DE1448758C - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Multiplikation von zwei langsam veränderlichen Gleichspannungssignalen unter Verwendung einer selbsttätigen Abgleichvorrichtung, insbesondere mit Registriervorrichtung, mit einer Bezugsspannungsquelle, deren Wechselspannung das zu multiplizierende eine Gleichspannungssignal (e₂) überlagert ist, und mit einer servomechanischen Steuervorrichtung, deren bewegliches Abgleichorgan auf eine dem ihr zugeführten zu multiplizierenden zweiten Gleichspannungs-.signal (^₁) proportionale.Stellung selbsttätig einstellbar ist und in dieser Stellung einen entsprechenden Anteil der Bezugwechselspannung als Rückkopplungssignal an den Eingang der servomechanischen Steuervorrichtung liefert, und mit an den Ausgang der Abgleichvorrichtung geschaltete Filtervorrichtungen zum Trennen des dem Produkt der beiden Gleichspannungssignale proportionalen Signals von dem genannten Rückkopplungssignal.

Bei einer bekannten Ausführungsform einer, der- ao artigen Schaltung wird das erste der beiden zu multiplizierenden Gleichspannungssignale über einen von der als Bezugsspannung dienenden Wechselspannung gesteuerten Modulator einem Differenzverstärker des Servostromkreises zugeführt, der als Wechselstromkreis ausgebildet ist. Die Bezugsspannung wird einem Abgleichspqtentiometer zugeführt, dessen beweglicher Abgriff durch den Servomotor des Servostromkreises proportional dem ersten Gleichspannungssignal eingestellt wird. Das. von dem Abgriff des . Potentiometers entnommene Rückkopplungssignal wird über ein Hochpaßfilter dem anderen Eingang des Differenzyerstärkers zugeführt.

Die zweite zu multiplizierende Gleichspannung wird bei der bekannten Schaltung zu der Bezugswechselspannung hinzuaddiert, und die Summe dieser beiden Spannungen wird den festen Klemmen des Potentiometers zugeführt. Am beweglichen Abgriff des Potentiometers bildet sich daher außer dem Wechselstrom-Rückkopplungssignal eine Gleich-Stromkomponente aus, die dem Produkt der beiden Gleichspannungen entspricht und über ein Tiefpaßfilter aüsgefiltert wird. . .

Ein Nachteil dieser bekannten Anordnung besteht darin, daß die Gefahr besteht, daß die gebildete Summe der Bezugsspannung und des zweiten Gleichspannungssignals bei der erforderlichen Verstärkung in einem Breitbandverstärker Phasenschwankungen erleidet und diese Phasenschwankungen über den mit der gleichen Frequenz betriebenen Servostromkreis die Einstellung des Potentiometerabgriffes störend beeinflussen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung zur Multiplikation von zwei Gleichspannungssignalen zu schaffen, bei der eventuelle Phasenschwankungen der Bezugsspannung auf ihrem Wege zu der Abgleichvorrichtung keinen Einfluß auf die Stellung des Abgleichorgans und damit auf das gewünschte,Produkt der beiden Gleichspannungssignale haben. ·

Eine Schaltung der eingangs genannten Art kennzeichnet sich erfindungsgemäß dadurch, daß die selbsttätige Abgleichvorrichtung einen .Differentialtransformator mit einem E-förmigen Magnetkern und einem verstellbaren Kernstück als Abgleichorgan zur Veränderung der magnetischen Kopplung zwischen einer Wicklung auf dem mittleren Kernabschnitt und zwei einander entgegengesetzt gewickelten Sekundärwicklungshälften auf den beiden äußeren Schenkeln des Magnetkerns aufweist, daß das eine der Bezugsspannung zu überlagernde Gleichspannungssignal (e₂) erst einem Zerhacker zugeführt ist, der von einem Wechselspannungs-Generator mit . einer von der Bezugsspannung verschiedenen Frequenz gespeist ist und der ausgangsseitig' mit der Bezugsspannungsquelle und der den mittleren Kernabschnitt umgebenden Wicklung verbunden ist, und daß die mit entgegengesetztem Wicklungssinn die beiden äußeren Schenkel des Transformatorkernes umgebenden in Reihe geschalteten Sekundärwicklungshälften mit einem ersten von der Bezugsspannungsquellewsynchronisierten Demodulator zwecks Trennung des Rückkopplungssignals und mit einem zweiten von dem Wechselspannungsgenerator synchronisierten Demodulator zwecks Trennung des das Produkt der beiden Gleichspannungssignale darstellendenSignals verbunden sind.

Bei der erfindungsgemäßen Schaltung ist das zum Eingang der servomechanischen Steuerung gelieferte Rückkopplungssignal nach der Demodulation rein niederfrequent, so daß mögliche Phasenverschiebungen der obenerwähnten Art keinen Einfluß auf die (£ Stellung des. Abgleichorgans haben können. Der Servostromkreis kann damit durch die,Überlagerung des einen zu multiplizierenden zerhackten Signals auf die Bezugsspannung nicht störend beeinflußt werden. Ferner ist mit.dem als beweglichen Kernstück ausgebildeten Abgleichorgan ein beliebig feiner Abgleich des Servostromkreises möglich.

Die erfindungsgemäße Schaltung kann zur Erzeugung eines Produktes aus den beiden genannten Gleichspannungssignalen und einem weiteren Signal so ausgebildet sein, daß die Amplitude der Bezugswechselspannung nach Maßgabe des weiteren Signals veränderbar ist.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein schematisches Blockschaltbild eines dem Stand der Technik entsprechenden Servomechanismus zur Registrierung,

F i g. 2 ein schematisches Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Ausführungsform,

F i g. 3 eine mögliche Anordnung des Schreibstiftes # eines Registriergerätes, ^;-

F i g. 4 eine bei der Erfindung anwendbare Schaltung, in der ein Signal mit zwei oder mehreren anderen Signalen multipliziert werden kann und -bei der verschiedene Ausgänge vorgesehen sind.

F i g. 1 zeigt eine beispielsweise Ausführungsform eines Registriergerätes, wie es zum Stand der Technik gehört, bei dem ein beweglicher Bauteil benutzt wird, der sich in Abhängigkeit des aufzuschreibenden elektrischen Signals bewegt, und der gemäß den Lehren ·'" dieser Erfindung in passender Art und Weise so abgeändert werden kann, daß er die Multiplikation des aufzuschreibenden Signals mit einem oder mehreren anderen Signalen durchführt. Das aufzuschreibende Signal e_x wird an der Eingarigsklemme 11 angelegt und, wenn das gewünscht wird, durch das Potentiometer 12 abgeschwächt. Der Verstärker 13 hat drei Eingangsklemmen 14,15 und 16; die Eingangsklemme 14 ist die gemeinsame Erdungsklemme. Das-Eingangssignal gelangt an die Klemme 15 und der Ausgang des Verstärkers ist proportional der Differenz zwischen den an den Eingangsklemmen 15 und 16 auftretenden Signalen oder wie das auch möglich ist, gleich der Summe dieser Signale. An den Aus-

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gang des Verstärkers ist ein Galvanometer 18 an- in den Sekundärwicklungen induziert, deren Ampli-

geschlossen, der mit dem Schreibstift 19 auf irgend- tude proportional der Auslenkung des Rotors 75 aus

eine Art gekoppelt ist. Der Schreibstift bewegt sich seiner Mittelstellung ist und dessen Phase von der

über einen sich bewegenden Registrierstreifen 20. der Auslenkungsrichtung abhängig ist.

durch geeignete Mittel angetrieben wird (nicht ge- S Das Ausgangssignal des Differential-Transforma-

zeigt). Eine Spannungsquelle 21 ist mit ihren Aus- tors 61 gelangt ah den Eingang eines Verstärkers 40.

gängsklemmen mit einem Widerstand in Form des Der Ausgang des Verstärkers 40 wird von zwei ge-

Schleifdrahtpotentiometers 22 verbunden, das in Nähe trennten Demodulatoren 41 und 77 demoduliert. Der

des Schreibstiftes 19 angeordnet ist. Der Schreibstift Demodulator 77 wird von der Vergleichsspannungs-

19 trägt zusätzlich einen Kontakt 23. der sich entlang io quelle 67 über einen Transformator 80 betrieben, der

dem Schleifdrahtwiderstand 22 bewegt, wenn der Ausgang des Demodulators gelangt dann über ein

Schreibstift 19 von dem Galvanometer 18 auf ein RC-Netzwerk 82 an den Eingang eines Verstärkers

Ausgangssignal des Verstärkers 13 hin bewegt wird. 81. Der Ausgang des Verstärkers 81 ist, niit einem

Das über den Kontakt 23' vom Widerstand 22 ab- Rückkopplungsverstärker 24 verbunden, der dem

genommene Signal ist über einen Verstärker 24 auf 15 Rückkopplungsverstärker der Fig. 1 entspricht. Der

die Eingangsklemme 16 des Verstärkers 13 zurück- Ausgang des Verstärkers 24 ist wie in F i g. Γ mit der

geführt. Nimmt man an, daß die Verstärkung des Eingangsklemme 16 des Verstärkers 13 verbunden.

Verstärkers 13 groß ist und sein Ausgangssignal von Das Ausgangssignal des Verstärkers 13 ist dem GaI-

der Differenz der an den Eingangsklemmen 15 und vanometerl8 zugeführt, das den Rotor 75 des Trans-

16 auftretenden Eingangssignale abhängt, dann wird ao formators in eine dem Ausgangssignal proportionale

der Schreibstift 19 zu einem solchen Punkt hinbewegt, Stellung einstellt.

an dem das vom Kontakt 23 aufgenommene Rück- Ist das Ausgangssignal der Bezugsspannun.csquelle kopplungssignal, das der Eingangsklemme 16 des 67 konstant, dann ist die Amplitude des am Eingang Verstärkers 13 zugeführt wird, gleich dem Eingangs- des Verstärkers 24 erscheinenden Signals proportional signale, ist, das über die Eingangsklemme 15 dem as der Auslenkung des Rotors75 von seiner Nullage Verstärker 13 zugeführt wird. Ein oder beide Ver- und die Phase des Signals entspricht dann der Ausstärker 13 und 24 können in bekannter Weise mit lenkungsrichtung des Rotors 75.
verschiedenen Differenzierschaltungeh versehen sein, In der Ausführungsform nach F i g. 3 ist aufgezeigt, um die Servo-Schleife zu stabilisieren; diese Schal- wie das Galvanometer 18 außer mit dem Rotor des tungen sind der Einfachheit halber nicht dargestellt. 30 Drehtransformators 61 noch mit einem Schreibstift

Dieses beschriebene bekannte Registriergerät ist einer Registriereinrichtung verbunden ist. . ^!'

schon dahingehend abgewandelt worden, daß es Der Ausgang des Verstärkers 40 gelangt auch an

gleichzeitig als Multipliziergerät arbeitet, bei dem der den Eingang des Demodulators 41. der synchron mit

Schleif drahtwiderstand und der Kontakt gleichzeitig dem Modulator 33 von demWechselspannungs-Gene-

zur Rückkopplung des Servosystems und für die 35 rätor34 betrieben wird. Der Ausgang des Demodula-

. Multiplikation benutzt werden. tors 41 gelangt durch ein RC-Netzwerk 42 an einen

In der Ausführungsform nach der Erfindung Verstärker 43. Da der Demodulator 41 synchron mit

gemäß Fig. 2 gelangt eine Wechselspannung einer dem Modulator 33 betrieben wird, ist das von dem

Bezugsspannungsquelle 67 zum Eingang eines Ver- Demodulator abgegebene Ausgangssignal und das an

stärkers 36 über einen Eingangswiderstand 53. Das 40 den Ausgangsklemmen 44 und 45 des Verstärkers 43

Eingangssignal e₂, das mit dem registrierten Signal e_t erscheinende Signal proportional dem Produkt des

multipliziert werden soll, liegt an den Eingangs- Eingangssignals e,, das an der Eingangsklemme 15

klemmen 31 und 32 eines Zerhackers 33 und wird des Verstärkers 13 liegt, und dem Eingangssignale,,

mit der Frequenz eines Wechselspannungs-Generä- Eine Modifikation der Ausführungsform nach

tors 34 zerhackt, die von der Frequenz der Bezugs- 45 Fig. 2, die mehrere Multiplikationen gleichzeitig er-

spannungsquelle verschieden ist. möglicht, wird an Hand der F i g. 4 erläutert.

Dieses modulierte Signal gelangt über eine In Fig. 4 sind die Komponenten, die denjenigen

RC-Schaltung 35 und einen Eingangswiderstand 52 der Ausführungsform nach F i g. 2 entsprechen, mit

an den Eingang eines Verstärkers 36. Das Ausgangs- dem gleichen Bezugszeichen versehen. Außerdem ist

signal des Verstärkers 36 wird dazu benutzt, um einen 50 derjenige Teil der Ausführungsform nach Fi g. 4, der

Differential-Drehtransformator 61 über seine Zu- derjenigen nach F i g. 2 gleicht, weggelassen worden,

leitungen 62 und 63 zu erregen. Bei der Ausfühxungsform der Erfindung nach

Der Drehtransformator 61 hat einen mit drei Fig.4 wird ein weiteres Signal e.„ das mit dem Schenkeln versehenen Eisenkern70, der von dem Signale, multipliziert werden soll, an die Eingangs-Ausgangssignal des Verstärkers 36 über eine Erre- 55 klemmen 47 und 48 angelegt. Das Eingangssignale, gungswicklung 71 um den mittleren Schenkel magne- wird periodisch mit der Frequenz eines Wechseltisch erregt wird. Das Ausgangssignal des Transfor- Spannungs-Generators 49 vom Zerhacker 50 zermators 61, das an den Ausgängsleitungen 64 und 65 hackt, dessen Ausgängssignal durch ein Netzwerk 51 entsteht, wird von zwei Sekundärwicklungshälften 72 hindurchgeht. Die Generatoren 34 und 49 werden mit und 73 abgeleitet, die gegensinnig gewickelt und in 6« verschiedenen Frequenzen betrieben, die vorzues-Reihe geschaltet sind, so daß sich die Wirkungen eines weise nicht harmonisch zueinander sind; beispiels-Differential-Transformators ergeben. Die beiden weise schwingt der Generator 34 mit der Frequenz Sekundärwicklungshäiften 72,73 sirfd über einen: SOOOHzundder Generator 49 mit 6000Hz. * Rotor 75 magnetisch mit der Erregungswicklung 71 Die Ausgangssignale der Modulatoren 33 und 50 gekoppelt. Befindet sich der Rotor 75 in seiner Mittel- 65 werden über die Widerstände 52 und 53 summiert stellung, ist die Ausgangsspannung an den Klemmen und dem Eingang des Verstärkers 36 zugeführt. Der 64. 65 Null. 1st jedoch der Rotor 75 aus seiner Mittel- Rest des Schaltkreises bis zum Verstärker 40 hat diestellung ausgelenkt, so wird eine Differenzspaainung selben Funktionen, die bereits unter Bezugnahme auf

Fig. 2 beschrieben worden sind. Hier wird das Ausgangssignal des Verstärkers 40 von getrennten Demodulatoren 41 und 55 demoduliert. Der Demodulator 41 wird vom Generator 34 getrieben und der Demodulator 55 vom Generator 49. Auf diese Weise wird der Demodulator 55 mit derselben Frequenz wie der Modulator 50 und der Demodulator 41 mit derselben Frequenz wie der Modulator 33 betrieben. Das Ausgangssignai des Demodulators 55 gelangt durch ein RC-Netzwerk zum Verstärker 57, wird dort verstärkt und gelangt an die Ausgangsklemmen 58 und 59. Es ist offensichtlich, daß das Ausgangssignal an den Klemmen 44 und 45 proportional dem Produkt von e_t und e_i ist und daß das Ausgangssignal an den Klemmen 58 und 59 proportional dem Produkt von C_x und e₃ ist. Ebenso ist deutlich, daß eine derartige Schaltung so verwendet werden kann, daß jede beliebige Anzahl von Multiplikationen gleichzeitig durchgeführt wenden kann. Das ist dann möglich, wenn eine entsprechende Anzahl von Modulatoren und so Demodulatoren. die jeweils mit verschiedener Frequenz betrieben werden, noch vorgesehen sind.

Wird das Ausgangssignal der Bezugsspannungsquelle 67 gemäß irgendeiner gewünschten Funktion verändert; registriert das Registriergerät das Produkt «5 dieser Funktion mit dem Signal e_v Wenn beispielsweise die Amplitude der Bezugsspannungsquclle 67 in Abhängigkeit von einem Eingangssignal e, moduliert wird, so registriert das Registriergerät das Produkt der Signale e, und ?₃. Das Ausgangssignal an den Ausgangsklemmen 44 und 45 stellt dann das Produkt der Signale e_v e_t und e₃ dar.

Die Bauteile 33. 41. 50 und 55 sowie 77 sind transistorisierte Halbwellen-Modulatoren und -Demodulatoren. Selbstverständlich können auch andere Arten Von Modulatoren und Demodulatoren verwendet werden. Ist ein größerer Frequenzbereich gewünscht, dann kann eine Vollwellcnmodulation oder -demodulation verwendet werden.

Als Antriebsmechanismus für den Rotor 75 ist ein Galvanometer 18 vorgesehen. Selbstverständlich können auch andere geeignete Antriebsmittel verwendet werden, wie z. B. ein Servomotor mit entsprechenden. Modifikationen des Verstärkers, wie das als zum Stand der Technik gehörend bekannt ist. Anstatt des gezeigten Drehantriebes können auch lineare Antriebsmöglichkeiten vorgesehen sein. In einem derartigen Fall wird man anstatt eines Drehdifferentialtransformators 61 einen Differentialtransformator mit einem gradlinig verstellbaren Kernstück vorsehen.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Schaltung zur Multiplikation von zwei langsam veränderlichen Gleichspannungssignalen (r,.

e.) unter Verwendung einer selbsttätigen Abgleichvorrichtung, insbesondere mit Registriervorrichtung, mit einer Bezugsspannungsquelle, deren Wechselspannung das zu multiplizierende eine Gleichspannungssignal (e₂) überlagert ist, und mit einer servomechanischen Steuervorrichtung, deren bewegliches Abgleichorgan auf eine dem ihr zugeführten zu multiplizierenden zweiten Gleichspannungssignal (<?,) proportionale Stellung selbsttätig einstellbar ist und in dieser Stellung einen entsprechenden Anteil der Bezugswechselspannung als Rückkopplungssignal an den Eingang der servomechanischen Steuervorrichtung liefert, und mit an den Ausgang der Abgleichvorrichtung geschaltete Filtervorrichtuhgen zum Trennen des dem Produkt der beiden Glcichspannungssignale proportionalen Signals von dem genannten Rückkopplungssignal, dadurch gekennzeichnet, daß die selbsttätige Abgleichvorrichtung einen Differentialtransformator (61) mit einem E-förmigen Magnetkern (70) und einem verstellbaren Kernstück (75) als Abgleichorgan zur Veränderung der magnetischen Kopplung zwi- ^| sehen einer Wicklung (7l) auf dem mittleren Kernabschnitt und zwei einander entgegengesetzt gewickelten Sekundärwicklungshälften (72, 73) auf den beiden äußeren Schenkeln des Magnetkerns (70) aufweist, daß das eine der Bezugsspannung zu überlagernde Gleichspannungssignal (e_t) erst einem Zerhacker (33) zugeführt ist; der von einem Wechseispannungsgenerator (34) mit einer von der Bezügsspannung verschiedenen Frequenz gespeist ist und der ausgangsseitig mit der Bezugsspannungsquelle (67) und der den mittleren Kernabschnitt umgebenden Wicklung (7I) verbunden ist. und daß die mit entgegengesetztem Wicklungssinn die beiden äußeren Schenkel des Transfor^; matorkerns (70) umgebenden in Reihe geschalteten Sekundärwicklungshälften (72. 73) mit einem ersten von der Bezugsspannungsquelle (67) synchronisierten Demodulator (77) zwecks Trennung des Rückkopplungssignals und mit einem zweiten von dem Wechseispannungsgenerator (34) synchronisierten Demodulator (41) zwecks Trennung des das Produkt der beiden Gleichspan- ({ nungssignaie darstellenden Signals verbunden sind. ·

2. Schaltung nach dem Anspruch 1 zur Erzeugung eines Produktes (^₁. e_t, e_s) aus den beiden genannten Gleichspannungssignalen (e_v e_t) und einem weiteren Signal (e₃). dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude der Bezugsspannung (67) nach Maßgabe, des weiteren Eingangssignals (e₃) veränderbar ist ^

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen