DE1147991B

DE1147991B - Circuit arrangement for the automatic, in-phase connection of a synchronizing AC voltage to one or more vibration generators of the same nominal frequency

Info

Publication number: DE1147991B
Application number: DEF17460A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Helmut Sippel; Helmut Schott
Original assignee: Felten and Guilleaume AG
Current assignee: Felten and Guilleaume AG
Priority date: 1955-05-04
Filing date: 1955-05-04
Publication date: 1963-05-02

Description

Schaltungsanordnung zur selbsttätigen, phasenrichtigen Aufschaltung einer Synchronisierwechselspannung auf einen oder mehrere Schwingungserzeuger gleicher Nennfrequenz Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur störungssicheren Synchronisierung eines oder mehrerer Schwingungserzeuger mit einer Synchronisierspannung, insbesondere für Trägerfrequenzsysteme.Circuit arrangement for automatic, in-phase connection a synchronizing alternating voltage to one or more oscillators of the same type Nominal frequency The invention relates to a circuit arrangement for fail-safe Synchronization of one or more vibration generators with a synchronization voltage, especially for carrier frequency systems.

In Trägerfrequenzanlagen sind aus Gründen der Betriebssicherheit die Einrichtungen für die Trägerstromerzeugung im allgemeinen doppelt vorhanden. Bei Störung der Betriebsanlage wird selbsttätig von der einen auf die andere Trägerstromerzeugungseinrichtung umgeschaltet. Wegen der erforderlichen äußerst kurzen Umschaltzeit muß auch die Ersatzanlage ständig in Betrieb sein und entweder leer laufen oder auf einen Ersatzwiderstand arbeiten. Da außerdem eine sehr hohe Frequenzgenauigkeit und Frequenzkonstanz gefordert werden muß, finden als Grundgeneratoren vorzugsweise Quarzgeneratoren und Frequenzvervielfacher mit nachgeschalteten Filtern und Verstärkern Verwendung. Da die Grundgeneratoren im allgemeinen nicht genau gleiche Frequenzen erzeugen werden, sondern um den relativen Fehler voneinander abweichen, läßt es sich nicht vermeiden, daß sich Schwebungen störend bemerkbar machen, die durch gegenseitiges Übersprechen der beiden Trägerstromerzeugungseinrichtungen aufeinander entstehen.In carrier frequency systems, for reasons of operational safety, the facilities for generating carrier power are generally duplicated. In the event of a fault in the operating system, there is an automatic switchover from one to the other carrier power generation device. Because of the extremely short switching time required, the backup system must also be in constant operation and either run empty or work on an equivalent resistor. Since, in addition, a very high frequency accuracy and frequency constancy must be required, quartz generators and frequency multipliers with downstream filters and amplifiers are preferably used as basic generators. Since the basic generators will generally not generate exactly the same frequencies, but rather about the relative error differ from one another, it cannot be avoided that beats become noticeable in a disruptive manner, which are caused by mutual crosstalk between the two carrier current generating devices.

Um solche störenden Schwebungen zu vermeiden, müssen daher alle in einem Amt vorhandenen Grundgeneratoren auf ein und dieselbe Frequenz synchronisiert werden, weil unter Umständen innerhalb eines Amtes auch ein Übersprechen der von den Grundgeneratoren mehrerer Trägerstromversorgungen abgeleiteten Spannungen verschiedener Frequenzen untereinander stattfinden kann.In order to avoid such disturbing beats, all must therefore be in The basic generators available in an office are synchronized to the same frequency because under certain circumstances within an office there is also a crosstalk of the basic generators of several carrier power supplies of different voltages derived Frequencies can take place with each other.

Außerdem darf beim Einschalten der Synchronisation für keinen der beiden Generatoren weder eine kurzzeitige Pegelsenkung noch ein Phasensprung der Grundfrequenz erfolgen. Bei einem kleinen Mitziehbereich macht die Einhaltung dieser Bedingungen keine besonderen Schwierigkeiten, wenn die Synchronisierspannung klein gegenüber der Spannung am Einspeisepunkt ist. Bei einem großen Mitziehbereich jedoch, bei dem beide Spannungen innerhalb der gleichen Größenordnung liegen, treten bei Phasenungleichheit starke Pegelschwankungen und ein plötzlicher Phasensprung auf, die unbedingt vermieden werden müssen.In addition, when the synchronization is switched on, neither a brief level drop nor a phase jump in the basic frequency may occur for either of the two generators. With a small pull-along area There are no particular difficulties in complying with these conditions if the synchronization voltage is small compared to the voltage at the feed point. With a large pull-in range, however, in which both voltages are within the same order of magnitude, strong level fluctuations and a sudden phase jump occur in the event of phase imbalance, which must be avoided at all costs.

Es ist zunächst erforderlich, daß jedem Schwingungserzeuger ein Schaltorgan zugeordnet ist, mittels dessen, bei Phasengleichheit der Spannung des betreffenden Schwingungserzeugers mit der Synchronisierspannung, diese auf den Schwingungserzeuger geschaltet wird. Die Betätigung des Schaltorgans zur Einschaltung der Synchronisierfrequenz im Augenblick der Phasengleichheit soll dabei selbsttätig durch eine Relaisschaltung erfolgen.It is first necessary that each vibration generator has a switching element is assigned, by means of which, with phase equality of the voltage of the relevant Vibration generator with the synchronization voltage, this to the vibration generator is switched. The actuation of the switching element to switch on the synchronization frequency at the moment of phase equality is supposed to be done automatically by a relay circuit take place.

Es sind bereits automatisch wirkende Schaltungen bekannt, die beim Auftreten von Frequenzunterschieden zwischen zwei - normalerweise synchron arbeitenden - Generatoren die Zuführung der Synchronisierungsspannung sperren und eine Alarmvorrichtung betätigen. Bei diesen Schaltungsanordnungen wird eine Ringmodulatorschaltung verwendet, der beide Wechselspannungen zugeführt werden. Dabei wird die frequenz- bzw. phasenabhängige Ausgangsspannung dem Gitterkreis einer Röhre zugeführt und damit deren Anodenstrom bzw. ein nicht polarisiertes Relais gesteuert. In dem zugehörigen Gitterkreis tritt auf Grund einer RC-Kombination eine Gleichrichtung ein, so daß die Röhre Strom führt, wenn nur eine hinreichend große Wechselspannung im Gitterkreis auftritt. Die Oszillatorwechselspannung und die Synchronisierwechselspannung werden auf gleiche Frequenz abgeglichen, aber beide Spannungen können sehr wohl in der Phase um g9=180° gegeneinander verschoben sein. Wird dann die Synchronisierwechselspannung dem Generator zugeschaltet, so hört der Generator zu schwingen auf - vorausgesetzt, daß die Amplitude der Synchronisierwechselspannung genügend groß ist - und schwingt mit der neuen Phase der Synchronisierwechselspannung wieder an. Das bedeutet sowohl eine Pegelunterbrechung als auch einen Phasensprung. Diese Tatsache ist bei Trägerfrequenzbetrieb, vor allem bei WT-Betrieb sehr störend. Sie wird bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung vermieden durch die Verwendung eines - an sich bekannten - als Phasendiskriminator arbeitenden Ringmodulators, in dem die Synchronisierwechselspannung und die Spannung des zu synchronisierenden Schwingungserzeugers miteinander moduliert werden; und eines polarisierten Relais mit einseitiger Ruhelage, das von der Ausgangsspannung des Ringmodulators gesteuert wird und bei Phasengleichheit der Spannung des zu synchronisierenden Schwingungserzeugers mit der Synchronisierspannung die Zuschaltung der Synchronisierspannung auf den zu synchronisierenden Schwingungserzeuger bewirkt.There are already automatically acting circuits known that when Occurrence of frequency differences between two - normally working synchronously - Generators block the supply of the synchronization voltage and an alarm device actuate. A ring modulator circuit is used in these circuit arrangements, to which both AC voltages are fed. The frequency or phase-dependent Output voltage fed to the grid circuit of a tube and thus its anode current or a non-polarized relay controlled. In the associated grid circle occurs due to an RC combination a rectification so that the Tube conducts electricity if there is only a sufficiently large alternating voltage in the grid circle occurs. The oscillator AC voltage and the synchronizing AC voltage become calibrated to the same frequency, but both voltages may very well be in the Phase shifted by g9 = 180 ° against each other. Then the synchronizing AC voltage switched on to the generator, the generator stops oscillating - provided that the amplitude of the synchronizing AC voltage is sufficiently large - and oscillates with the new phase of the synchronizing AC voltage again. That means both a level interruption as well as a phase jump. This fact is with carrier frequency operation, Very annoying, especially in WT operation. It is in the circuit arrangement according to the invention avoided by using a - known per se - as a phase discriminator working ring modulator, in which the synchronizing AC voltage and the voltage of the vibration generator to be synchronized are modulated with one another; and of a polarized relay with one-sided rest position that depends on the output voltage of the ring modulator is controlled and in phase equality of the voltage of the to be synchronized Vibration generator with the synchronization voltage, the connection of the synchronization voltage causes on the oscillator to be synchronized.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand des Schaltbildes an einem Ausführungsbeispiel im einzelnen näher beschrieben und erläutert. Es zeigt Fig. 1 das Prinzipschaltbild der Synchronisiereinrichtung mit selbsttätiger Zuschaltung der Synchronisierspannung, Fig.2 eine graphische Darstellung des Verlaufes der Ausgangsspannung des Ringmodulators.The invention is explained below using the circuit diagram using an exemplary embodiment described and explained in detail. 1 shows the basic circuit diagram the synchronization device with automatic connection of the synchronization voltage, 2 shows a graphic representation of the course of the output voltage of the ring modulator.

In Fig. 1 ist mit G der zu synchronisierende Schwingungserzeuger, beispielsweise ein Quarzgenerator mit Biegeschwinger, bezeichnet. Die Wechselspannung der Frequenz f, dieses Generators und die Synchronisierspannung der Frequenz f$ werden in dem aus dem Eingangs-Differentialübertrager Ü, den vier Gleichrichtern Gr1... Gr4 und den zwei WiderständenR bestehenden RingmodulatorM miteinander moduliert.In Fig. 1, G is the vibration generator to be synchronized, For example, a quartz generator with a flexural oscillator is referred to. The alternating voltage the frequency f, this generator and the synchronization voltage of the frequency f $ are in the one from the input differential transformer Ü, the four rectifiers Gr1 ... Gr4 and the ring modulator M consisting of two resistors R are modulated with one another.

Die Generatorspannung der Frequenz f g wird der Primärwicklung 1 und 2 des Eingangsübertragers 0 unmittelbar und die Synchronisierspannung der Frequenz f, den Klemmen 4 und 7 des Ringmodulators M über einen stabilisierten Regelverstärker zugeführt. An den Ausgangsklemmen 6 und 8 des Ringmodulators treten dann die Modulationsprodukte fs+fg und f,-fg auf. Diese Modulationsfrequenzen werden dem polarisierten Relais A mit einseitiger Ruhelage zugeführt.The generator voltage of the frequency f g is the primary winding 1 and 2 of the input transformer 0 directly and the synchronization voltage of the frequency f, terminals 4 and 7 of the ring modulator M via a stabilized control amplifier fed. The modulation products then appear at the output terminals 6 and 8 of the ring modulator fs + fg and f, -fg on. These modulation frequencies are used by the polarized relay A supplied with a one-sided rest position.

Die Modulatorausgangsspannung von der Frequenz fs+fg bleibt zufolge ihrer hohen Frequenz am Relais unwirksam.The modulator output voltage of the frequency fs + fg remains according to their high frequency on the relay ineffective.

Die Modulatorausgangsspannung von der Frequenz f,-fg dagegen könnte, wie aus Fig. 2 ersichtlich, das Relais theoretisch zum Ansprechen bringen. Die Ruhelage des Ankers des polarisierten Relais A ist so gewählt, daß nur im Bereich einer Phasenverschiebung von -90° < (p G -I-90° ein Ansprechen möglich ist. Da bei einer Phasenverschiebung von 9p=90° die Ausgangsspannung des Modulators aber gerade Null ist, erfolgt die Zuschaltung der Synchronisierspannung erst nach Erreichung der zum Ansprechen des Relais A erforderlichen Spannung U", d. h. bei einem so kleinen Phasenverschiebungswinkel A 99, daß dabei kein störender Phasensprung und keine Pegeländerung mehr auftreten. Das Relais A schaltet über seinen Arbeitskontakt a praktisch bei Phasengleichheit die Synchronisierspannung f, auf den Schwingungserzeuger.The modulator output voltage of the frequency f, -fg, on the other hand, as can be seen from FIG. 2, could theoretically make the relay respond. The rest position of the armature of the polarized relay A is chosen so that response is only possible in the range of a phase shift of -90 ° <(p G -I-90 °. However, with a phase shift of 9p = 90 ° the output voltage of the modulator is just zero, the synchronization voltage is only switched on after the voltage U "required to respond to relay A has been reached, ie with such a small phase shift angle A 99 that there is no more disruptive phase jump or level change. Relay A switches via its normally open contact a practically with phase equality the synchronizing voltage f, on the oscillation generator.

Claims

PATENT CLAIM: Circuit arrangement for automatic, in-phase Connection of a synchronizing AC voltage to one or more vibration generators same nominal frequency, especially for TF systems, characterized by a - known per se - working as a phase discriminator ring modulator in which the Synchronizing AC voltage and the voltage of the oscillator to be synchronized are modulated with each other, and a polarized relay with one-sided rest position, which is controlled by the output voltage of the ring modulator and in the case of phase equality the voltage of the oscillator to be synchronized with the synchronization voltage the connection of the synchronization voltage to the vibration generator to be synchronized causes. Documents considered: German Patent No. 806 555; British Patent No. 646,929; French Patent No. 875 393; UNITED STATES: Patent No. 261: 0 297.