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Einrichtung zum Vergleich zweier Frequenzen.
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Vergleich zweier Frequenzen, von denen eine, beispielsweise die Frequenz des Wechselstromspeisenetzes bekannt ist, während die andere Frequenz unbekannt ist. Letztere, z. B. von einem Tongenerator erzeugte Frequenz ist regelbar und soll der ersteren Frequenz angeglichen werden. Aufgabe der Erfindung ist nun, eine Einrichtung zu schaffen, durch welche die Angleichung der Frequenzen auf einfache Weise festgestellt werden kann.
Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, dass zum Vergleich der beiden Frequenzen ein
Kathodenstrahlanzeiger benutzt wird, der ein Verstärkersystem mit Kathode, Gitter und Anode in
Verbindung mit einer Steuerelektrode und einem Fluoreszenzschirm enthält, auf dem die Grösse des jeweils fluoreszierenden Abschnittes von der Spannung zwischen dem Gitter und der Kathode abhängig ist, wobei Spannungen von den beiden zu vergleichenden Frequenzen zwischen die Steuerelektrode und die Kathode geschaltet werden. Kathodenstrahlanzeiger sind an sich bekannt. Ähnliche Indikatoren werden beispielsweise zur Abstimmungsanzeige bei Rundfunkempfangsgeräten benutzt.
Die Erfindung ist in der Zeichnung durch ein Ausführungsbeispiel schematisch veranschaulicht.
Der linke obere Teil der Fig. l zeigt eine schematische Darstellung eines Schwebungstongenerators, der aus zwei Hoch-oder Mittelfrequenzgeneratoren 1 und 11 besteht, welche zusammen eine regelbare Tonfrequenz erzeugen, die von den Ausgangsklemmen 21 abgenommen werden kann. Es bezeichnet 1 einen Generator mit fester Frequenz und 11 einen Generator mit veränderlicher Frequenz. Die Frequenz des Generators 11 kann mittels einer Einstellvorrichtung 13 eingestellt und mittels eines Regelkondensators 15 nachgeregelt werden. Die vom Generator 1 erzeugte Frequenz wird über einen Symmetrietransformator 3 und einen Spannungsteiler 5 und 7 in Gegenphase einem Gegentaktdemodulator 9 zugeführt, während die Frequenz des Generators 11 diesem Demodulator gleichphasig zugeführt wird.
An den Ausgangsklemmen des Demodulators 9 treten die Summenfrequenz und die Differenzfrequenz der beiden dem Eingangskreis zugeführten Frequenzen sowie die feste Frequenz des Generators 1 auf. Mit den Ausgangsklemmen des Demodulators 9 ist ein Tiefpassfilter 17 verbunden, das nur die Differenzfrequenz durchlässt, die dem Verstärker 19 zugeführt wird.
Den Ausgangsklemmen 21 dieses Verstärkers 19 kann eine Spannung mit der Differenzfrequenz entnommen und einer im folgenden näher beschriebenen Vorrichtung 29 zugeführt werden, die einen Kathodenstrahlanzeiger 30 enthält und zum Vergleich der Frequenz der Ausgangsspannung des Tongenerators mit einer bekannten Frequenz dient. Als Spannungsquelle von bekannter Frequenz wird eine Spannungsquelle 23, zweckmässig das Wechselstromnetz verwendet, die über Leiter 27 mit der Vorrichtung 29 verbunden ist und die gleichzeitig, über einen Gleichrichter 25, die erforderlichen Speisespannungen den Generatoren 1 und 11, dem Demodulator 9 und dem Verstärker 19 liefert.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung 29 bezeichnet 51 einen Kathodenstrahlanzeiger, der eine Kathode 52, ein Gitter 53 und eine Anode 54, ferner einen Fluoreszenzschirm 55 und eine Steuerelektrode 56 enthält. Die Anode 54 ist über einen Widerstand 57 mit einer Spannungsquelle verbunden, deren Minusklemme an die Kathode 52 angelegt ist. Mit der Anode 54 ist die Steuerelektrode 56 leitend verbunden, und der Fluoreszenzschirm 55 ist auch an die vorhererwähnte Spannungsquelle angeschlossen. Die Kathode 52 ist mit dem Regelarm eines Spannungsteilers 58 verbunden, an den eine vom (durch eine Spannungsquelle 23 dargestellten) Wechselstromnetz gelieferte Spannung angeschlossen ist.
Das Gitter 53 ist über einen Widerstand 60 an den Regelarm
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eines Spannungsteilers 61 angeschlossen, der von der Ausgangsspannung des (als Spannungsquelle 62 dargestellten) Tongenerators gespeist wird.
In dem Ruhezustand, d. h. wenn am Gitter 53 keine Wechselspannung liegt, tritt auf dem Fluoreszenzschirm 55 ein fluoreszierender Sektor 31 (Fig. 2 B) auf. Tritt eine Wechselspannung von z. B. 50 Hz zwischen dem Gitter 53 und der Kathode auf, so entsteht eine verstärkte Wechselspannung zwischen der Steuerelektrode 56 und der Kathode 52, da die Steuerelektrode 56 mit der Anode verbunden ist.
Infolgedessen wird eine Änderung in der Grösse des fluoreszierenden Sektors (Fig. 2 B) auf dem Fluoreszenzschirm 55 sichtbar und diese Änderung ist von der maximalen Amplitude der zwischen dem Gitter 53 und der Kathode 52 angelegten Wechselspannung abhängig, weil das Auge die schnellen Pulsationen des fluoreszierenden Sektors zu folgen nicht imstande ist, also nur die maximale Amplitude dieser Pulsationen wahrnimmt als Bahnen geringerer Lichtintensität zu beiden Seiten des fluoreszierenden Sektors.
Bei der Zuführung zweier Wechselspannungen mit verschiedenen Frequenzen zwischen das
Gitter 53 und die Kathode 52, deren Summe über der vom Auge wahrnehmbaren Pulsationsfrequenz liegt, verändert sich die maximale Amplitude der zwischen dem Gitter 53 und der Kathode 52 angelegten
Weehselspannung im Takte der Differenzfrequenz der beiden Frequenzen, so dass die Grösse des fluoreszierenden Sektors mitsamt den beiden dunkeln Bahnen sich gleichfalls im Takte der Differenzfrequenz ändert.
Wenn die beiden Frequenzen einander gleich sind, ist die Differenzfrequenz Null, und die Grösse des Fluoreszenzbildes verändert sich nicht mehr. Mittels dieser Schaltung eines Kathodenstrahlanzeigers können somit zwei Frequenzen dadurch miteinander verglichen werden, dass die Frequenz, mit der sich die Grösse des Fluoreszenzbildes verändert, beobachtet wird.
Auf diese Weise kann, wie in dem erörterten Fall, die Frequenz eines Tongenerators 62 mit der des Netzes 23 verglichen werden.
Die erfindungsgemässe Einrichtung kann auch dazu benutzt werden, um die Frequenz-und Phasenlage zweier Netze miteinander zu vergleichen, welche Aufgabe beispielsweise bei der Kupplung der Sammelschienen von Überlandzentralen eine wichtige Rolle spielt.
Soll die Frequenz der vom Tongenerator erzeugten Schwingungen genau dieselbe wie die Frequenz der Spannungsquelle 23 sein, so muss der Nachregelkondensator 15 des Generators 11 der Fig. 1 derart eingestellt werden, dass die Grösse des Fluoreszenzbildes sich nicht mehr ändert. In diesem Fall entspricht die Frequenz des Tongenerators vollständig der Frequenz, mit der sie verglichen wird, im vorliegenden Beispiel der Netzfrequenz, und das Fluoreszenzbild nimmt das in Fig. 2 B dargestellte Ansehen an (31).
Es ist auch möglich, mittels dieser Schaltung eine Frequenz mit einer höheren Harmonischen zu vergleichen. Es können z. B. 50 Hz des Wechselstromnetzes mit 100 Hz des Tongenerators verglichen werden. Ausser dem einfachen Fluoreszenzbilde 31 (Fig. 2 B) entstehen nun zu dessen beiden Seiten je nach dem Amplituden-und Phasenverhältnis ein, zwei oder drei schmale, etwas dunklere Bahnen (z. B. 33 und 35, Fig. 20). Wenn die Amplituden der Wechselspannungen von 50 und 100 Hz einander gleich sind, entstehen, je nach der Phasenlage zwei oder drei Bahnen, gemäss den Fig. 2 C und 2 D, die das Vorhandensein einer zweiten Harmonischen ankündigen.
Ist eine der Frequenzen nicht genau die zweite Harmonische des andern, so wechselt die Phasenlage fortwährend, wodurch abwechselnd zwei oder drei Bahnen an jeder Seite des Abschnittes 31 (Fig. 2 C) entstehen. Bei genau harmonischem Verhältnis der Frequenzen bleibt aber die Zahl und die Grösse der Bänder konstant.
Beim Vergleich von 50 Hz des Wechselstromnetzes mit 150 Hz des Tongenerators entstehen bei Amplitudengleichheit in ähnlicher Weise drei oder vier dunklere Bahnen an jeder Seite des Abschnittes 31 (Fig. 2 D) und beim Vergleich mit 200 Hz vier oder fünf Bahnen. Wenn 50 Hz des Netzes mit 25 Hz des Tongenerators verglichen wird, entsteht das gleiche Bild wie bei 100 Hz. Auf einfache Weise kann man den Generator somit auch bei höheren harmonischen Frequenzen eichen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zum Vergleich zweier Frequenzen, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Kathodenstrahlanzeigers, der ein Verstärkersystem mit Kathode, Gitter und Anode in Verbindung mit einer Steuerelektrode und einem Fluoreszenzsehirm enthält, auf dem die Grösse des fluoreszierenden Abschnittes von der Spannung zwischen dem Gitter und der Kathode abhängig ist, zwischen welche beiden Elektroden Spannungen von den beiden zu vergleichenden Frequenzen geschaltet sind.