausgang 27 an einen Eingang 28 einer Kommutier- bzw. Umschalt-Schaltung 29 mit mehreren Eingängen abgibt, die sie ihrerseits über ihren Ausgang 30 nacheinander ausgibt. Der Ausgang 30 ist mit einem Eingang 31 einer Trigger- bzw. A u s -

^O löseschaltung 32 verbunden, deren Ausgang 33 mit einem Einganq 34 einer Anzeigesteuerschaltung 35 gekoppelt ist. Der Ausgang 36 der Anzeigesteuerschaltung 35 ist mit dem Wehnelt-Zylinder 37 der Kathodenröhre 23 zur Steuerung

von deren Beleuchtung verbunden.
35

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Weiterhin ist ein HiIfswellengenerator 38 vorhanden, der zur Abgabe einer Impulsreihe mit einer Frequenz geeignet ist, die, wie vorstehend bereits ausgeführt, im Vergleich mit derjenigen der anzuzeigenden Größen relativ hoch sein muß. In der Praxis hat sich eine Frequenz von 36 kHz im üblichen Falle der Darstellung von Größen mit einer Frequenz von 50 Hz als zufriedenstellend erwiesen, jedoch ist dieser Wert keinesfalls als kritisch anzusehen und könnte innerhalb eines Grenzbereichs, in dem dies nicht zu parasitären Induktivitäten, Induktivitäts- oder Kapazitätserscheinungen und dergleichen führt, auch weitaus höher liegen.

Der Ausgang 39 des Hilfswellen- oder HiIfssignalgenerators 38 ist mit einem ersten Eingang 40 einer Multiplizierschaltung 41 verbunden, deren Ausgang mit den zweiten Eingangen 11 und 12 der bereits vorstehend erwähnten Multiplizierschaltungen 9 und 10 verknüpft ist. Der Klarheit halber wird die Multiplizierschaltung 41 im folgenden als erste Multiplizierschaltung bezeichnet, während die die Ausgangssignale der ersten Multiplizierschaltung 41 empfangenden Multiplizierschaltungen 9 und 10 als zweite Multiplizierschaltungen bezeichnet werden.

Der zweite Eingang 43 der ersten MuItiplizierschaltung,41 ist mit dem Ausgang 30 der Kommutier-Schaltung 29 verbunden.

Der Referenzzeitgeber 1, der theoretisch eine vollständig unabhängige Einrichtung sein könnte, ist vorzugsweise mit

der Eingangs-Verarbeitungsschaltung 26 zum Empfangen eines 35

***r W ν« * tr * ^_- ^₄

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von dieser abgegebenen Signals verbunden, das einer als 5

BasisgröGe herangezogenen Größe der anzuzeigenden Größen wie beispielsweise der Spannung im Fall der Untersuchung netzgespeister Vorrichtungen, Maschinen oder dergleichen entspricht. Zu diesem Zweck weist die Verarbeitungsschaltung 26 einen Hilfsausgang 44 auf, der mit einem Eingang 45 des Referenzzeitgebers 1 verbunden ist.

Nachstehend wird die Arbeitsweise der Vorrichtung beschrieben .

Der Referenzzeitgeber 1 gibt an die Phasenschieberschaltung 4 Referenzzeitsignale ab, die er in dem in Fig. 4 dargestellten Fall von einem der über die Vielfachleitungen 24 ankommenden Eingangssignale ableitet. Die Phasenschieberschaltung wandelt diese in die beiden vor-

stehend erwähnten Komponenten mit

y = Bo sin ui t
χ = -Bo cos C uA t)

um. Der Referenzzeitgeber 1 und/oder die Phasenschieberschaltung 4 weisen selbstverständlich sämtlich geeignete Filter- und Regelschaltungen zum Unterdrücken eventuell auftretender Harmonischer und zum Sicherstellen, daß der

durch die beiden vorstehend erwähnten Komponenten defi-30

nierte Abtastvektor OB stets konstante Länge und darüberhinaus korrekte Phasenlage besitzt, das heißt, daß er zum Wert bzw. Zeitpunkt O dem gewünschten Bezugsvektor OR gerade entgegengesetzt ist (beispielsweise^, daß seine Ordi-

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nate y zum Zeitpunkt O des Referenzzeitgebers exakt zu ° wird); auf.

Weiterhin gibt der Hilfswellengenerator 38 an den Eingang 40 der Multiplizierschaltung 41 Impulse hoher Frequenz

(■beispielsweise, wie vorstehend erläutert, 36 kHz)ah. 10

Die Eingangs-Verarbeitungsschaltung 26 empfängt ihrerseits über die Vielfachleitungen bzw. Leitungen 24 den in Vektordarstellung auf dem Bildschirm anzuzeigendenunterschiedlichen Größen entsprechende Signale und verarbeitet jede bzw. jedes durch Umwandlung in eine darstellende bzw. darstellbare Spannung?beispielsweise unter Zuhilfenahme von Abspanntransformatoren, Strom-/Spannungstransformatoren usw., wobei jede relative Phasenverschiebung sorgfältig vermieden wird. Diese Spannungen gibt sie an die Kommutierschaltung 29 ab, de jede einzelne dieser Snannungen im gewünschten Augenblick aufeinanderfolgend dem zweiten Eingang 43 der ersten Multiplizierschaltung 41 zuführt. Betrachtet man eine hiervon, beispielsweise die Spannung U gemäß den Fig. 1 bis 3 und trifft hierbei die Annahme, daß diese eine Eingangsgröße G darstellt, so läßt sich folgende Gleichung aufstellen:

U = kG sin ( O t - Y)

^ow Damit tritt am Ausgang 42 der ersten Multiplizierschaltung ein zahnförmiges Signal auf, das aus einer Impulsreihe besteht, deren Einhüllende bis auf eine Konstante der anzuzeigenden Spannung U entspricht.

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In Fig. 5 ist der allgemeine Verlauf dieses Signals dargestellt, wobei angenommen ist, daß die Hilfswelle dreieckförmig verläuft, und wobei deren Periode bezüglich derjenigen der Spannung U zur besseren Lesbarkeit der Zeichnung absichtlich .übertrieben dargestellt ist (im

Vergleich von 36 kHz mit 50 Hz würden sich die die Drei-IO

ecke darstellenden einzelnen Linien nicht mehr voneinander unterscheiden lassen).

Fig. 6 zeigt eine derjenigen nach Fig. 5 ähnliche Ansicht, jedoch zur Darstellung modulierter Signale, die mehreren

aufeinanderfolgenden Größen I, II, III mit unterschiedlichen Amplituden und Phasenlagen entsprechen, in sehr viel kleinerem Maßstab. Für die Größe I tritt das Signal auf, nachdem der Bezugsvektor.die Achse OY durchlaufen hat, so daß demzufolge der Phasenwinkel *f. negativ (nacheilend) ist. Für die Größe II ist der Phasenwinkel f„ geringfügig positiv. Bezüglich der Größe III ist der Phasenwinkel ^, ebenfalls positiv, während jedoch bedeutsamer ist, daß die Amplitude gering ist. Da der Phasenwinkel ΊΡ sich dem Wert 27Γ annähern kann, muß die Kommu-

tierscha Itung 29 im Stande sein, jede Spannung während eines Zeitintervalls aufrechtzuerhalten, das ausreichend groß ist, um sicherzustellen, daß der zugehörige darstellende Vektor OY erreichen bzw. dort auftreten kann.

Das somit von der ersten Multiplizierschaltung 41 abgegebene zahnförmige Signal wird den zweiten MuItiplizierschaltungen 9 und 10 zugeführt und dort mit jeder bzw. jeweils einer der sinusförmigen Komponenten des Abtastvektors OB multipliziert. Da die Amplitude dieser Kompo-

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nenten konstant ist, besitzt das ^y°n den Multiplizierschaltungen 9 und 10 abgegebene Signal eine entsprechende Hüllkurve gemäß nachstehenden Gleichungen:

y = B sin tot χ U sin («t + *f ) χ A χ k
• x = B cos Ot χ U cos (Ot + f ) χ Α xK
10

A bezeichnet hierbei die Amplitude der Hilfswelle, während k eine von den Multiplizierschaltungen abhängende Proportionalitätskonstante bezeichnet.

!5 Die von der Kommutierschaltung 29 abgegebene Spannung L) wird weiterhin gleichermaßen der Trigger- bzw. Auslöseoder Freigabeschaltung 32 zugeführt, die Einrichtungen zum Ermitteln desjenigen Zeitpunkts, in dem diese Spannung ihr positives Maximum durchläuft, und zum hierauf

*® erfolgenden Konditionieren bzw. Aktivieren der Anzeigesteuerschaltung 35 aufweist. Die Anzeigesteuerschaltung 35 gibt hierbei an den Wehneltzylinder 37 der Kathodenröhre 23 einen Leucht- bzw. Beleuchtungsimpuls ab, dessen Dauer zumindest einer Periode der Hilfswelle bzw. des

Hilfssignals und vorzugsweise aus Sicherheitsgründen bzw. für eine gesicherte Messung zumindest zwei Perioden beträgt. Während der Dauer des Be leuchtungsimpulses zeichnet die Kathodenröhre auf dem Bildschirm Modulationsimpulse auf, die sich im Bereich des Maximums bzw. der Lage des

^ow Vektors OB gemäß Fig. 3 befinden. Da die Modulationsimpulse bereits die Spannung U - die mit. zwei Konstanten, nämlich der Amplitude der Hilfswelle und der Länge des. Abtastvektors, multipliziert ist - darstellen und da diese

weiterhin einander derart angenähert sind, daß sie tat-35

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sächlich eine einzige Linie bilden, ist hiermit die g e wünschte Anzeige gut realisiert.

Dia Auslöseschaltung 52 (oaer die Anzeigesteuerschaltung 35) ist derart ausgelegt, daß sie der Kommutierschaltung 2*9 für deren Übergang zur nachfolgenden Größe ein Anzeigebeendigungssignal zuführt, wie dies in Fig. 4 durch eine mit dem Bezugszeichen 46 bezeichnete unterbrochene Linie angedeutet ist. Die Funktionsweise der Kommutierschaltung 29 ist somit sichergestellt, was die eigentliche Kommutierung bzw. Umschaltung selbst anbelangt. Im übrigen weist die Kommutierschaltung 29 weiterhin einen Detektor zum Ermitteln des Nulldurchgangs der neuen bzw. nun betrachteten Größe oder Spannung U, auf die nunmehr umgeschaltet worden ist, auf, der das Auftreten dieser Größe am Ausgang 30 erst ab demjenigen Zeitpunkt erlaubt, in (j_em diese Spannung im ansteigenden Sinn durch den Wert Null läuft, d.h. erst ab Beginn des ersten Viertels der Periode. Die erste Multiplizierschaltung 41 arbeitet daher nur während des besagten ersten Viertels auswertbar, da sie während der übrigen Zeit die vom HiIfswellengenerator 38 abgegebene Hilfswelle mit dem Wert 0 multipliziert. Hieraus erklärt sich auch, weshalb in Fig. 5 die den won der ersten Multiplizierschaltung 41 abgegebenen Dreieckimpulsen entsprechenden Linien erst mit dem Nulldurchgang des profilierenden bzw. umhüllenden Sinussignals

^O beginnen.

Der vorstehend beschriebene Detektor kann durch eine Triggerschaltung gebildet sein, die Rechteckimpulse abgibt,

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Zur Abgabe eines Aktivierungssignals an die Anzeigesteuer-5

schaltung 35 bei Erreichen des positiven Maximums durch die Spannung U muß die Auslöseschaltung 32 offensichtlich eine Einrichtung zum Ermitteln des Zeitpunkts dieses Erreichens bzw. Ereignisses aufweisen. Hierzu kann man sich

d'ie Tatsache zunutze machen, daß die Kommutierschaltunq 10

29 der Auslöseschaltung 32 die anzuzeigende Spannung U erst mit Beginn des ersten Periodenviertels dieser Spannung zuführt. Sobald diese Spannung auftritt, erregt ein in der Auslöseschaltung 32 vorhandener Elementarschaltkreis eine Verzögerungsschaltung, die zum Zählen eines Viertels der Periode der besagten Spannung U eingestellt ist und die bei Ablauf dieses Zeitintervalls die Erzeugung des der Anzeigesteuerschaltung 35 zugeführten Signals bewirkt. Die entsprechende Verbindung ist in Fig. 4 durch

eine unterbrochene Linie 47 darqestellt. Darüberhinaus 20

können bei Veränderungen der Periode der Bezugsgröße auf die Verzögerungsschaltung einwirkende Mittel vorhanden sein.

Die Nachleucht dauer des Schirms der Kathodenröhre muß ~

wohlgemerkt derart gewählt sein, daß die Bilder der verschiedenen Vektoren nicht in einer den Betrachter störenden Weise blinken. Da die Größen aufeinanderfolgend angezeigt werden, hängt die vorzugebende Nachleuchtdauer von deren maximalen Anzahl ab.

Die Erfindung ermöglicht somit die Schaffung bzw. den Einsatz einer selbstständigen unabhängigen Vorrichtung, die ohne das Erfordernis einer Datenverarbeitungsanlage die vektorielle Anzeige einer Reihe von Größen gemäß der

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Fresnel-Darstellung sicherstellt.
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Selbstverständlich kann die vorstehend beschriebene Vorrichtung zahlreiche Abänderungen erfahren. So kann z.B. das Erfordernis einer besonderen bzw. eigenen Kathodenröhre entfallen, wenn sie direkt mit einem vorhandenen Oszilloskop verbunden wird. Vorteilhaft kann die Kommutierschaltung derart ausgelegt sein, daß sie nicht verwendete bzw. belegte Eingänge überspringt. Ebenso ist es möglich, daß die Multiplizierschaltungen nur während der Beleuchtung der Kathodenröhre 23 arbeiten, indem sie entweder durch das von der Anzeigesteuerschaltung 35 abgegebene Signal gesteuert oder ihnen nur während dieser Zeit das Signal von 4¹ zugeführt wird.

Eine besonders hervorzuhebende Variante besteht insbeson- ^O dere darin, daß eine Kathodenröhre mit Farbwiedergabemöglichkeit verwendet und die Kommutierschaltung dergestalt vorgesehen bzw. ausgelegt wird, daß die verschiedenen Größen auf dem Bildschirm in unterschiedlichen Farben angezeigt werden. Zu diesem Zweck ist es möglich, der Kommutierschaltung und jedem ihrer Eingangswege bzw. Eingänge ein Farbbestimmungselement zuzuordnen, das der Kathodenröhre über ein geeignetes Tor bzw. eine geeignete Torschaltung F. I ein besonderes Farbsignal zuführt, wenn der besagte bzw. zugehörige Eingang an die Nutz- bzw. Aus-"^ wertungsreihenfο 1 ge kommt.

Die vors tehonde Resehrπibung soll lodiqlirh beispielhaft die Erfindung verdeutlichen und deren Umfang keinesfalls beschränken. Der Erfindungsbereich wird auch bei Ersatz 35

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der beschriebenen Ausführungsdetails durch alle anderen Äquivalente nicht verlassen.

Zur Darstellung einer periodischen Größe U = Uo sin <A t gemäß der sogenannten Fresnel-Darste 11ung, bei der als Bezugsgröße ein sich im positiven Sinn drehender Bezugsvektor OR,wie beispielsweise die Uersorgunqsspannunq,eingesetzt wird, wird ein Abtastvektor OB mit konstanter Vektorlänge herangezogen, der sich mit der selben Geschwindigkeit, jedoch im Gegensinn dreht und zum Zeitpunkt t = 0 dem Bezugsvektor OR ' diametra 1 entgegengesetzt orientiert ist. Weiterhin wird die Amplitude Uo der Größe U gemessen, insbesondere, indem der Momentanwert dieser Größe zu demjenigen Zeitpunkt bestimmt wird, in den diese ihr Maximum (Vektor OUl) durchl auf t, und der auf diese Weise gemessene Wert auf den Strahl OBl bezogen, auf dem sich der Abtastvektor zu demjenigen Zeitpunkt befindet, j._nderri die Größe U exakt ihr positives Maximum bei (OUl) annimmt. Hierbei wird nachgewiesen, daß die auf OY bezogene Abweichung von (OBl) exakt dem Phasenwinkel f der Größe U bezogen auf den Bezugsvektor entspricht. In der Praxis wird (OBl), der eine bekannte konstante länge besitzt, mit (OUl) und mit einer HiIfsspannung mit relativ stark erhöhter Frequenz multipliziert, und die Kathodenröhre für ein sehr kurzes Zeitintervall belichtet, wenn (OB) sich bei (OBl) befindet, womit eine exakte Darstellung der Größe U erzielbar ist.

Claims (1)

1. T¹ D ·■ if~ ■"' ■'- -" Patentanwälte und

   IEDTKE — DUHLING — TONNE : · Vertreter beim EPA

   ^_x -^ Λ^ Dipl.-Ing. H. Tiedtke

   GrUPE - PeLLMANN - fclRAMS Dipl.-Chem. G. Bühling

   Dipl.-Ing. R. Kinne Dipl.-Ing. R Grupe Dipl.-Ing. B. Pellmann Dipl.-Ing. K. Grams

   Bavariaring 4, Postfach 202' 8000 München 2

   Tel.: 089-539653 Telex: 5-24845 tipat Telecopier: O 89 / 537377 cable: Germaniapatent Münc

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   case GM/SP 66340

   Patentansprüche

   1.j Verfahren zur Anzeige von periodischen Größen gleicher Frequenz auf dem Schirm einer Kathodenröhre in der Form von Vektoren, die bezüglich eines Bezugsvektors mit Phasenlage Null zweckmäßig um ein gemeinsames Zentrum orientiert sind, gemäß der sogenannten Fresnel-Darsteilung, dadurch gekennzeichnet,

   dnö ein Abtastvektor vorgesehen wird, der sich im Gegensinn zum Bezugsvektor mit derselben Geschwindigkeit wie dieser dreht und diesem zu einem vorbestimmten Zeitpunkt diametral entgegengesetzt orientiert ist,

   daß derjenige Moment bestimmt wird, in dem die darzustellende Größe eines ihrer Maxima durchläuft,

   daß der Wert dieser Größe zu diesem Zeitpunkt gemessen wird und

   daß auf dem Schirm in der Richtung, die der Abtastvektor zu diesem Zeitpunkt einnimmt, ein Vektor angezeigt wird, dessen Länge proportional dem auf diese Weise ermittelten Wert ist.

   2. Verfahren nach Anspruch J, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Zeitpunkt, in dem der Bezugsvektor

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   Dresdner Bank (München) KIo. 3 939 844 Bayer. Vereinsbank (München) KIo. 503 941 Postscheck (München) KIo. 670-43-0

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   und der Abtastvektor einander diametral entgegengesetzt orientiert sind, mit dem Zeitpunkt t = 0 + 2 TCn/co zur Übereinstimmung gebracht wird.

   3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung des Zeitpunktes, in dem die anzuzeigende Größe eines ihrer Maxima durchläuft, zunächst der Durchgang dieser Größe durch den Wert 0 ermittelt und anschließend ein Wartezeitintervall gezählt wird, das einem Viertel der normalen Periodendauer der betrachteten Größe entspricht.

   4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Größen, deren Perioden bzw. Periodendauer nicht ausreichend genau konstant ist, Mittel zum Korrigieren des Wartezeitintervalls vorgesehen werden.

   5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung der Anzeige des die betrachtete Größe darstellenden Vektors zu demjenigen Zeitpunkt, in dem die betrachtete Größe eines ihrer Maxima durchläuft, und in derjenigen Richtung, die der Richtung des Abtastvektors zu diesem Zeitpunkt entspricht, die Komponenten des Abtastvektors gemäß den der Kathodenröhre entsprechenden beiden Koordinatenachsen erzeugt werden, daß jede der Komponenten einerseits mit dem gemessenen Wert der anzuzeigenden Größe im betrachteten Augenblick und andererseits mit einer aus einer Impulsreihe gleichen bzw. eines Vorzeichens bestehenden IILlfswelle multipliziert wird, deren Frequenz ausreichend groß ist, damit während der der gewünschten Feinheit der Bildauflösung entsprechen-

   BAD ORIGINAL

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   den Abtastzeit für die Linien auf dem Schirm der Kathodenröhre zumindest ein vollständiger Impuls der Impulsreihe au ftritt, und

   daB die Röhre zu demjenigen Zeitpunkt, in dem die anzuzeigende Größe das gewählte Maximum durchläuft, während eines Zeitintervalls illuminiert bzw. beleuchtet wird, das zur Erzielung eines die genannte Auflösung aufweisenden Bilds ausreichend kurz ist.

   6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Multiplikation nur während des Wartezeitintervalls durchgeführt wird, das dem Durchgang der anzuzeigenden Größe durch den Wert Null folgt.

   7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Multiplikationen im wesentlichen nur während des Zeitintervalls der Beleuchtung der Kathodenröhre durchgeführt werden.

   8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß für die anzuzeigende Größe der NuIldurchgang in ansteigender Richtung und das diesem folgende positive Maximum gewählt werden.

   9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die gleichzeitige Anzeige 'mehrerer Größen gewünscht

   ^QU ist, dadurch gekennzeichnet, daß Kommutier- bzw. Umschalteinrichtungen verwendet werden, die beim Empfang der alle diese Größen darstellenden Signale diese aufeinanderfolgend für die Messung, die Ermittlung und die Multiplikation verwendeten Einrichtungen zuführt.

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   10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, 5

   daß die Kommutiereinrichtungen den zur Ermittlung des Nulldurchgangs und des Maximums der zu messenden Größe verwendeten Einrichtungen untergeordnet bzw. von diesen gesteuert werden.

   11. Vorrichtung zur Anzeige von perioden Größen gleicher Frequenz in der Form von Vektoren, die zweckmäßigerweise bezüglich eines Bezugsvektors mit Phasenlage Null um einen gemeinsamen Mittelpunkt orientiert sind, gekennzeichnet durch Einrichtungen zur Durchführung des Ver-

   fahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

   BAD ORIGINAL 35