Schaltungsanordnung zur Ermittlung von Frequenzabweichungen einer zu überwachenden Spannung
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Ermittlung der Abweichung der Frequenz einer zu überwachenden Spannung von einer vorgegebenen Frequenz.
Unter verschiedenen Umständen ist es wünschenswert, Frequenzänderungen oder Phasenänderungen einer elektrischen) Energiequelle zu erfassen.
So kann es beispielsweis, in den Fällen, in denen elektrische Kraftquellen von einer Prüfeinrichtung überwacht werden, wünschenswert sein, die Frequenz des von den elektrischen Kraftquellen gelieferten Stro, mes zu messen, um einen bevorstehenden Fehler in einer der Kraftquellen anzuzeigen.
Es sind verschiedene Methoden zur Messung der, Frequenz bekannt. Beispielsweise sind mechanische Bezugssysteme mit festen Frequenzen oder. andere, eine feste Bezugsfrequenz erzeugende elektrische Quellen mit der Frequenz der elcktrischen Energiequelle verglichen worden. Diese Methoden sind rela- tiv kostspielig, wenn ein bestimmter Grad an Genauigkeit verlangt wird. Auch ist, falls ein direkter Vergleich zwischen der Bezugsfrequenz und der Fre- quenz der elektrischen Energiequelle vollzogen wer den soll, die Bezugsfrequenz gewöhnlich nicht genau einstellbar.
Aufgabe der Erfindun ist es, eina einstellbare Schaltungsanordnung zur Ermittlung von Frequenzabweichungen zu schaffen, die einfach und damit wirtschaftlich aufgebaut und relativ unempfindlich gegenüber Änderungen der Scheitelspannung der elektrischen Energiequelle ist.
Zu diesem Zwecke wird eine Schaltanorldnung verwendet, die gemäss der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, dass eine bistabile und eine monostabile Kippstufe vorgesehen sind, dass der bistabilen, durch eine von der zu überwachenden Spannung a bgeleiteten Spannung angereizten Kippstufe ein Puls einer, durch die Frequenz der zu überwachenden Spanmmg bestimmten Impulsdauer und der monostabilen Kippstufe ein Puls einer durch die vorgege- bene Frsquentz bestimmten Impulsdauer entnommen werden, wobei die vorgegebene Frequenz durch die Rückfallzeit der mit zeitbestimmenden Schaltungsgliedern ausgerüsteten und d durch eine von der zu überwachenden Spannung abgeleiteten,
anderen Spannung angereizten monostabilen Kippstufe gegeben ist, und dass aus dem Vergleich der Pulse eine Spannung zur Ermittlung bzw. Anzeige der Fre quenzabweichung gewonnen wird.
Im fol. genden wird ein Ausfühcungsbeispiel der Erfindung erläutert.
Zur Steuerung der bistabilen Kippstufe wird eine Rechteckspannung verwendet, die in einer B, egren- zerschaltung aus der Wechselspannung der elektri schem Energiequelle gewonnen wird. Die bistabile Kippstufe ändert ihnen Scbaltungszustand jedesmal dann, wenn ihr aus der Begrenzerschaltung ein Impuls einer vonbestinmiten Polarität zugeführt wird.
Die einen Puls darstellende Ausgangsspannung der bistabilen Kippstufe steuert die monostabile Kippstufe in der Weise, dass die monostabile Kippstufe jedesmal dann in deni instabilen Schaltungszustand übergeht, wenn die bistabile Kippstufe einen vorbe- stimmten stabilen Schaltungszustand aufweist, Der Puls. der bistabilen Kippstufe und der von der monostabilen Kippstufe erzeugte Puls sind derart zusammengeschaltet, dass sich ihre Amplitude subtrahieren ; es entsteht : eine Spannung, dderen Polarität und Zeitdauer von der Zeitdauer der Pulse abhängt.
Die Impulsdauer des von der monostabilen Kippstufe erzeugten Pulses is einregulierbar und kann daher dazu verwendet werden, um festzulegen, ob die sich aus den zusammengeschalteten Pulsen der monosta bilen und der bistabilen Kippstuie ergebende Span- nung positiv oder negativ sein soll.
die sich erge bende Spannung kann gegebenenfalls dazu verwendet wenden, um eine weitere bistabile Kippstufe zu triggern, deren Ausgangsspannung zur Sbeuerung eines empfindlichen Relais verwendet werden kann, das den Zustand der, elektrischen Energiequelle anzeigt, Die Ausgangsspanmung der bistabilen Kippstufe kann beispielsweise auch eine weitere bistabile Kippstufe steuern, die einen Schaltungszustand annimmt, wenn der ihr zugeführte Impuls von einer bestimmten Polarität ist und die den entgegengesetzten Schal tungszustand aufweist, wenn der ihr zugeführte Impuls von entgegengesetzter Polarität ist.
Die Ausgangsspannung dieser weiteren bistabilen Kippstufe kann zur Erregung eines Relais verwendet werden, das. anzeigt, ob die Frequenz der elektrischen Ener- giequelle unter einem gewissen vorbestimmten Wert liegt.
Zum besseren Verständnis der Erfindung ist in der Fig. 1 in schematischer Darstellung ein Ausfüh- rungsbeispiel der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung dargestellt ; die Fig. 2 zeigt die zur Erklärung der Funktionsweise der erfindungsgemässen Schal tungsanordnung. erforderlichen Diagramme.
Das in der Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel der erfindu'ngssemässen Schaltungsanordnung weist an ihrem Eingang einen Transformator 3 auf, aus dessen Ausgangsspannung unter Verwendung eines Gleichrichterelementes 4 eine Gleichspannung ge- wonnen wird, die zur Stromversorgung der Schaltungsanordnung dient. Diese Gleichspannung wind durch den Kondensator 5 geglättet und durch die Zenerdiode 6 in Venbindung mit dem Widerstand 7 und dem Kondensator 8 in ihrer Amplitude begrenizt.
Dahir ist die Gleichspammng, die der an dem Verbin dungspunkt des Widerstandtes 7 und des Kondensa- tors 8 angeschlossenen, negativen Stromversorgungs- leitung 16 zugeführt wird, eine stabile konstante Gleichspannung, die von spannungsschwankungen der elektrischen Energiequelle relativ unabhängig ist.
Die Ausgangsspannung des Transformators 3 wird auch der Basis des Transistors 10 zugeführt. Der Kollektor dieses Transistors ist über einen Widerstand 11 an die negative Stromversorgungsleitung, und zwar an den Verbindungspunkt des Gleichrichterelementes 4 und des Widerstandes 7 angeschlossen.
Der Emitter dieses transistors ist mit der positiven Stromversorgungsleitung verbunden, die an Masse angeschlossen ist. Der Kollektor des Transistors 10 ist ferner über einen Kondensator 12 mit dem Verbindungspunkt der Gleichrichterelemente 13 und 14 sowie des Widerstandes 15 verbunden, dessen. ande- rer anschluss an die negative Stromversorgungslei tung angeschlossen ist. Die Katoden der Gleichrichterelemente 13 und 14 sind mit den Kollektoren der Transistoren 17 und 18 verbunden, die die bistabile Kippstufe bilden.
Der, Kollektor des Transistors 17 ist über den Widerstand 19 mit der negativen Stromversorgungsleitung 16 und sein Emitter mit der positive Stromversorgungslcitung verbunden. Die Basis des Transistors 17 steht über dem Widerstand 20. und dem Kondensator 21 mit Idem Kollektor des Transistors 18 in Verbindung, dessen Kollektor auch über den Widerstand 22 an die negative Stromversorgungsleitung angeschlossen ist. Die Basis des Transistors 18 ist über den Kondensator 23 und den Widerstand 24 mit dem Kollektor des Transistors 17 venbunden.
Der Kollek- tor des Transistors 18 ist auch durch einen Konden- sator 25 mit der Anode des Gleichrichterelementes 26 sowie mit dem Widerstand 27 verbunden, der mit der negativen Stromversorgungsleitung 16 in Verbin- dung. steht. Die Katode des Gleichrichterlementes 26 ist an den Kollektor des Transistors 28 angeschlos- Sen; die Transistoren 28 und 30 bilden die monostabile Kippstufe.
Der Kollektor des Transistors 28 ist mit der negativen Stromversorigungsleitung über den Widerstand 31 verbunden. Sein Emitter ist an die positive Stronwersorgungsleitung angeschlossen. Die Basis des Transistors 28 steht über die aus dem widerstand 32 und dem Kondensator 33 gebildete Parallelschaltung mit dem Kollektor des Transistors 30 in Verbin- dung, dessen Emitter an die positive Stromversor gungsleitung und dessen Kollektor auch noch über den Widerstand 34 an die negative Stromversorgungsloitung angeschlossen ist, Die Basis des Transistors 30 ist über den Kondensator 35,
das Gleichrichterelement 36 und den Widerstand 37-die letzteren beiden sind parallelgeschaltet - mit dem Kollektor des Transistors 28 verbuunden. Der Transistor 29 ist als Emitterfolger über die Widerstand-Gleichrichterelement-Kombination 36 und 37 angekoppelt ; sein Kollektor ist mit der nsgattven Stromversongungslei- tung über den Widerstand 38 verbunden. Die Basis des Transistors 30 steht stämdig über den Widerstand 39 und den veränderbaren Widerstand 40 sowie bei geschlossenen Kontakten 41 auch über den Widerstand 42 und den veränderbaren Widerstand 43 mit der negativen Stromversorgungsleitung in Verbindung.
Die Ausgänge der beiden beschriebenen Kippstufen sind wie folgt miteinander verbunden :
Die den von der bistabilen Kippstufe. entnomme nen Puls darstellende Ausgangsspammng des Kollek- tors des s Transistors 18 ist über den Kondensator 47 und den Widerstand 48 an die Katode des Gleich- richterlementes 50 angelegt, dessen Anode an die positive Stromfversorgungsleitung angeschlossen ist.
Der sich an dem Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand 48 und dem Gleichrichterelement 50 ein- stellenden Spannung ist die den von, der monostabi- len Kippstufe erzeugten Puls darstellende Spannung am Kollektor des Transistors 30 mittels der Widerstände 44 und 49 derart zugeschaltet, dass. sich die beiden Spannungen addieren. Der Ausgang dieses vergleichenden Schaltungsteiles wird von dem Ver bindungspunkt der Widerstände 44 und 49 gebildet und ist an den einen Anschluss des Kondensators 51 sowie über die Gleichrichter 45 und 46 an die Basis des Transistors s 52 angeschlossen ; der andere An schluss : des Kondensators 51 ist direkt mit der positiven Stromversorgungsleitung verbunden.
Die Transistoren 52 und 53 bilden eine weitere bistabile Kippstufe.
Der Emnitter des Transistors 52 ist mit der positiven Stromversorgungsleitung und der Kollektor des Transistors 52 ist über den Widerstand 54 mit der negativen Stromversorgungsleitung verbunden. Die Basis des Transistors 52 ist über den Kondensator 56 und den Widerstand 57 an den Kollektor des Transistors 53 angeschlossen, der zusätzlich über den Widerstand 55 mit der negativen Stromversorgungs- leitung 16 in verbindung steht. Der Emitter des Transistors 53 ist an die positive Stronwersorgungs- leitung angeschlossen, und die Basis des Transistors 53 ist über den Widerstand 59 und den Kondensator 58 an den Kollektor des Transistors 52 angekoppelt.
Der Ausgan der bistabilen Kippstufe ist über den Widerstand 60 an die Basis des Transistors 61 angeschlossen ; die Basis dieses Transistors ist ferner über den Kondensator 62 mit Masse verbund ! en. Der Kollektor dieses Transistors ist an den Kollektor des Transistors 64 angeschlossen, und der Emitter ist direkt mit der Basis des Transistors 64 und über, den Widerstand 63 mit der positiven Stromversorgungsleitung verbunden. Der Emitter des Transistors 64 steht über das Gleichmchterelement 65 mit der positiven Stromversorgungsleitung in Verbindung, und der Kollektor des Transistors 64 ist über den Widerstand 66 mit einem Ende der Spule, des Relais 67 verbund, en.
Das andere Ende dieser Spule ist an den Verbindungspunkt zwischen dem Gleichrichterlament 4 und dem Widerstand 7. an. die negative Stromversor- gungsleitung angeschlossen. Der Kontakt 68 des Relais 67 kann gegebenenfalls dazu verwendet werden, um weitere Schaltungsanordnungen zu betätigen, z. B. um eine Anzeige des Schaltungszustand'es des Relais zu ermöglichen.
Die beschriebene Schaltungsanordnung arbeitet in folgender Weise :
Wenn an den Transformator 3 von der elektrischen Energiequelle, deren. Frequenz gemessen werden soll, eine Spannung angelegt wird, dann wird der negativen und der positiven Stromversorgungsleitung über das Gleichrichterelement 4 und über die Sekun- därwicklung des Transformators 3 eine Gleichspan- nung zugeführt, die durch den Kondensator 5 geglät ta, wird. Der Widerstand 7 sowie der Kondensator 8 und die Zenerdiode 6 dienen dazu, um die Spannung auf einen stabilen Wert einzuregeln und dabei uner wünschte Amplitudenänderungen der Gleichspan nung, die durch Änderung jder Spannung der elektri schen Energiequelle auftreten könnten, zu vermeiden.
Sekundärseitig besitzt der Transformator 3 einen weiteren Wechselspannungsausgang, der mit der Basis des Transistors 10 in Verbindung steht. Dieser Transistor erzeugt. eine begrenzte Ausgangsspannung.
Die Eingangsspannung des Transistors 10 kann, wie in der Fig. unter a gezeigt ist, aussehen, während die Auagangsspannung des Transistors 10 dien in der Fig. 2 unter b gezeigten Verlauf hat. Diese Span nung, die einen nahezu nechteckförmigen Verlauf hat, wird den Basisanschlüssen der Transistoren 17 und 18 über die Gleichrichterelemente 13 und 14 sowie über die Kondensatoren 21 und 23 zugeführt. Die Gleichrichterelemente 13 und 14 sind derart angeordnet, dass nur positive Impulse der Ausgangsspannung an die Transistoren gelangen können.
Nimmt man beispielsweise an, dass der Transistor 17 gesperrt und der Transistor 18 leitend ist, dann kann unterstellt werden, dass der nächstfolgende, positive Impuls das Gleichrichterelement 13, den Kondensator 23 und den Widerstand 24 passiert und d zur Basis des Transistors 1. 8 gelangt, wodurch dessen Leitfähigkeit eingeschränkt wird. Diese Einschrän, kung der Leitfähgkeit verursacht das Anwachsen eines negativen Potentials an seinem Kollektor ; die- ser Potentialwechsel wird über den Kondensator 21 und den Widerstand 20 an die Basis des Transistors 17 gekoppelt.
Der negative Potentialwechsel an der Basis des Transistors 17 führt dazu, dass die Leitfä- higkeit des Transistors 17 wächst, wodurch das Potential am Kollektor dieses Transistors weniger negativ wird ; dieses Anwachsen des positiven Potentials wind über den Kondensator 23 und den Widerstand 24 auf die Basis, des Transistors 18 übertragen.
Dieser Vorgang wiederholt sich so lange, bis der Transistor 18 vollständig gesperrt und der Transistor 17 vollständig leitend ist. Beim nächstfolgenden negativen Impuls der in der Fig. 2 unter b gezeig- ten Spannung ereignet sich nichts, da die Gleichrich terlemente negative Impulse nicht passieren lassen.
Beim nächsten positiven Impuls jedoch wird nun, der Transistor 17 in der vorher beschriebenen Weise gesperrt, wodurch die bistabile Kippstufe in ihren ursprünglichen Zustand zurückkehrt. Man erkennt, dass bei jedem positiven Impuls der in der Fig. 2 unter b gezeigten Spannung die bistabile Kippstufe, die aus den Transistoren 17 und 18 besteht, ihnen Schaltungszustand ändert und dabei an dem Kollek- tor des Transistors 18 einen in der Fig. 2 unter c gezeigten Puls erzeugt, der bei jedem positive Impuls der in. der Fig. 2 unter b gezeigten Spannung. seine Polarität ändert.
Der Kollektor des Transistors 18 ist tuber einen Kondensator 25 und ein Gleichrichterelement 26 mit dem Kollektor des Transistors 28 und über das Gleichrichterelement 36 und den Widerstand 37, die parallel geschaltet sind, sowie über den Kondensator 35 mit der Basis des Transistors 30 verbunden. Entsprechend der Polarität des Gleichrichterelementes 26 werden der Basis des Transistors 30 nur positive Impulse zugeführt. Unter normalen Umständen ist der Transistor 30 leitend, da die Basis dieses Transistors über die Widerstände 39 und 40 mit der negativen Stronwersorgumgsleitung verbunden ist. Wenn der Basis dieses Transistors ein positive Impuls zugeführt wird, dann verringert sich seine Leitfähigkeit.
Diese Verringerung der Leitfähigkeit verursacht eine negative Potentialänderung an dem Kollektor des Transistors 30, die über den Kondensator 33 und über den Widerstand 32 der Basis des Transistors 28 zugeführt wird. Der Transistor 28 andererseits ist normalerweise gesperrt, und die negative Potential änderung versucht, seine Leitfähigkeit zu steigern, wodurch eine Abschwächung des negativen Potentials an dem Kollektor des Transistors 28 auftritt ; dieses abgeschwächte negative Potential wird üb. er die. aus dem Gleichrichterlement 36 und dam Widerstand 37 bestehende Parallelschaltung sowie über den Kondensator 35. an die Basis des Transistors 30 angekoppelt. Dieser Vorgang läuft kumulativ ab und führt dazu, dass der Transistor 28 leitend und der Transistor 30 gesperrt wird.
Im. sbabilen Schaltungs- zustand-Transistor 28 gesperrt und Transistor 30 leitend-ist der Kondensator 35 mit seinem in der Fig. 1 linken Anschluss nahezu auf das Potential der negativen Stromversorgungsleitung und mit seinem rechten, über den Transistor 30 mit der positive Stromversorgungsleitmg verbundenen Anschluss nahezu auf das Potential der positiven Stromversor- gungsleitung aufgeladen worden. Wenn der Transistor 30 gesperrt wird, beginnt sich der Kondensator 35 über die Widerstände 39, 40 und 37 sowie über die Kollektor-Emitter, Strecke des nunmehr leitenden Transistors 28 zu, entladen.
Ist dieser Entladungsvorgang geniigend weit fortgeschritten, dann beginnt die Basis des Transistors 30 sich hinsichtlich ihres Potentials dem Potential der negativen Stromjversor- gungsleitung zu nahern. In diesem Augenblick beginnt der Transistor 30 zu leiten. Sobald der Transistor 30 leitend ist, wird das Potential'an seinem Kollektor weniger negativ, wodurch der Basis des Transistors 28 über den Widerstand 32 und den Kondensator 33 ein positives Potential zugeführt wird, das dazu führt, dass der Transistor 28 weniger leitend wind.
Die Verminderung der Leitfähigkeit des Transistors 28 führt zum Anwachsen des Potentials am Kollektor des Transistors 28, das über das Gleichrichterelement 36, den Widerstand 37 und den Kon densator 35 an. die Basis des Transistors 30 übertragen wird, wodurch das Leitvermögen des Transistors 30 vergrössert wird. Dieser Effekt läuft kumulativ ab und führt dazu, dass die Schaltung stets wieder ihren) stabilen Zustand annimmt. Der Transistor 29 dient dazu, um sicherzustellen, dass der Kondensator 35 nahezu geladen ist, bevor die monostabile Kippstufe wieder getriggert wird.
Das Laden des Kondensators 35 erfolgt über den Widerstand 38 und die Kollektor Emitter-Strecke des Transistors 29 sowie über die Basis-Emitter-Strecke des TBansistors 30. Um Be- schädigungen des Transistors 30 zu vermeiden, ist der Widerstand 38 vorgesehen. Dadurch ist auch verhindert, dass unerwünschte Impulse auf die negative Stromversorgungsleitung üibentragen wenden.
Wegen der Charakteristik des Transistors 29 kan, der Fall eintreten, dass sich der Kondensator nicht weiter auflädt, wenn sich die Basis des Transistor, 29 hinsichtlich ihres Potentials der Emitter Spannung angenähert hat. Deshalb ist, der Widerstand 37 eingeführt, der ein Ladern des Kondensators 35 bis zur vollen Spannung der Stromversorgungsleitung erlaubt. Das Gleichrichterelement 36, das dem Widerstand 37 parallel geschaltet ist, stellt während der Entladung des Kondensators 35 einen niederob- migen Strompfad dar und'macht den Widerstand 37 während dieses Teils des Schaltzyklusses unwirksam.
Es ist zu bemerken, dass der Widerstand 42 und der veränderbare Widerstand 43 dem Widerstand 39 und dem veränderbaren Widerstand 40 parallel geschaltet sind, wenn die Kontakte 41 das Relais 67 geschlossen sind. Da die Kontakte 41 normalerweise geschlossen sind, bedeutet dies, dass die Entladezeit des Kondensator s 35 bei betätigtem Relais grösser ist als bei nicht erregtem Relais.
Die den von der monostabilen Kippstufe erzeug- ten Puls darstellende Spammng am Kollektor des Transistors 30 ist über den Widerstand 44 einem zwischen den Widerständen 44 und 49 49 liegenden Schaltungspunkt zugeführt.
Die am Kollektor des Transistors 18 vorhandene, den von den bistabilen Kippstufe erzeugten Puls darstellende Spannung ist über den Kondensator 47 an eine aus dem Widerstand 48 und dem Gleichrichterelement 50 bestehende Schaltungskombination angekoppelt. Diese Schaltungskombination dient dazu, um die Nullachse der in der Fig. 2 unter c dargestellten Spannung (Puls der bistaibilen Kippstufe) demrt zu verschieben, dass die Nullachse mit dem negativen Wert der Span nung zusammenfällt.
Da die dem Widerstand 44 zu- geführte Ausgangsspanmmg (Puls der monostabilen Kippstufe) des Kollektors des Transistors 30 voll- ständig unter der Nullachse und der tuber den Widerstand 49 zugeführte, in dea-Schaltungskombination verschobene Puls der bistabilen Kippstufe vollständig über der Nullachse liegt, besteht die Möglichkeit, die beiden Pulse additiv zfusammenzuscbalten, was unter diesen Umständen eine Subtraktion ihrer Amplitu- denwerte bedeutet. Das Ergebnis dieses Zusammenschaltens sind die in der Fig.
2 unter e und f ge zeigten Spammngsverläufe. Die Polarität der Impulse ist positiv-wie unter e gezeigt -, wenn der unter c gezeigte Puls der bistabilen Kippstufe aus Impulsen besteht, die länger als die des unter d dargestellten Pulses d'er monostabilen Kippstufe sind. Im umgekehrten Falle, d. h., wenn die unter d gezeigten Impulse länger) als die unter c dargestellten Impulse sind, besteht diss aus dem Vergleich der Pulse gewonnene Spannung aus negativen Impulsen, wie sie in der Fig. 2 unter f gezeigt sind. Diese Impulse werden nach schwacher Integration durch den Kondensator 51 über die Gleichrichterelementie 45 und 46 der Basis des Tnansistors 52 zugeführt.
Die mittels des Kondensators 51 ! durchgeführte Inte- gration ist ausreichend, um aussergewöhnliche Spit zen dieser Spannung. zu vermeiden, die den Transi- stor 52 zerstören könnten. Die Gleichmchterlemente 45 und 46 sind. vorgesehen, um eine Übertnagung von Impulsen mit einer unter einem vorgegebenen Niveau liegenden Amplitude zu verhindern. Das Kontaktpo- tential dieser Gleichrichterlemente ist derart festgelegt, dass sie keine Impulse zur Basis des Transistors 52 gelangen lassen, die kleiner als 0, 5 Volt sind.
Die Transistoren 52 und 53 sind in einer weiteren bistabilen Kippstufe angeondnet. Nimmt man an, dass der Ausgang des vergleichenden. Schaltungsteiles ein positives Potential ausweist und dass der Transistor 52 leitend ist, dann verursachen positive Impulse an der Basis Ides Transistors 52. eine Verminderung sei ner Leitfähigkeit, wodurch das Potential am Kollektor dieses Transistors negativer wird. Diese Potential änderung wird über den Kondensator 58 an die Basis des Transistors 53 übertragen und veranlasst diesen Transistor, besser leitend zu werden, wodurch das Potential an seinem Kollektor weniger negativ wird.
Diese in positiver Richtung verlaufende Poten- ttaländerung wird über den Komdensator 56 an die Basis des Transistors 52 übertragen. Dieser Vorgang läuft kumulativ ab und führt dazu, dass der Transi- stor 52 gesperrt und der Transistor 53 leitend wird.
Werden andererseits der Basis des Transistors 52 negative Impulse zugeführt, während dieser Transistor leitend ist, dann ereignet sich nichts ; werden der Basis des Transistors 52 aber negative Impulse zugeführt, wenn der Transistor 52 gesperrt ist, dann geht die weitere bistabile Kippstufe in, den entgegengesetz- ten Schaltungszustand über, wobei der Transistor 52 leitend und der Transistor 53 gesperrt wird.
Man erkennt daraus, dass sich das Potential am Kollektor des Transistors 53 bei gesperrtem Transistor 53 von einem annähernd dem Potential der negativen Stromversorgungsleitung entsprechenden Potential auf ein annähernd dem Potential der positive Stromversorr gungsleitung entsprechendes Potential verändert, wenn der Transistor 53 leitend ist. Diese Potentialän- derung wird der Basis des Transistors 61 über den) Widerstand 60 zugeführt. Der Kondensator 62 zwi schen der Basis des Transistors 61 und der positiven Stromversorgungsleitung verursacht eine Zeitverzögerung des Wechsels des Schaltzustandes des Transistors 61 gegenüber dem Spannunfgswechsel am Kollektor des Transistors 53.
Wenn der Transistor 53 leitend ist, ist die Basis des Transistors 61 wirksam mit der positiven Stroimversorgungleitung verbunden und der Transistor 61 ist gesperrt. Der Emitter des Transistors 61 liegt daher über den Widerstand 63 auf dem Potential der positiven Stromversorgungsleitung, wodurch auch die Basis des Transistors 64 auf dem Potential der positiven Stromversorgungsleitung liegt, so dass der Transistor 64 gesperrt ist.
Wenn der Transistor 53 gesperrt wird, nähert sich das Potential seines Kollektors dem der negativen Stromversorgungsleitung an, und der Kondensator 62 lädt sich über die Widerstände 55 und 60 auf dieses Potential auf. Wenn ein bestimmtes negatives Potential erreicht worden ist, wird der Transistor 61 leitend, und das Potential seines Emitters nähert sich dem Potential des Kollektors, wodurch die Basis des Transistors 64 sich hinsichtlich ihres Potentials an das des Kollektors des Transistors. 64 angleicht ; dadurch wird dieser Transistor leitend. Die Kollektorströme der Transistoren 61 und 64 fliessen durch den Widerstand 66 und die Spule des Relais 67. Dadurch wird, wenn die Transistoren 61 und 64 leitend sind, das Relais 67 erregt.
Bei der beschriebenen Schaltungsasnordnung könnten die Transistoren 61 und 64 durch den Leck- strom leitend gesteuert werden. Um dies zu verhin- der, ist ein Gleichricbterelement 65 mit dem Transistor 64 in Reihe geschaltet ; das Kontaktpotential dieses Gleichrichterel. ementes reicht aus, urn Leckströme zu verhindern, die diesen Schaltungskreis uner wünschterweise leitend machen könnten.
Aus den obigen Ausführungen geht hervor, dass die Transistoren 61 und 64 so lange leitend sein müs- sen, wie das Relais erregt ist, Daher muss der Transistor 53 gesperrt und der Transistor 52 leitend sein und der letzte Impuls, der der Basis des Transistors 52 zugeführt wird, muss negativ sein. Das bedeutet, dass der unter < sc dargestellte Puls der bistabilen ; Kippstuf e Impulse einer kürzeren Zeitdauer als der in der Fig. 2 unter d"gezeigte Puls der monostabilen Kippstufe haben muss.
Dies ist gleichbedeutend mit der Forderung, dass die Frequenz der elektri schen Energiequelle hoch gegenüb. er der Frequenz dea-monostabilen Kippstufe sein muss. Nimmt man an an, dass die momstabile Kippstufe in einem Schal tungszustand eine feste Impulsdauer aufweist, dfanm deutet eine negative Spannung am Ausgang des vergleichenden Schaltungsteiles auf eine Frequenz der elektrischen EnergiequelLe hin, die oberhalb einer bestimmten, vorgegebenen Frequenz liegt.
Wenn mm die Frequenz der elektrischen Energiequelle kleiner wird, dann steigt die Impulsdauer des in der Fig. 2 unter co gezeigten Pulses bis zu Werten an, die der Zeitdauer der unter d gezeigten Impulse entspricht.
Sobald durch den vergleichenden Schaltungsteil eine positive Spannung erzeugt wird', wird der Transistor 52 gesperrt und das Relais aberregt, wodlurch ange- zeigt wird, dass die Frequenz der elektrischen Ener giequelle unter einen festgesetzten Wert abgesunken ist. Die Aberregung des Relais 67 führt zur Schlies sung seiner Kontakte 41, und die Widerstände 42 und 43 wenden den Widerständein 37 und 40 parallel. geschaltet.
Dadurch wird die Zeitdauer der, Impulse des unter d gezeigten Pulses verkünzt und der verglei- chende Schaltungsteil erzeujgt so lange keine negative Spannung, bis die Frequenz der elektrischen Energie quelle die Frequenz übersteigt, bei der der verglei- chende Schaltungsteil vorher eine negative spannung erzeugt hat. Dies verhindert in wirksamer Weise ein Klappern des Relais, da die Anzugsfrequenz die Ab- fallfrequenz übersteigen muss.
Es wurde bei der Verwendung einer elektrischen Energiequelle mit der üblichen Frequenz von 60 Schwingungen/sec und bei geeignetem Aufbau der Schalttmgaanordnung herausgefunden, dass die Abfallfrequenz des Relais 67 zwischen 50 Schwingun gen/sec und 65 Schwingungen/sec eingestellt werden konnte und dass die Anzugsfrequenz des Relais auf Werte eingestellt werden'konnte, die um eine · Schwingung/sec bis zu 16 Schwingungen/aec über der Abfallfrequenz lagen. Der Kontakt 68 des Relais 67 kann dazu verwendet werden, um gegebenenfalls weitere Schaltungsanordrungen zu. steuern.
Die einstellbaren Widerstände 40 und 43 können in Schwingungen/sec geeicht werden, und es ergibt sich, dass die Einstellung der Schaltungsanondnung unter unterschiedlichen umgebungsbedingungen relativ stabil ist. Die Scbaltungaanordnu'ng ist im Hinblick auf mögliche Veränderungen der Umge- bungsbedingungen sorgsam ausgelegt, um unerwünschte thermische Effekte zu venneiden.
Bei- spielsweise sind die kennlinien des Gleichrichterelementes 36 sowie der Transistoren 28 und 30 der, art aufeinander abgestimmt, dass sass die Wirkung der Umgebungstemperatur auf ein Minimum, beraibsen- ken. auch die Schaltungselemente, die in : dem Zeit verzögerungskreis enthalten sind, sind im Hinblick auf ausserordentlich niedrigen Temperaturkoeffizien- ten ausgewäh. lt.
Um den Einsatz der beschriebenen Schaltungsan- ordnung in verschiedenen Frequenzbereichen zu ermöglichen, ist es lediglich erforderlich, den Zoitkon- densator 35 zu verändern. Frequenzen bis hintauf zu 1000 Schwingungen/sec könnten auf diese Weise er fasst werden, ohne dass weitere Schaltungselemente veränderet werden müssen. Auch bei sehr viel höhe- ren Frequenzen kann die erfindungsgemässe Schal tungsanordnung eingesetzt wenden, wenn schnell schaltende Transistoren und entsprechend ausgewählte Schaltungselemente verwendet werden.
In den Fällen, in denen. die zu messende Frequenz nicht von einer elektrischen Energiequelle erzeugt wird, kann die Messgrösse unter Umständen zur Speisung der Schalbungsanordnung zu klein sein ; in diesem Falle kann das der Basis des Transistors 10 über den Widerstand 9 zugeführte Signal das einzige sein, das von der zu überwachenden Quelle abgeleitot wird. Die Versorgung der Schaltungsanordnung kann durch andere, von der Quelle unabhängige Stromver sorgungseinrichtungen erfolgen.
In diesem Falle kann auch ein Geber, der durch Rotation einer Achse Impulse erzeugt, an den Transistor 10 gekoppelt werden ; in diesem Falle ist die Schaltungsanordnung dazu geeignet, um die Drehgeschwindigkeit der Achse zu messen und um anzuzeigen, ob eine bestimmte Geschwindigkeit erreicht worden ist.
Es ist selbstverständlich, da'ss verschiedene Abwandlungen der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung denkbar sind, die von dem spezifischen Ausführungsbeispiel abgeleitet werden können ; beispielsweise kann die aus dem Vergleich der Pulse gewonnene Spannung, die - wie beschrieben - einer weiteren bistabilen Kippstufe zugeführt wird, deren Ausgangsspannung indirekt zur Kontrolle des Relais verwendet wird, auch anderen Schaltungssystemen zur Auswertung zugeführt werden.