Diskussion:Kippschwingung

Ich möchte darum bitten, dass sich jemand, der etwas von dem Thema versteht, den Artikel nochmal durchliest, Fehler verbessert und evtl. um die mathematischen Grundlagen erweitert. Auch war ich mangels einer Fkt-Gleichung für die Kippschwingung bisher überfordert, einen Funktionsgraphen für eine Kippschwingung zu erstellen. --Jazzman 10:47, 21. Mär 2006 (CET)

Ich habe jetzt einfach mal einen Graphen mit Photoshop gezeichnet, hoffe das stimmt so. --Jazzman 11:40, 21. Mär 2006 (CET)

Sorry, aber der folgende Absatz ist falsch, ich habe ihn daher zunächst entfernt:

Kippschwingung beim elektrischen Schwingkreis

Typisch ist außerdem der elektrische Schwingkreis. Hier wird ein Kondensator über eine Stromquelle aufgeladen. In dem Stromkreis befindet sich z. B. eine Lampe, die beim Erreichen einer bestimmten Spannung zündet und beim Unterschreiten einer anderen Spannung verlöscht. Die Aufladung erfolgt aufgrund des steigenden Widerstands in Form einer umgekehrten Parabel, nähert sich also immer langsamer der Maximalspannung, die (unter Vernachlässigung der Widerstände im Stromkreis) der Aufladespannung entspricht an. Wird die Zündspannung der Lampe erreicht, verbraucht diese den im Kondensator gespeicherten Strom, die Kondensatorspannung fällt also sehr schnell linear ab. Wird die Löschspannung der Lampe unterschritten, beginnt der Ladevorgang von Neuem.

Zunächst einmal ist gar nicht klar, welche Schaltung gemeint ist (im verlinkten Artikel elektrischer Schwingkreis ist sie nicht beschrieben). Es ist wohl gemeint, dass die Lampe (wie nennt man solche Lampen mit einer bestimmten Zündspannung noch gleich?) parallel zu einem Kondensator geschaltet ist? Und ein Kondensator speichert strenggenommen Ladung, nicht Strom.

Die von dir gesuchte Funktionsgleichung für die Spannung während des Aufladevorgangs findest du unter RC-Glied. Es handelt sich um eine Exponentialfunktion, keineswegs um eine "umgekehrte Parabel"! Ebenso wird der Spannungsverlauf beim Entladevorgang eines Kondensators normalerweise durch eine Exponentialfunktion (nicht eine lineare) beschrieben, da müsste man aber genauer wissen, um welche Schaltung es sich handelt. grüße, Hoch auf einem Baum 06:36, 13. Aug 2006 (CEST)

Grafik

Was ist an der auf die Diskussionsseite verschobenen Grafik denn nun falsch? --Jazzman KuKa 23:54, 12. Sep 2006 (CEST)

Die Grafik oben zeigt eine verwaschene Rechteckschwingung, beschrieben wird aber das Prinzip des Relaxationsoszillators.--Rotkaeppchen68 22:11, 16. Mai 2010 (CEST)

Beispiel Kippschwingung

Was bitte ist ein „asymetrischer Behälter“? Und wenn er dann leer ist, wie kommt das Wasser wieder rein, damit am Ende der Vorgang als "Schwingung" bezeichnet werden kann?--Berndt Meyer 09:35, 15. Jan. 2007 (CET)

Verwendung in der Musik

moin, ich finde, dies hier: (Hörbeispiel hier) klingt wahrlich nicht nach Gitarre! Wenn schon, dann verzerrte E-Gitarre. Dann wäre es aber ein sehr schlechtes Beispiel dafür, da E-Gitarre immer anders klingt, als es sich ein Anderer gerade vorstellt-oder so ;-). Ich lösche also mal die Gitarre raus.

Auch das Beispiel mit der Elektronischen Orgel und der Fußlagengewinnung durch Filterung ist mEn technisch ungünstig bis unmöglich: Kennst Du, lieber PeterFrankfurt, ein konkretes Instrument? Meines Wissens nach wurde das immer anders realisiert (2:1-Frequenzteilung, anschließende "Verharfung" auf separate Umschalter und dann Filter). Ich lasse das erstmal aber so drinne und warte auf Deine Antwort hier. Grüße! --Berndt Meyer 11:19, 1. Mär. 2007 (CET)

Ja, klar habe ich das konkrete Beispiel nebenan im anderen Zimmer, eine Dr.-Böhm-Selbstbauorgel aus den 70er Jahren. Die hat noch kein einziges IC, nur diskrete Transistoren. Der Tongenerator besteht aus 12 Masteroszillatoren (RC-Sinusgeneratoren) für die obersten Töne der Tonleiter und diversen Sperrschwingern die - synchronisiert - als Frequenzteiler jeweils mehrere Oktaven darunter produzierten. Letztere erzeugen Sägezähne. Vielleicht habe ich es missverständlich formuliert: Die Fußlagengewinnung geschieht schon durch Zuordnung anderer Töne und nicht nur durch Filterung, die macht tatsächlich nur die Klangfarbe. Also die Fußlagen sollte ich wohl wieder rausnehmen, mache ich gleich. --PeterFrankfurt 11:38, 1. Mär. 2007 (CET)

Formel

Hallo, ich würde mich über eine Mathematische Darstellung dieser Funktion freuen die diese Funktion beschreibt ! 8D

Für die oben auf dieser Diskussionsseite gezeigte Kurve wird das im Artikel RC-Glied angegeben, wie oben schon erwähnt. Für die Dreieckschwingung nimmt man die Geradengleichung, einmal mit positiver und einmal mit negativer Steigung, und für die Sägezahnschwingung nur die Gerade mit positiver Steigung, dazwischen ist einfach ein Sprung, in mathematischer Sprechweise eine Unstetigkeit. --PeterFrankfurt 22:58, 5. Apr. 2007 (CEST)

Der Artikel und die Diskussion

Das grundsätzliche Problem mit dem vorliegenden Artikel wird in dem zu Beginn der Diskussion gezeigten Bild und seiner Unterschrift deutlich: Nicht jede Schaltungsanordnung, die schwingt, ist ein Schwingkreis. Dieser Begriff ist anders vergeben. Andererseits kann es nicht ausgeschlossen werden, dass ein Schwingkreis Bestandteil einer Schaltungsanordnung ist, die Kippschwingungen erzeugt.

Die Definition im Artikel legt die Vermutung nahe, dass es sich bei Kippschwingungen und Sägezahnschwingungen um einunddieselbe Erscheinung handelt. Auch das geht am eigentlichen Problem vorbei.

Kippschwingungen und harmonische Schwingungen stehen für zwei grundsätzlich verschiedene Modelle der Schwingungserzeugung. Die harmonischen Schwingungen basieren auf der linearen Signalverarbeitung, während die Erzeugung von Kippschwingungen eine nichtlineare Signalverarbeitung voraussetzt.

Der entscheidende Unterschied liegt in der Beziehung zwischen Ursache und Wirkung.

Der Anstoß eines harmonischen Schwingers (Ursache) scheint die Wirkung einer großen Anzahl von Nulldurchgängen zu haben. Das schwingende System selbst ist linear. Nichtlinear ist lediglich der Beobachter, der die Nulldurchgänge durch Vergleich mit einer Gleichgröße, dem Schwellwert, feststellt.

Die Verarbeitung eines harmonischen Signals zu einem Sägezahnsignal unter Verwendung nichtlinearer Bauelemente ist eine elementare Aufgabe. Bei einem auf diese Art gewonnenen Sägezahnsignal handelt es sich nicht um Kippschwingungen.

Auch eine Kippschwingung bedarf eines Anstoßes. Im Unterschied zur harmonischen Schwingung beschränkt sich die Wirkung dieses Anstoßes auf das ausgewertete, erstmalige Erreichen bzw. Durchschreiten des Schwellwertes. Die Zeit zwischen dem Anstoß und dem Ereignis der Gleichheit ist eine Kausalzeit.

Man spricht von Kippschwingungen (Mehrzahl), wenn das Ende der einen Kippschwingung den Anstoß für die nächste Kippschwingung bildet.

Naheliegend, aber nicht ganz richtig ist die folgende Aussage: Die Zeitpunkte harmonischer Schwingungen werden durch die Lösung von Differentialgleichungen bestimmt, bei Kippschwingungen müssen e-Funktionen einen Schwellwert erreichen.

Die in dem vorstehenden Satz getroffene Vereinfachung wird durch den Vergleich einer Unruh mit einem Wagnerschen Hammer deutlich: In beiden Fällen handelt es sich um Masse-Feder-Systeme, nur wird das Verhalten der Unruh vorwiegend von der harmonischen Schwingung bestimmt, während es sich beim Wagnerschen Hammer vorwiegend um Kippschwingungen handelt.

Das Antriebssignal des Pendels oder der Unruh einer Uhr sind eigentlich einzelne Kippschwingungen, die von dem schwingenden System ausgelöst und dann gefiltert werden.

Die einzelnen Nulldurchgänge des frei schwingenden harmonischen Schwingers bedeuten nicht, dass sich sein Zustand tatsächlich ändert. Er verbleibt im schwingenden Zustand. Der harmonische Schwinger beendet das Schwingen, wenn seine Energie nicht mehr ausreicht, um die Reibung zu überwinden. Dieser Zeitpunkt der tatsächlichen Zustandsänderung wird wegen des Vergleichs mit einem Schwellwert durch eine Kippschwingung bestimmt. Diese etwas ungewöhnliche Sicht entspricht der Aussage, dass die Zeugung zum Tode führt.

Es kann nicht ausgeschlossen werden, dass bestimmte Kippschwingungen (im mathematischen Modell) periodisch sind. Die Eigenschaft periodisch kann aber nicht Teil der Definition von Kippschwingungen sein, weil es sich auch dann um Kippschwingungen handelt, wenn ein astabiler Multivibrator zur Frequenzmodulation benutzt wird (SECAM III b). Dem Augenblickswert des steuernden Signals kann eine Frequenz zugeordnet werden. Diese Frequenz wird dann als Augenblicksfrequenz bezeichnet. Das ist zwar nicht sinnfrei, aber bei einigem Nachdenken ziemlich abartig, solange man die unterschiedlichen Abstraktionsebenen des Frequenzbegriffs nicht berücksichtigt.

Die Probleme mit der Unterscheidung der Modelle harmonische Schwingungen und Kippschwingungen haben Tradition und fanden ihren Ausdruck in dem Merksatz eines verzweifelten Ingenieurs: Ein Oszillator schwingt nie und ein Verstärker immer. -- Wefo 00:44, 31. Okt. 2007 (CET)

Da hast Du weitgehend recht. Von mir aus darfst Du das gern in den Artikel reinschreiben. Wenn es nach mir ginge, müsste sogar der Schlussgag rein, aber wie ich die Admins hier kenne... --PeterFrankfurt 02:02, 31. Okt. 2007 (CET)

Lieber PeterFrankfurt, meine Erläuterung hat einige Schwächen. So ist die Definition weitgehend eine Negativdefinition, einzelne Aussagen beziehen sich auf den vorhandenen Artikel samt Diskussion, und zu meinem Bedauern kenne ich nicht einmal die Andeutung einer Literaturstelle, muss also befürchten, dass die Arbeit für den Papierkorb ist.

Zum anderen sind meine Kenntnisse und Erfahrungen beschränkt. Der Satz, den Du als Schlussgag bezeichnest, hat auch eine ingenieurwissenschaftliche Seite: Man hat früher so genannte Abreißcharakteristiken bzw. Kurven an Oszillatoren aufgenommen. Eigentlich sollte man in der Lage sein, für jeden Dreckeffekt auch eine nützliche Anwendung zu nennen. Weil mich dieses Abreißproblem nicht berührte, weiß ich nicht, ob diese Kurven einen über die Festlegung eines sicheren Arbeitsbereichs hinausgehenden Sinn hatten. (Die Anwendung als eine spezielle Art von Modulator wäre vorstellbar.)

Der Problemkreis ist auch weitaus umfangreicher, als es zunächst scheinen mag. Der Ausdruck Kippschwingungen ist weitgehend historisch und wurde insbesondere bei Schaltungen angewendet, die eine Hysterese ausnutzen (Glimmlampe). Sollte man auch dann noch von Kippschwingungen sprechen, wenn die kausale Abfolge von Ereignissen durch Zustände unterbrochen wird, in denen das System auf einen Takt wartet? Ist das dann eine Streuung der Zeitdauern oder eine Synchronisation? Die beiden oben genannten Modelle beziehen sich auf die zeitkontinuierliche Welt.

Ich möchte noch eine weitere Ausdrucksweise erwähnen: Eine betrachtete Anordnung schwingt über die (Signal-)Laufzeit (und nicht über die Resonanz).

Es gibt also sehr viel Anlass, über eine nachvollziehbare Strukturierung nachzudenken. Dazu gehört auch die Trennung von Kippschwingung und Sägezahnschwingung. Einfach in den Artikel reinschreiben ist leider nicht so einfach. Als Diskussionsbeitrag gibt es wenigstens eine gewisse Sicherheit vor der Löschwut. Gruß -- Wefo 08:01, 31. Okt. 2007 (CET)

Evrika! Ich habe eine Literaturstelle gefunden: Lexikon der Technik, VEB Bibliographisches Institut Leipzig, 1982: "Kippschwingungen, Relaxationsschwingungen: elektrische Schwingungen, die auf periodischen Ausgleichsvorgängen beruhen u. im zeitlichen Verlauf einen Sprung od. Knick aufweisen. Die Erzeugung von K. in sog. Sägezahngeneratoren erfolgt z. B. durch Kondensatorentladung. K. werden u. a. in Elektronenstrahloszilloskopen, beim Fernsehen sowie in der Impuls- u. Meßtechnik angewendet." Meine kritische Haltung zu dieser Definition bedarf eigentlich keiner Erwähnung. Die Anwendungsbeispiele bedürfen einer Erläuterung. So hat der Kippgenerator im Oszi zwei unterschiedliche Betriebsarten, von denen nur eine der von mir gegebenen Definition entspricht, weil das auslösende Ereignis beim synchronisierten Betrieb aus dem darzustellenden Signal kommt. Das Durchschreiten eines Schwellwertes schafft hier nur die Bedingung, unter der das Signal den Ablauf auslösen kann. -- Wefo 09:02, 31. Okt. 2007 (CET)

Seit vier Jahren hat sich am Artikel nichts geändert. Der einführende Satz vergleicht immer noch Kippschwingung mit Sägezahnschwingung, auch der Link zur englischen Wikipedia geht zu saw-tooth. Schade eigentlich. Der Artikel selbst behandelt zum Teil dann doch was ich erwartet habe, mathematische einzelheiten zur Sägezahnschwingung. Daher war ich auch der Meinung, Kippschwingung sei nur ein anderes Wort dafür. 94.134.203.229 (06:22, 8. Jan. 2012 (CET), Datum/Uhrzeit nachträglich eingefügt, siehe Hilfe:Signatur)

Deine Kritik ist mehr als berechtigt. Ich empfehle Dir Benutzer:Wefo/Kippschwingung als Lektüre. -- wefo 18:50, 8. Jan. 2012 (CET)

x = Auslenkung?

Welcher physikalischen Größe entspricht der Wert x(t) im Falle einer akustischen Schwingung? Die zeitabhängige räumliche Auslenkung (=Amplitude)?--SiriusB 17:08, 17. Feb. 2009 (CET)

Hallo SiriusB, bei akustischen Schwingungen schwingt der Luftdruck. Der sich ändernde Luftdruck verursacht z. B. die Auslenkung einer Membran in einem Mikrofon oder des Trommelfells. Von Amplitude würde ich nur bei sinusförmigen Schwingungen sprechen.--Tattoo (Diskussion) 10:18, 25. Apr. 2020 (CEST)

wie wärs mit alternierenden Fourierkoeffizienten

Die Fourierreihe ist falsch... 5.89.197.50 12:34, 22. Dez. 2020 (CET) 5.89.197.50 12:35, 22. Dez. 2020 (CET)