DD210354A1 - Schaltung zur messung der periodendauer und frequenz - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur analogen Messung der Periodendauer oder der Frequenz einer Wechselspannung. Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Schaltung, die zur Durchfuehrung der Messung bei hoher Messgenauigkeit einen geringen Bauteilebedarf besitzt und insbesondere keine Glaettung benoetigt. Die Loesung besteht darin, dass die Schaltung einen Saegezahngenerator mit Rueckstellung auf Null besitzt und ueber Spannungsfolger, Speicherkondensatoren, Dioden und einem Endspannungsfolger eine der Periodendauer oder d.Frequenz proportionale Spannung liefert. Die Anw.der Erfindung ist insbesondere bei Synchrongeneratoren gegeben,deren Spannungsfrequenz proportional geregelt werden soll.
Description
a) Titel der axtindang
Schaltung zur Messung der Periodendauer und Frequenz
b) Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur analogen Messung der Periodendauer oder der Frequenz von We cha elsp annungeii, wobei diese in einen proportionalen Gleichspannungswert umgesetzt werden, der in Regelkreisen als Ist- oder Sollwert verwendet werden kann.
c) ' Charakteristik der bekannten technischen Lösungen ·-
Es sind Schaltungsanordnungen zur Umwandlung der Periodendauer oder der Frequenz'-in eine proportio-
-. nale Gleichspannung bekannt, bei denen von der
'15 Periodendauar gesteuerte Reciiteckspannungen gebildet
werde.n,,,.-,deren Mittelwert ,ein-..Mafiv:'ifüii.-'di.e>.Fr$qu.enz· oder Periodendauer darstellt.
Bekannt sind auch Schaltungsanordnungen, bei denen der zeitlich lineare Anstieg der Spannung eines
Sägezahngenerators oder Integrators während einer
Periode zur Ermittlung der Periodendauer oder Frequenz verwendet wird, indem ebenfalls eine Mittelwertbildung vorgenommen.-wird· Die erforderliche Mittelwertbildung- aus Rechteck-
25.. . 0(ifr Dreieckspannungen fordert die Verwendung von
Filtern (Tief passen) , deren Zelt-konstanten nachteilig bei der Verwendung der Anordnungen in Regelkreisen sind.
So ist aus der DS-OS 2 254 363 ein Verfahren zur Messung von Frequenz und Impulsdauer bekannt, die
eine Mittelwerts bildung aus mehreren Perioden oder Impulsen gestattet und aus Sägezahngeneratoren, ρ einer Flip-Flop-Schaltstufe und einer Komparatorstufe
besteht *
_ 10 14 &ez DE-OS 2 720 023 ist eine Schaltung zur Messung
- ; . der reziproken Frequenz einer Wechselspannung ange-
- geben, die mit rechteckigen oder sägezahnförmigen • Ausgangssignalen arbeitet, einen Frequenzumformer, Halteverstärker, Zählschaltung, Zahlenspeicher sowie einen Digital-Analog-Umsetzer besitzt.
Weiter ist aus der DS-OS 2 942 705 eine Methode und Schaltung zur Frequenzmessung bekannt, bei der die zumessende Wechselspannungsfrequenz verglichen wird mit einer Frequenz eines -Saktoszillators, einem Synchronisieirer und einem· Frequenzteiler, ^obei der
Frequenzteiler sowie der Synchronisierer einen als Integrator ausgebildeten Digital-Analog-Wandler .
"*~\ ansteuern und die Ausgangsklemmen des Wandlers die
_y ' ·
Meßspannung liefern.
25· feiter istv aus- dem DD-WP 89' 912 eine. Schaltungs
anordnung zur analogen Frequenzmessung bekannt, bei der die zu.messende Frequenz mit einem genauen Frequenzraster moduliert und die Differenzfrequenz ausgesiebt wird und' einen Diskriminator über '.
einen Schwellwertschalter speist.
d) Ziel der Erfindung
Ziel der Erfindung iat die Schaffung einer Schaltung zur Ermittlung der Periodendauer sowie' daraus der Frequenz einer Wechselspannung mit geringem Aufwand und hoher Genauigkeit.
e) Darlegung des> wesena dar-Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung zur Ermittlung der Periodendauer sowie daraus der Frequenz zu finden, die eine der Periodendauer.
proportionale Ausgang.3SDannung ergibt,, bei- d£.r.-=-
keine Mittelwertbildung erforderlich ist. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß bei der Messung der Periodendauer die Ausgangs-SDannung eines.Sägezahngenerators über zwei Spannungsfolgef" auf zwei Speicherkönde'naätbreh
übertragen wird, von denen, der eins· bei positivem·: Hulldurchgang und der andere bei negativem KuIldurchgang entladen wird und deren Ausgangsspannung über zwei Dioden einem Spannungsfolger, zugeführt wird, dessen Ausgang mit dem Ausgangswiderstand
verbunden ist.
Bei der. Schal tung zur Messung der Frequenz unter ' Verwendung der Schaltungsanordnung zur Messung der Periodendauer wird der am Ende jedej" Halbperiode 25- der Wechselspannung auftretende Maximalwert der
Sägezahnspannung, der über die Spannungsfolger am Ausgangswiderstand erscheint, mit einem Regler durch.Verstellung der Anstiegssteilheit der Sägezahnspannung auf einen konstanten Wert geregelt,
Dabei wird ein dieser Anstiegssteilheit'proportionaler Spannungswert als frequenzproportionaler Ausgangswert benutzt.
Die Spannung des Sägezahngenerators steigt in jeder Halbperiode linear bis zu einem Maximal-
> wert U . m ^ an, welcher der Periodendauer oro-
portional ist und bei jedem lulldurchgang der
Wechselspannung auf Hull zurückkippt. Erfindungs- \ . * ..
gemäß wird die Ausgangsspannung, des. Sägezahngenerators U Λ durch Spannungsfolger auf zwei Speicherkondensatoren gegeben, deren Entladung in jeder Periode einmal um 180 ° phasenverschoben erfolgt. An; dem einen Kondensator erscheint somit ein Sp annungs verlauf-, der zwischen 0° und, 180° dem Spannungsverlauf des Sägezahngenerators entspricht
und zwischen- 180° und 360° den erreichten Spannungswert beibehält.
An dem anderen Kondensator erscheint die. Spannung des: Sägezahngenarators zwischen 180° und 360°, während, zwischen-0° und. 180° der Spannungswert
konstant bleibt.
Die Ausgänge der Speicherkondensatorsn werden über je eine Diode einem weiteren Sdannungsfolger zugeführt , an dessen Ausgang nur die jeweils größere Spannung der SpSicherkondensatoren; erscheint und
damit eine Gleichspannung ohne Welligkeit, die der Periodendauer, ΐ proportional ist, erzielt,
Diese Spannung, wird bei Messung der Frequenz mit einem Sollwert verglichen und die Differenz steuert über einen Verstärker den Ladestrom UQ. des Säge
zahngenerators so, daß Übereinstimmung mit dem Sollwert erzielt wird. Der hierzu erforderliche Wert des Ladestromes des Sägezahngenerators ist
gemäß den folgenden Beziehungen der Frequenz proportional:
d ü„ Λ υ „
Ladestrom I01 = C1 · =* C · . -Si-SäS
- G1 Jc1
Uc1 max = üSoll
f) Ausfiihrungsbeispiel
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungs-. beispiel näherv;.?erläutert;i>-iverden:. Die. zugehörige ZeU.chiiüiig' ζβίφ« eliisa Ssehai^ung,,;, bgo.,, w^iche^- de.:te-'Säge- zahngenerator durch den Kondensator G 1 gebildet wird,
Dieser wird durch den Konstantstromregelkreis juit dexa 'Iransiator 7 1 ßrLt konstantem Strom geladen, wobei Y 1 durch die Differenz aus dem am 7/iderstand R 1 anstehenden Sonstantatrom-Istvi/ert und dem am iranaiator Y 6 oder'der Z-Diode Z 1 anstehenden
Konatantstrom-Sollwert angesteuert wird* . Die durch den konstanten Ladestrom linear mit der
Zeit ansteigende Spannung U Λ mrd den Basen der
ei
Transistoren V 2 und 7 3 zugeführt. Die Transistoren . sind als Spannungsfolger geschaltet und übertragen
den Spannungsanstieg am Kondensator GT auf die Kondensatoren C 2 bzw. G 3.
Die Kondensatoren G 1, G 2 und G 3 werden ah den· liulldurchgängen der äingangsivechselspannung Uw
durch, die Transistoren 7 7, 7 8 und 7 9 entladen. Die Steuerung der Entladung erfolgt so, daß C 1 .· bei jedem IJulldurchgang, C. 2 nur beim positiven und C 3 nur beim negativen Hulldurchgang entladen wird· Die erforderlichen Impulse an den
Transistoren 7 7» V 8 und 7 9 werden durch die Kondensatoren G 4- und G 5 bewirkt, die während des Anstieges der Wechselspannung von Hull bis zum Erreichen der Z-Spannung' an den Z-Dioden JO Z 3 und Z 4 Strom führen« .
/ . Die Zuordnung der entsprechenden Euildurchgänge
erfolgt durch die Dioden D 3 bis D 8.
Durch die Dioden. D 1 und D 2 wird jeweils- die größere der' an den: Kondensatoren G 2 oder G 3 liegenden· Spannungen an die Basis des'als t Spannungsfolger gea chatteten Transistors 7 4
geführt, da, die; größere. Spannung: die Diode ' sperret, äfi< der' die· kleinere Spannung- liegt.
Da. die Kondensatoren G 2 und G 3 nur bsi jedem zweiten Έulldurchgahg< entladen werden, wird nur
in einer Halbperiode der Spannungsanstieg am Kondensator G 1 übernommen j während der anderen ~) . Halbperiode bleibt die erreichte Maximalspannung
am Kondensator G .1 erhalten. Durch die umv 180 versetzte: Entladung-von G 2 bzw. G 3
erscheint am Transistor 7 4 bzw.» am Aus gangs -
widerstand ;R: 2 nur -die- Spannung; U... ei max
Wird als Sollwert für den konstanten Ladestrom -U0^- am Tranais tor 7 1 nur die Z-Sp annung an der Z-Diode Z 1 benutzt, dann ist die Ausgangsspannung
U41 an 'R. 2:
i ' - U21 -C · o1 Üg1
1G 1- τη1 " 1
ÜA1 = uR2 = uc1 max = WTTö-T · 4
d. h. proportional der Periodendauer T der Wechselspannung ·
Zur Messung der Frequenz f = -^ wird durch einen ' Regelkreis die Spannung . u* _ = v'U . durch
' Verstellung des Ladestromes i.. auf einen kon
stanten Wert geregelt*
: j . Im Aüsführungsbeispiel geschieht dies durch 7er-
gleich der Spannung Uv, 2 mit der Z-Diode Z 2.
Die, Differenz wird über den -Transistor 7 5 ver
stärkt, der den--2ransi3tör, 7 6 ansteuert, wi
..den Sollwert für ,.den ,Konstantstrom i und. .gleich zeitig, die ·. Aasgahga spannung U ? ergibt, Es ist .
UA 2
Bei üc1 mas- = Uz 2 ergibt sich
U ,
ο 1 - ΗΊ ^ w ' -"0"75"VTjT
d« h., die Ausgangs spannung. ü(, ^ ^3"^ der Frequenz proportional. -.
Die Wirkung der Regelstrecke ergibt sich wie folgt; Wenn die Spannung U^ .? größer als die Spannung IT o ist, vl/ird der Transistor 7 5 und damit auch ' . ..der Transistor 7 6 durchgesteuert und damit
; . % 6 s ÜA 2 = 1C T .· *-.*
ebenfalls kleiner. Damit werden der Konstantstrom
ί0 1 Mie Uo Uax = % 2 auch kleiner und Ur3 ο = ' ü„ ο wieder erreicht.
Zum. Ausgleich der Totzeit bei der.Veränderung von '5 U . von einer Halbperiode zur anderen können
die Regelicreiatransistoren: Y 5 und Y 6 noch mit ä . regeltechnischen. Korrekturgliedern beschältet wer
den:, die im.Anwendungsbeispiel, nicht dargestellt sind. ' .
Claims (2)
1. Schaltungsanordnung zur Messung der Periodendauereiner Wechselspannung unter Verwendung eines Sägezahngenerators und Rückstellung des-
' selben auf Null bei jedem UuIldurengang der
Wechselspannung, dadurch gekennzeichnet, da3 die Ausgangsspannung des Sägezahngenerators
^ - am Kondensator (C 1) über je einen Spannungs-
wJ _- folger (V 2, V 3) auf zwei Speicherkondenaa-
10. toren (C 2, C 3) übertragen wird, von denen
der eine bei den positiven und der andere bei den negativen Hulldurchgängen der Wechsel- . spannung entladen wird und die Aus gangs s ρ aB--nungen der Speicherkondensatoren über je eine Diode (D 1, D 2) und einen weiteren Spannung3-
folger (Y 4) auf einen Ausgangswiderstand (E 2) geführt wird.
2. Schaltungsanordnung zur Messung der frequenz unter Verwendung der Schaltungsanordnung ge-
_0 . ffläß Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
am Ende jeder Halbperiode der.Wechselspannung auftretende Maximalwert der Sägezahnspannung,, . · .· der über die Spann nngs folger am Aus gangs wider-,.', . . ' . stand (R 2) erscheint, mit einem Hegler durch
Verstellung der Anstiegssteiihait der.Säge-
zahnspannung auf einen konstanten Wert geregelt wird und ein dieser Anstiegssteilheit proportionaler Spannungswert als frequenzproportiohaler Ausgangswert benutzt wird·
Hierzu 1 Seite Zeichnungen
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD24357682A DD210354A1 (de) | 1982-09-29 | 1982-09-29 | Schaltung zur messung der periodendauer und frequenz |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD24357682A DD210354A1 (de) | 1982-09-29 | 1982-09-29 | Schaltung zur messung der periodendauer und frequenz |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DD210354A1 true DD210354A1 (de) | 1984-06-06 |
Family
ID=5541448
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DD24357682A DD210354A1 (de) | 1982-09-29 | 1982-09-29 | Schaltung zur messung der periodendauer und frequenz |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DD (1) | DD210354A1 (de) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3539556A1 (de) * | 1985-11-07 | 1987-05-14 | Papst Motoren Gmbh & Co Kg | Schaltungsanordnung zur erzeugung eines der frequenz eines wechselstromsignals zugeordneten gleichspannungsnutzsignals, insbesondere fuer die gleichlaufregelung eines elektromotors |
-
1982
- 1982-09-29 DD DD24357682A patent/DD210354A1/de unknown
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3539556A1 (de) * | 1985-11-07 | 1987-05-14 | Papst Motoren Gmbh & Co Kg | Schaltungsanordnung zur erzeugung eines der frequenz eines wechselstromsignals zugeordneten gleichspannungsnutzsignals, insbesondere fuer die gleichlaufregelung eines elektromotors |
| US4823060A (en) * | 1985-11-07 | 1989-04-18 | Papst-Motoren Gmbh & Co. Kg | Circuit arrangement for generating a measurement signal associated with the frequency of an alternating current signal |
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