Frequenzmesser mit einem auf den Sollwert der zu messenden Frequenz alpgestimmten Resonanzbreis. Für Zeigerfrequenzmesser ist es bekannt, den Phasensprung in einem Resonanzkreis zu benutzen, der auf die mittlere zu messende Frequenz abgestimmt ist. Dabei beeinflussen die Phasenverschiebungen in dem Resonanz kreis, die bei Abweichungen der Frequenz von ihrem mittleren Wert auftreten, das auf einander ausgeübte Drehmoment zweier Spulen, von denen die eine feststehende im Resonanzkreis liegt, während die andere be wegliche von einem Strom durchflossen wird, dessen Phase um 90 gegen die Spannung verschoben ist.
Um dabei unabhängig von der Stromstärke im Resonanzkreis zu werden, wird als Richtkraft eine zweite bewegliche Spule benutzt, die von der festen Spule indu ziert wird und sich infolgedessen senkrecht zu dieser zu stellen sucht. Diese bekannte Anordnung bedarf eines teuren. Spezialmess- instrumentes, so dass sie schon ihres Preises wegen sich nur wenig Eingang hat ver schaffen können.
Gemäss der Erfindung wird der Phasen sprung in einem auf die mittlere Mess- frequenz abgestimmten Resonanzkreis zur Frequenzmessung benutzt unter Verwendung eines mechanischen Gleichrichters, der von der zu messenden Frequenz erregt wird und über den ein stromrichtungsempfindliches Messgerät, zum Beispiel ein Drehspulinstru- ment, aus dem Resonanzkreis gespeist wird.
Über den Gleichrichter werden dem im Re sonanzkreis fliessenden Strom innerhalb jeder Periode nur Abschnitte von etwa halber Periodenlänge dem Messinstrument zugeführt. Bei Änderung der Phase im Resonanzkreis bleibt zwar die Länge dieser Abschnitte kon stant, es ändert sich aber das Verhältnis der über den mechanischen Gleichrichter dem Messinstrument zugeführten, entgegengesetzt gerichteten Halbwellenteile, so dass auch der Ausschlag des Instrumentes eine entspre chende Änderung erfährt.
Besonders zweckmässig ist es, wenn man die Phase des den Gleichrichter erregenden Stromes so einstellt, dass bei Resonanz im Schwingungskreis einander gleiche Teile ent gegengesetzt gerichteter Halbwellen dem Gleichstrominstrument zugeführt werden. Wählt man als Messinstrument ein solches mit in der Mitte der Skala liegendem Null punkt, dann wird bei Resonanz im Schwin gungskreis, das heisst bei dem Mittelwert der zu messenden Frequenz der Messinstrumenten- zeiger in der Mitte der Skala auf Null stehen.
Je nachdem, ob die Frequenz- steigt oder sinkt, verschiebt sich die Phase im Schwingungskreis in der einen oder andern Richtung, so da.ss zunehmende Teile der posi tiven bezw. negativen Halbwellen dem MeB- instrument zufliessen- und das Messinstrument nach der einen bezw. der andern Seite aus schlägt.
Die grundsätzliche Schaltung eines Fre- quenzmessers gemäss der Erfindung ist in der Abb. 1 der Zeichnung dargestellt. Bei 1 und 2 wird der Vorrichtung die zu messende Fre quenz zugeführt. Der Schwingungskreis be steht aus einer Kapazität 3 und einer Induk- tivität 4. 5 ist ein Ohmscher Widerstand im Resonanzkreis.
Parallel zu diesem liegt ein Gleichstrommessinstrument 6 in Reihe mit den Unterbrecherkontakten eines mecha nischen Gleichrichters 7. $ ist die Erreger wicklung des mechanischen Gleichrichters, deren Stromphase durch einen Kondensator 9 um.<B>90'</B> gegenüber der Speisespannung ver schoben ist.
Zur Gleichrichtung eignen- sich für den Zweck gemäss .der Erfindung nur sol che Konstruktionen, bei denen die Eigen frequenz des Schwingungsteils nicht störend in Erscheinung treten kann, also zweckmässig hoch über der zu messenden Frequenz liegt, und bei denen Prellungen den sicheren Kon- takt nicht stören. Diesen Bedingungen ge nügen die in letzter Zeit angegebenen Mem- brangleichrichter- in hinreichendem Masse.
Anhand der folgenden Abb. 2 und 3 ist die Wirkungsweise der beschriebenen Schal tung ohne weiteres verständlich. Abb. 2 zeigt zunächst die ungefähre Abhängigkeit des Stromes und der Phase im Resonanzkreis, der auf eine Frequenz von 50 Perioden ab gestimmt sein möge. Die Frequenz y ist als Abszisse von links nach rechts steigend auf getragen. Die Stromstärke J und die Phase sind als Ordinaten aufgetragen.
Die bei den gestrichelt horizontalen Linien sind die 90 '-Werte der Phase qp. Aus den dargestell ten Kurven geht hervor, dass innerhalb des für die Messung in Betracht kommenden ge ringen Bereiches (etwa 5 % des durch eine senkrechte gestrichelte Linie angegebenen Sollwertes der Frequenz) der Strom nur ge ringe Änderungen erfährt, während die Phase sich sehr erheblich verschiebt. Infolgedessen kann die Wirkung einer Abweichung der Frequenz von dem Sollwert unter Vernach lässigung der an sich einzueichenden Strom änderungen im Resonanzkreis dargestellt werden. In der Abb. 3 ist eine Periode des im Resonanzkreis fliessenden Stromes ge zeichnet.
Durch zwei senkrechte Striche ist derjenige Teil der Periode dargestellt, wel cher von dem mechanischen Gleichrichter aus der ganzen Periode herausgeschnitten und dem Messinstrument 6 zugeführt wird. Die ausgezogenen vertikalen Begrenzungs linien gelten dabei für einen Zustand, bei dem der Resonanzkreis auf voller Resonanz sich befindet, das heisst also die zu messende Frequenz mit ihrem Sollwert übereinstimmt. Dabei werden gleiche Flächen der positiven und negativen Halbperiode herausgeschnit ten, die sich in ihrer Wirkung auf das Gleichstrommessinstrument aufheben. Die ge strichelt dargestellten senkrechten Linien zeigen die Wirkung einer Änderung der zu messenden Frequenz.
Infolge der Phasen verschiebung im PL"esonanzkreis sind die von dem Gleichrichter, aus der Periode heraus geschnittenen positiven und negativen Flä chen ungleich geworden, so dass sie sich in ihrer Wirkung auf das Gleichstrommess- instrument nicht mehr aufheben und diese,' einen Ausschlag macht, dessen Richtung an zeigt, ob die Frequenz über oder unter dem Sollwert liegt und dessen Grösse ein Mass für die Abweichung der Frequenz vom Sollwert ist.
Die oben in der Prinzipschaltung an gegebene Vorrichtung kann für die An passung an die Bedürfnisse der Praxis zweck entsprechend ausgestaltet werden. So können zum Beispiel, wenn der Kondensator 9 zur gewünschten Einstellung des Erregerstromes für den Gleichrichter nicht genügt, weitere bekannte Mittel für diesen Zweck heran gezogen werden, zum Beispiel veränderliche Drosseln, Phasenschieber oder dergleichen mehr.
Insbesondere können Mittel vorgesehen werden, um die Anzeige unabhängig von Spannungsschwankungen zu machen. Dazu ist besonders geeignet die Verwendung eines Kreuzspulinstrumentes zur Anzeige, dessen die Richtkraft hergebende Spule über einen beliebigen Gleichrichter, z. B. Kupferoxydul- gleichrichter, von der zu messenden Span nung gespeist wird. Ein Ausführungsbeispiel dafür ist in der Fig. 4 dargestellt. Mit 1 bis 9 sind wieder dieselben Teile wie in der Fig. 1 bezeichnet.
Das Messinstrument 6 ist jedoch nicht mehr ein einfaches Drehspul- instrument, sondern ein Kreuzspulinstrument mit den Spulen 10 lind 11. Die Spule 10 ist in. der gleichen Weise über den Gleichrichter 7 an den Resonanzkreis angeschlossen wie die Spule des Drehspulinstrumentes der Fig. 1. Die Spule 11 wird über einen Gleich richter 12, der zum Beispiel ein Kupfer oxydulgleichrichter sein kann, unmittelbar aus der Spannungsquelle gespeist.
Die Ein stellung auf eine gewünschte Stromstärke wird dabei durch Abgleichen eines im Spulenkreis liegenden Widerstandes 13 vor genommen. Die Wirkungsweise der beschrie benen Anordnung erklärt sich wie folgt. Die von dem Resonanzkreis unmittelbar gespeiste Spule 10 des Kreuzspulinstrumentes arbeitet nicht mehr wie bei einer Ausführungsform gemäss Fig. 1 gegen eine Richtfeder, das heisst also eine Richtkraft mit festliegender Charakteristik. Das Kreuzspulinstrument entbehrt vielmehr jeder mechanischen Richt- kraft. Als Richtkraft dient die Spule 11.
Die Richtkräfte dieser Spule 11 sind aber nicht nur abhängig von der Lage der Spule innerhalb des permanenten Feldes, sondern auch von der Stromstärke in der Spule. Die Stromstärke ändert sich nun mit der Klem menspannung, so dass zum Beispiel bei stei gender Klemmenspannung nicht nur die Ein stellkraft der Spule 10, sondern auch die entgegenwirkende Richtkraft der Spule 11 etwa proportional der Spannung zunimmt. Infolgedessen ändert sich die Einstellung des Instrumentes nicht, wenn bei unveränderter Frequenz lediglich die Spannung der Strom quelle schwankt. Man kann aber auch zur Speisung des Resonanzkreises eine Konstant Spannungsschaltung verwenden.
Die Erfindung ist nicht, beschränkt auf die Anwendung eines Zeigergleichstrommess- instrumentes. Es kann an dessen Stelle zum Beispiel auch eine Oszillographenschleife tre ten, man kann auch zum Beispiel einen Am- perestun:denzähler als Gleichstrommessgerät verwenden, wenn etwa die gemessene Fre quenz in eine Impulshäufigkeit umgewandelt werden soll, die nach beliebig weit entfernter Stelle fernübertragen und dort zur Betäti gung eines Anzeigeinstrumentes benutzt wer den soll.
Dabei kann man entweder dem Zähler ein konstantes Drehmoment zuteilen und diesem- Drehmoment das aus den Fre- quenzabweichungen herrührende positive oder negative Messdrehmoment überlagern. Dran kann aber auch,das Messdrehmoment allein auf den Zähler einwirken lassen, muss dann aber durch besondere Massnahme die Drehrichtunly des Zählers zur Empfangsstelle übermitteln. Man kann schliesslich diese zuletzt genannte Schwierigkeit dadurch umgehen, dass man die Erregerphase des Gleichrichters so einstellt.
dass der Gleichstrom seine Richtung nicht umkehrt, sondern über den Massbereich ledig lich zwischen einem Höchstwert und einem Kleinstwert schwankt. Dabei wird man allerdings eine Verkleinerung des Mess- bereiches mit in Kauf nehmen müssen.