Предлагаемое устройство относится к приборам для автоматического вычерчивания характеристик катодных ламп либо получения кривой зависимости двух функционально связанных переменных электрических величин. Уже известны типы подобных устройств, в которых ось барабана регистрирующего измерительного прибора, на поверхности коего осуществляется запись, связана с движком потенциометра. Последний используется для изменения величины напряжения, подаваемого на сетку катодной лампы. Стрелка прибора включенного в анодную цепь той же лампы зачертит при этом на барабане кривую ее характеристики.
Описанные устройства предназначены исключительно для .записи (вычерчивания) кривых, в виду чего они лишены тех преимуществ, которые представляют возможность непосредственного наблюдения кривых в момент их возникновения, что имеет место при наблюдении периодически изменяющихся по времени процессов в обычных осциллографах. .
Предлагаемое, согласно изобретению, устройство дает возможность непосредственного наблюдения на экране также и характеристических кривых, предста вляющих зависимость двух электрических величин, например, катодных ламп. Как указывает автор, возможность длительного визуального наблюдения кривых
(379)
дает преимущество по сравнению с записью явлений.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что вал развертывающего изображения механизма непосредственно связан с потенциометром, плавно меняющим значение одной из исследуемых функционально связанных электрических величин.
На чертеже фиг. 1 изображает схематически форму выполнения устройства для наблюдения кривых характеристик катодных ламп; фиг. 2 и 3-формы полученных кривых; фиг. 4 и 5-аналогичные устройства, применяемые для наблюдения различных частотных характеристик например, электрических фильтров; фиг. 6-деталь устройства; фиг. 7 и 8-кривые, полученные при помощи указанного аппарата.
Основной частью прибора является какое-либо развертывающее изображение устройство, например, зеркальный барабан обычного осциллографа. Последний может быть выполнен как в виде многогранника, так и спирали Ярхимеда или другой из применяющихся форм.
С осью вращающегося зеркала связаны две контактных щетки 2, 2. Щетки эти скользят по поверхности двух неподвижно закрепленных барабанов 3 и 4, которые в развернутом виде изображены на фиг. 1. Здесь 5-исследуемая катодная лампа. Напряжение на сетку подается от батареи 6 и потенциометра 7. Последний укреплен на одном из барабанов 5, который служит для управления напряжением на сетке, второй б&рабан 4 предназначен для управления шлейфом осциллографа.
На фиг. 2 изобрджена кривая изменения тока в гальванометре осциллографа в зависимости от перемещения контакта 2 по барабанам 3 и 4. Сноски пунктиром соответствуют местам на коммутаторе, при начальном положении «оего контакты / находятся по линии пунктира 1. Щетка 2 на потенциометре 7 при этом включает отрицательный потенциал на сетку лампы 5. Щетка 2 одновременно замыкает шины 9-/О второго барабана 4, включая в цепь анода лампы гальванометр 8.
При перемещении движка / по потенциометру, напряжение на сетке лампы постепенно начинает снижаться до О в месте пунктира II, а затем поднимается до точки наибольшего положительного значения (пунктир III).
Так как движение контакта связано с движением развертывающего зеркала, то гальванометр осциллографа зачертит на экране кривую, изображенную на участке I-III (фиг. 2). Зат-ем обе щетки 2 м 2 разрывают цепи сетки и цепь гальванометра, ток в цепи его прервется и на экране получится изображение оси нулевой линии на участке III и IV; в точке IV щетка 2 замкнет контакты 9-/2 и включит на-, гальванометр неко; тороё постоянное напряжение, известное тто величине и дающее на j arpaMwe выступ IV-V. Таким образом, за время полного оборота щеток вокруг барабанов 3, 4 гальванометр 8 зачертит изображенную на диаграмме (фиг. 2) кривую 1-V, после чего начнется второй оборот щеток и фигура снова повторится в том же порядке и т, д.
Если, например, зеркало имеет шесть граней, то при каждом его обороте световой луч щесть раз пробежит по экрану. Далее, если соединить вращающийся контакт с зеркалом посредством передачи, имеющей отношение 1:2, то в этом случае полный цикл I-V переключений барабана будет соответствовать
трем последовательнь1м пробегам светового луча по одному и тому же экрану. Первый пробег зачертит участок кривой , второй-участок III- и третий .
Эти три изображения наложатся друг на друга и дадут в результате перед глазами наблюдателя периодически повторяемое изображение, согласно фиг. 3, где О - О и У-У-оси координат, О-Р-кривая характеристики, а фигура У, У, X, О.даст масштаб напряжения, действительное значение которого укажет прибор 16 (фиг. 1).
Пользуясь прямоугольником У У X О (фиг. 3), можно получить величину напряжения в любой точке кривой характеристики. Для этого реостатом /5 меняю ; величину вспомогательного напряжения, линия У X будет при этом перемещаться параллельно самой себе, например У2 1. уз х и т. д.
Одновременно прибор 16 будет .указывать действительную величину напряжения.
Кроме непосредственного наблюдения кривых характеристик описанное устройство по указанию автора представляет ряддругих преимуществ.
Обычно характерограф (при исследoвaнии например, катодных ламп) дает кривую зависимости силы тока в анодной цепи Л, от потенциала на сетке , при некотором постоянном анодном напряжении Еа и постоянной же силе тока накала, т. е. при „ const и / const. Между тем полная храктеристика катодной лампы определяется,в зависимости от неизвестных переменных величин, к числу которых нужно отнести все величины Л, Еа, fc, /к. в случае необходимости подбора этих величин для получения заданной формы кривой характеристики, приходится обычно снимать значительное число различных кривых.
При пользовании описанным устройством исследование производится почти мгновенно. В приведенной примерной схе.ме(фиг. 1) предусмотрены измерительf ie приборы 17 и 15 и, соответственно, потенциометры 14 и 6, один - в цепи накала, а другой-в цепи батареи сетки.
Установив приблизительно величины Eoti Ее, /к на экране можно получить
изображение кривой характерисгики, соответствующее установленным значениям. Затем поочередно меняют эти величины при иомсйди соответствующих потенциометров 6, М и г. ц..
При этом изображение кривой будет на глазах у наблюдателя, меняться, т. е, выгибаться и перемещаться относительно осей координат. Экспериментатор, манипулируя потенциометрами и не следя за приборами 75, 6 и /7, может подгонять кривую характеристики под необходимую форму. После получения заданной характеристики необходимые величины параметров ламЛы непосредственно отсчитываются по измерительным приборам /5,- Г6.
Таким образом, работа, требующая при обычных методах длительных и кро-. потливых исследований, выполняется в несколько секунд. При помощи подобного характерографа- можно легко производить подбор составных элементов различных электрических устройств, что заменяет с успехом математические подсчеты во многих случаях, когда последние являются затруднительными.
В качестве варианта предложено также аналогичное устройство для Целей испытания и подбора параметров электрических фильтров. Зеркальный барабан / (фиг. 4) связан с приспособлением 2, плавно меняющим частоту генератора 5 электрических ко.пебаний, например, помощью конденсатора переменной емкости вариометра и т. п.; 4, 5i 6, 7 изображают схематически отдельные элементы фильтра, выполненные в виде переменных конденсаторов и дросселей, 8-гальванометр осциллографа, включенный помощью потенциометра 9. В этом случае изображение на матовом экране будет иметь вид согласно диаг{:)амме (фиг. 8).При этом участок кривой J8- f9 определит пределы пропускаемых фильтром частот. Так как при Каждом пробеге светового луча по экрану периодически повторяется весь цикл частот, то изображение получится как и в описанном выше случае - устойчивым и дающим возможность наблюдения, зарисовки и фотографирования. В дальнейщем меняют величины элементов фильтра 4, 5, б, 7, причем одновременно
будет изменяться и диаграмма, характеризующая работу фильтра. Подбор najpaметров последнего может быть.осуществлен теми же методами, что и в случае испытания катодных ламп, так, например, можно отметить на снабженном масштабными линиями экране желаемые пределы частот, а затем подогнать („втиснуть) в эти пределы характеристику фильтра.
Осуществляется это следующим способом. С осью зеркала (фиг. 4) связан коммутационный барабан /, состоящий из двух отдельных смежных элементов, каждый из которых может поворачиваться на любой угол, а затем .закрепляется помощью -оопорных винтов на общей оси (фиг. 6). В развернутом виде барабан изображен на фиг. 5, одна из половин барабана снабжена сплощным кольцом // и сектором 72, а вторая- лишь одной пластинкой 73; пластинки 72 и 75 электрически связаны между собою. При настройке барабан 0 устанавливается на оси таким образом, чтобы левый .край пластинки 72 замыкался щеткой J4, при одном из заданных пределов частоты генератора соответственно с предварительной градуировкой на щкале приспособления 2. Затем часть 76 (фиг. 6) закрепляется на валу. После этого часть 77 смещается до тех пор, пока правый край пластинки 75 не совпадает со вторым заданным пределом частоты, после чего также закрепляется неподвижно.
При вращении всей системы гальванометр 6, включенный как указано на фиг. 4, зачертит на экране диаграмму, согласно фиг. 7, причем прямые 20-2f, 22 - 23 будут соответствовать заданным предельным частотам и, следовательно, задача сведется к тому, чтобы вместить кривую 75, 7 диаграммы (фиг. 8) внутрь этого предела. Таким образом, подбор необходимого фильтра, требующий-обычно довольно кропотливых псТдсчетрв и экспериментов, производится почти без затраты времени.
Для удобства отсчетов может бьггь создана отдельная масштабная сетка частот. Для отметки пределов, согласно фиг. 7, может быть либо применен один общий гальванометр подобно тому, как описано выше при снятии характеристики катодных ламп, либо использован
{Отдельный второй. гальванометр, что в н екотррых случаях jiBVisietcfl более удобным, упрощз схему. Так как для исследования важны лишь внешние контуры верхних амплитуд кривой, то можно обычный гальванометр заменить переуспокоенным и, кроме того, срезать лежащую ,ниже нулевой линии часть кривой путем применения включенного последовательно с гальванометром выпрямителя, не обозначенного на приложенном чертеже.
Кроме описанного могут быть предложены и другие способы пользования устройством. Можно, например, одновременно с частотной характеристикой изобразить (одним из известных способов) на экране масштабную кривую (например, синусоиду известной частоты), после чего определение частот в любом месте характеристики может бь1ть осуществле нопо непосредственному сравнению с масштабной кривой.
. Другим способом измерения можно осуш ествить при помощи предварительно нанесенной на экран масштабной сетки.
Применение для регулировки генератора приспособления, например, перемеьГной емкости обычно не дает необходимой в данном случае последовательности изменения . Обычно при одной половине оборота емкость изменяется от нуля до максимума, а при второй половине плавно уменьшается до нуля. Поэтому, необходимо устранить вторую половину процесса. Для этого предлагается, например, принять передаточное число между количествами пробегов луча и оборотов регулятора 2, равное двум, а затем помощью дополнительного коммутатора, не изображенного на чертеже, гальванометр осциллографа выключается на время второй половины процесса. Таким образом рабочий пробег луча будет чередоваться с холостым, причем первый зачертит характеристику а- второй-нулевую линию.
Предмет изобретения.
J. Устройство для получения видимого изображения кривь1х, вырастающих функциональную зависимость двух электрических величин, в котором одна из этих величин воздействует на подвижную часть социллографа или другого измерительного прибора с наЛым периодом коле баний, отличающееся тем, что, для получения возможности непосредственного наблюдения на экране изображения характеристики, вал развертывающего это изображение устройства (например, вращающегося многогранного зеркала) непосредственно связан с реостатом или иным регулирующим приспособлением, периодически и плавно изменяющим значение второй из взаимодействующих электрических величин.
2.Форма выполнения устройства по п. 1, предназначенная для снятия характеристик катодных ламп, отличающаяся , что, с целью получения устойчивой диаграммы, применен двойной переключатель 22, например барабанного типа, непосредственно связанный с осью развертывающего изображение приспособления, который служит с одной стороны, с помощью контакта 2, для периодического включения переменного напряжения потенциометра 7, на сетку исследуемой лампы, и с другой стороны с помощью контакта 2, также для периодического включения на шлейф осциллографа попеременно анодного тока лампы и тока известной величины, для прочерчивания прямолинейных элементов диаграммы (фиг. 1).
3.Форма выполнения устройства по п. 1, отличающаяся тем, что с целью получения частотных характеристик раЬличных электрических приборов разворачивающее изображение зеркало непосредственно связано с регулирующим приспособлением, периодически меняющим частоту колебаний системы, в одну из цепей которой включен шлейф осциллографа.
4.Применение в устройстве по пп. 1
и 3 переключателя, состоящего из двух отдельных барабанов 16, 17, помещенных на общей оси с регулирующим частоту приспособление назначением которого является периодическое включение на шлейф постоянного напряжения, с целью получения на экране от резкое прямых линий, ограничивающих пределы ; заданных частот (фиг. 6).у
5.Форма выполнения устройства по пп. 1, 3 и 4, отличающаяся тем, что для устранения части изображения характеристики при обратном изменении частот применен вспомогательный выключатель,.
