Способ и устройство для управления записью быстро протекающих процессов при помощи осциллографа

Номер патента: 45355

Автор: Городинский

ZIP архив

Текст

вления записьО 11 ОЩИ ОСЦИЛЛ некого, заявленн .161267), ковано 31 декабря упра ри и Город пер ю быстро ографа,ому 21 янва ства дляроцессов и ьству И, А, года (спр. свидетельства 1935 года. опуб выдаче авторского устройства дл щих электричес осциллографов дают возможн коростях пере ой бумаги до 1 сцилской льно я ее(271) Существующиея записибыстро протекаю ких процессов по типу в большинстве случаев ость регистрации при с ме щениясветочу вствительн 0 метровв секунду,В современной технике эти скоростиуже являются недостаточными. В литературе имеются указания на необходимость получения значительно ббльшихскоростей записи, особенно при исследовании различных не электрическихвеличин (например работы двигателейвнутреннего горения, полета пуль иснарядов и т. и.),По существу, с электрической (собственная частота гальванометра олографа), оптической и фотографичесторон вполне возможно значитеповысить скорость съемки, доводдо 100 метров в секунду и выше.Однако, в значительной степени препятствием к увеличению скорости съемкиявляется механика управления съемочным устройством, которая даже при;ч . технически освоенных скоростях - порядка до 10 м/сек. уже создает рядсерьезных затруднений.- =-:,:"-: Практикой выработан ряд методов,дающих возможность автоматически со=. гласовать нужный момент исследуемого" процесса с моментом съемки, но все эти ВО ИА ИЗОБРЕТ(НИ методы по существу пригодны для сравнительно малых скоростей, так как требуют определенной затраты времени для приведения их в действие.Можно указать, что даже при скорости порядка 10 м,сек, осциллограмма в 20 - 30 см длиной соответствует 0,02 - 0,03 сек. Понятно, что в этом случае не только не приходится говорить о возможности ручного управления съемкой, но и существующие механические устройства также становятся мало пригодными. Так например, устройства с перематывающейся с одного ролика на другой фотолентой пригодны лишь для скоростей порядка 3 - 4 м/сен так как при больших скоростях лента рвется. При необходимости достижения больших скоростей ленту (вернее отрезок ее) надеваютна цилиндрический барабан, который может быть приведен в быстрое вращение, В этом случае достижимые скорости определяются лишь прочностью материала барабана и его уравновешенностью относительно оси вращения, но здесь возникает ряд трудностей в части управления процессами съемки. Необходим быстродействующий затвор, который пропускал бы луч света на поверхность барабана лишь во время одного оборота последнего, так как в противном случае произойдет повторная съемка осциллограммы на той же бумаге. Необходимы кроме того соотвегствующие реле, автоматически пускающие и останавливающие съемкув нужный момент, так как существующие системы механических и электромеханических затворов, равно как и реле,обладают определенной инерцией, уменьшить которую ниже 0,02 - 0,03 сек. непредставляется возможным, Между тем,это время соответствует, как указывалось выше, длительности всей осциллограммы нормальных размеров,Можно отметить, что при скоростях,приближающихся к 10 м/сек большинство затворов в осциллографах лучшихфирм, например, Сименса, практическиуже не дают надежной работы.В предлагаемом способе и устройстве для управления записью совершенно устранены все механические элементы - затвор, реле и т. и. Они заме.нены электрическим воздействием наподвижную часть гальванометра,Этим исключается одно из основныхпрепятствий в деле дальнейшего повышения скорости съемки осциллографоми достижимый предел последней определяется исключительно остальными егоэлементами (оптикой, освещением и т. и,),Осуществляется управление следующим образом. Гальванометр, включенный в цепь измеряемого тока или на.пряжения, устанавливается так, чтобыотражаемый им луч находился вне границ поля фотобумаги,В момент начала съемки на гальва.нометр подается дополнительно некоторое постоянное по направлению и постепенно меняющееся по величине напряжение. Благодаря этому луч, помимосвоего основного колебания, получаетсмещение в направлении, перпендику.лярном к направлению движения бумаги;попадая на поверхность последней, оносуществляет на ней запись по спираль.ной линии, а затем снова выходит изграниц бумаги на другую ее сторону,прекращая запись (следует отметить, чтозапись по спиральной линии применялась в одной из старых моделей осциллографа Сименса, но осуществляласьона механически, путем поворота всегогальванометра вокруг вертикальной оси,причем применение этого способа неисключало наличия механического управления, а лишь увеличивало инерцию управления всей системы, вводя новыйэлемент с дополнительной инерцией).На чертеже фиг. 1, 2, 4, б, 8 и 9изображают возможное видоизменениепринципиальных схем устройств, по которым может быть осуществлен предлагаемый способ для управления записьюбыстро протекающих процессов при помощи осциллографа; фиг. 3, 5 и 7 - со ответствующие осцилограммы.Во всех устройствах смещение светового зайчика гальванометра на поверхность бумаги осуществляется подачейпостепенно увеличивающегося постоянного напряжения, которое до началасъемки равно нулю. Однако, с тем жеуспехом может быть применен обратныйпорядок включения: луч гальванометраотводится в сторону от бумаги подачейопределенного постоянного напряжения,которое при начале съемки постепенноуменьшается.На фиг. 1 изображено устройство,пригодное для автоматического управле-ния осциллографом на расстоянии.Здесь 1 обозначает реле, включаемоена расстоянии (например, при возникновении аварии в контролируемой электрической сети). В случае ручногоуправления реле заменяется нажимнойкнопкой.При срабатывании реле 1 якорь егоосвобождает защелку диска 2, которыйпод действием закрученной спиральнойпружины приходит во вращение, Одно=.временно связанный с осью Диска кон-.такт перемещается по потенциометру б,подавая на гальванометр 7 смещающеелуч постоянное напряжение,После съемки диск взводится пово.ротом от руки обратно под защелкуреле 1,Для ускорения начала съемки частьпотенциометра б выведена наружу; таким образом, попадая на начало регу-"лируемой части потенциометра, движокначнет регулировку не от нуля, а сразу . подает на гальванометр определенное напряжение, благодаря чему луч скаФ= в = ком (И - фиг, 3) переходит на фотобумагу, а затем постепенно смещаетСя по спирали Ь, : ,. . ." ,. :- При прймейений описанного устройства запись начинается в любом мест 6.,- поверхности барабана (в момент сраба- - . -уЮф 4 Н 9 МЙтывания реле 1), В существующих типах осциллографов обычно имеется приспособление для того, чтобы независимо от момента включения съемка всегда начиналась в определенном месте (начале отрезка) фото-ленты для того, чтобы избежать разрыва осциллограммы в месте стыка начала и конца ленты на барабане.Для удовлетворения этого требованияможет быть предусмотрено второе реле 3, якорь которого несколько смещен относительно первого. Таким образом, при срабатывании реле 1, зубец диска, выйдя из-под его защелки, задерживается якорем второго реле 3.На оси съемного барабана с бумагоиукреплен вращающийся коммутатор 4, который при каждом обороте барабана замыкает цепь реле 2 в момент, когда мимо щели камеры проходит начало отрезка ленты, При этом диск будет окончательно освобожден вторым реле н съемка начнется.Описанное устройство может бытьзначительно упрощено, согласно фиг. 2, Здесь применено только одно реле 1, якорь которого в нерабочем положении удерживает диск 2 от вращения. При замыкании пусковых контактов 5 реле срабатывает лишь в тот момент, когда замкнется вращающийся коммутатор 4.При этом, как указывалось выше, съемка начнется в момент прохождения начала бумаги мимо щели фото-камеры. В остальном работа устройства протекает так же, как указано на фиг. 1.Другая видоизмененная форма выполнения подобного рода устройства изображена на фиг, 4 и б.В нем применен электромагнитныйхраповой механизм 12 по типу телефонного селектора. Между контактами указанного селектора 12 включен ряд сопротивлений, образующих потенциометр 13 по типу описанного в первом устройстве, но с регулировкой ступенями,Внешние зажимы 8 потенциометравключены в цепь батареи последовательно с обмоткой селектора 12 и коммутатора 10, укрепленного на оси врайа 1 ощегося барабана 9 фотосъемочной "камеры. При каждом обороте последнего коммутатора 1 О замыкает кон такт 11 в момент, соответствующий про. хождению начала бумажной ленты мимовотверстия камеры, Однако, вся цепь остается незамкнутой до соединения между собой контактов 15, что осуществляется при включении съемки либо от руки, либо при помощи соответствующего реле, не изображенного на чертеже.После замыкания контактов 15, съемка начинается лишь в момент касания вращающегося коммутатора 1 О и контакта 11. При этом в цепи получается кратковременный импульс тока; селектор 12 срабатывает и храповик перемещает зубчатку, а с ней коммутатор 13 на следующий контакт. На гальванометр 7 осциллографа подается напряжение одной из секций потенциометра, в результате чего луч переходит на фото-бумагу, начиная запись (фиг, 5, точка с). В дальнейшем запись производится на барабане 9 по прямой на всей его окружности. При втором замыкании контакта 10, 11 селектор переводит рукоятку потенциометра 13 на следующую секцию и соответственно луч смещается вдоль образующей цилиндра на следующую ступень (точка Й), давая затем второй ряд записи е, параллельный первому ряду. При каждом следующем обороте луч будет смещаться, давая следующую строку записи , д и т, д. до заполнения всей поверхности цилиндра по образцу осциллограммы фиг, 5.Подобная схема удобна в том случае, когда сразу заполняется вся поверхность фото-бумаги.При необходимости снятия нескольких осциллограмм на одной ленте могут получиться повторные записи на одной и той же поверхности, Так например, если запись прекратится в средней части какой-либо строчки то при последующем замыкании пусковых контактов 15 съемка может начаться в любом месте той же строчки, перекрывая прежнюю запись, так как коммутатор 13 остается в прежнем положении.Для устранения этого дефекта предлагается видоизмененная схема фиг. б. Она отличается тем, что секции потенциометра 13 подключены к контактам селектора 12 через один контакт, так что искатель селектора при своем вращении поочередно попадает то на секцию потенциометра, то на холостой контакт, Одновременно с этим на коммутаторе съемочного барабана 1 О установлень: вместо одного два контакта 1 Р и 11, второй из которых может помощью выключателя 1 б либо подключаться либо отсоединяться, подавая соответственно один либо два импульса при каждом обороте барабана.Если необходимо заснять лишь одну строчку осциллограммы, то выключатель 1 б размыкают, При этом, при окончании записи строчки получится один импульс и соответственно искатель селектора перейдет с контакта потенциометра на следующий холостой контакт и съемка прекратится.При новом замыкании пусковых контактов 15 съемка начнется лишь после соприкосновения с вращающимся коммутатором контактов 10, 11, когда селектор переведет луч на следующую строку.Таким образом, при каждом пуске съемка будет происходить на одной строке осциллограммы, а затем автоматически прекратится При каждом последующем замыкании контактов 15 будет производиться запись строки, причем каждая запись окажется автоматически смещенной относительно предыдущей вдоль образующей цилиндра, как это, при. мерно, изображено на фиг. 7.В случае необходимости беспрерывной записи по типу фиг. 5 замыкают выключатель 1 б. При этом получаются два импульса, которые будут последовательно переводить искатель на холостой контакт, а затем на следующий рабочий контакт потенциометра, и запись будет продолжаться беспрерывно.Как уже указывалось выше, съемка на вращающемся барабайе может начаться либо в определенном месте последнего, независимо от момента пуска осциллографа, либо в любом месте барабана в зависимости от момента пуска,Второй случай, очевидно, целесообразен тогда, когда нужно, чтобы съемка началась возможно скорее после включения осциллографа.На фиг. 8 приведен вариант устрой. ства, предусматривающий последний указанный случай. На оси барабана 9 фото-камеры "укреплен коммутатор 10 со значительным числом контактов,При замыкании пусковых зажимов 15замыкаются две цепи. Первая цепь: коммутатор 17 селектора 18, его обмотка,коммутатор 10, контакт П; вторая цепь:коммутатор 17 и обмотка селектора 12.Во второй цепи замыкание пусковыхзажимов вызовет импульс тока, которыйпереведет рычаг потенциометра 13 напервый рабочий контакт. На гальванометр будет подано смещающее зеркалонапряжение и луч появится на бумаге,начиная запись. Затем обмотка селектора 12 остается под постоянным током,вследствие чего дальнейшего срабатывания не происходит,В первой цепи, в то же время, будутпроисходить беспрерывные прерываниятока коммутатором 10, 11, причем прикаждом импульсе селектор 18 будет перемещать на один контакт коммутатор 17. Все контакты последйего соединены между собой, вернее образуютсплошное кольцо с одним только разрывом. Та ким образом, при переходекоммутатора с одной ступени на другуюцепь не разрывается, Число контак-.тов 11 на барабане фотокамеры равночислу ступеней селектора 18, Следовательно, когда барабан сделает с мбмента начала съемки полный оборот,рычаг коммутатора также обойдет всюокружность и, переходя с последнегоконтакта на первый, на момент раЗорвет общую цепь системы.Разрыв" тока во второй цепи вызовет срабатывание селектора 18 и перевод подвижной ручки на следующуюступень потенциометра 13. Соответственно кривая на осциллограмме сместится на следующий ряд, подобно тому,как это изображено на фиг, 5.Отличие данного устройства от приведенного выше (на фиг. 4) заключаетсяв том, что съемка начинается не в определенном месте барабана, а в любомв зависимости от момента включения,Следует отметить, что все перечисленные устройства имеют все же ряд механических приспособлений, обладающих .:;-каждый определенной инерцией, Однако, ."если, рассмотреть устройство на фиг. 3,то время запаздывания сводится к вреени срабатывания одного лишь пуско.вого реле, в то время как в обычных автоматических осциллографах время запаздывания съемки определяется суммой зайаздывания целого ряда механизмов (реле, затвор и т, п.).Ниже предлагается схема, совершенно упраздняющая необходимость каких-либо механических приспособлений. В ней использовано ламповое реле, например, по типу тиратрона, Следует оговорить, что тиратронное реле может быть использовано также и в любом из приведенных выше устройств.Принципиальная схема устройствадля автоматической записи изображена на фиг. 9, Гальванометр 7 включен в исследуемую цепь переменного тока 22.Параллельно гальванометру включена также анодная цепь тиратрона, обычно запертого соответствующим смещением на сетку, Значение смещения подби,рается таким образом, чтобы отпирание тиратрона происходило при определенном заданном отклонении напряжения контролируемой сети от ее нормального режима работы (например, в случае возникновения перенапряжения, либо, наоборот, при падении напряжения в результате короткого замыкания), . В анодную цепь тиратрона включено какое-либо приспособление, замедляющее наростание тока (например, самоиндукция, 20). Таким образом, постепенное смещение светового лучавдоль оси съемочного барабана дает запись по спи,ральной линии,Предмет изобретения.1. Способ управления записью быстропротекающих процессов, производимый на поверхности барабана по винтовой линии при помощи осциллографа, измерительная система которого обладает ., инерцией, отличающийся тем, что, .с целью получения дополнительного по - стесненного смещения светового луча "йараллельно оси барабана, в моментначала съемки на зажимы гальванометра осциллографа подают переменное напряжение от вспомогательного источника тока. 2, Прием осуществления способа по п. 1, отличающийся тем, что в цепь вспомогательного источника тока включают какое-либо замедляющее наростание тока приспособление, например, катушку самоиндукции.3, Устройство для осуществления способа по пп.и 2, отличающееся применением безъинерционного реле, например, тиратрона, анодная цепь которого служит для подачи на гальванометр смещающего напряжения, а цепь сетки - для управления на расстоянии началом фото-записи исследуемого процесса (фиг. 9).4, Видоизменение устройства по п, 3 с использованием потенциометра для подачи на гальванометр дополнительного смещающего световой луч напряжения, отличающееся применением электромагнитного храпового механизма 12 по типу телефонного селектора, между контактами которого включены части потенциометра, с целью получения многострочной записи путем последовательного смещения луча на бумагу при каждом управляющем импульсе тока, подаваемом на обмотку указанного селектора (фиг. 4, б, 8).5, Форма выполнения устройства по и. 4 с применением регулируемого потенциометра, отличающаяся тем, что подвижной контакт потенциометра снабжен заводной пружиной и удерживающей защелкой, непосредственно связанной с управляющим съемкой механизмом, например, якорем реле, с целью осуществления смещения светового луча гальванометра на фото-бумагу в момент освобождения удерживающей регулятор потенциометра защелки (фиг. 1 и 2),б. В устройствах по пп. 3 - 5 применение коммутатора, укрепленного на вращающейся оси съемного барабана, включенного последовательно в цепь управления съемкой, с целью осуществления начала съемки в определенном месте съемочного барабана независимо от момента срабатывания управляющего съемкой механизма.7. форма выполнения устройства ио п. 4, отличающаяся тем, что, с целью осуществления многострочной записи, начало которой совпадает с моментомвключенйя - управляющего механизма, в нем применен второй электромагнитный селектор 78, приводимый в действие от коммутатора О на оси съемочного барабана и предназначенный для 6 - . - ,.;,подачи при каждомполном оборотеодного либо двух импульсов в цепьобмотки селектора 12, осуществляющегопереключение секций потенциометра О

Смотреть

Заявка

161267, 21.01.1935

Городинский И. А

МПК / Метки

МПК: G01R 13/14

Метки: быстро, записью, осциллографа, помощи, протекающих, процессов

Опубликовано: 31.12.1935

Код ссылки

<a href="https://patents.su/6-45355-sposob-i-ustrojjstvo-dlya-upravleniya-zapisyu-bystro-protekayushhikh-processov-pri-pomoshhi-oscillografa.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Способ и устройство для управления записью быстро протекающих процессов при помощи осциллографа</a>

Похожие патенты