DE2355598A1

DE2355598A1 - Konverter frequenz-nach-spannung mit hoher rauschfreiheit

Info

Publication number: DE2355598A1
Application number: DE19732355598
Authority: DE
Inventors: Philip Melvin Garratt
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1972-11-09
Filing date: 1973-11-07
Publication date: 1974-05-16
Also published as: US3778638A; GB1441156A; DE2355598C2; FR2206628B1; JPS49135656A; IT999330B; JPS546224B2; FR2206628A1

Description

, Paisntenvvaii , .

6 Frankfurt/ Main 1

Niddastr.52 β. November 1973

WK/cs-hö

253O-RD-478O

GENERAL ELECTRIC COMPANY

1 River Road . " Schenectady, N.Y., U.S.A.

Konverter Frequenz—nach-Spannung mit hoher

Rauschfreiheit

Die Erfindung betrifft einen vollständig elektronischen Konverter Frequenz—nach-Spannung mit hoher Freiheit bezüglich Rauschstörung und insbesondere einen Konverter, dessen Ausgangsspannung steil ansteigt und auf einem Wert verbleibt, welcher einer bestimmten Eingangsfrequenz entspricht, wenn die Eingangsfrequenz einen vorbestimmten Wert überschreitet, der geringfügig unterhalb des bestimmten Wertes liegt.

Wandler Frequenz-nach-Spannung werden in vielen Anwendungsfällen zur Überwachung und Steuerung verschiedenartiger Parameter verwendet, beispielsweise für die Drehzahl von sich drehenden Maschinen. Der Konverter erfaßt allgemein die Frequenz einer pulsierenden Spannungswellenform, welche in einem Drehzahlmeßfühler

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der Maschine erzeugt wird, und wandelt die Folgefrequenz oder Frequenz der eingangsseitigen Spannungswellenform in eine Gleichspannung mit einer Amplitude um, welche unmittelbar proportional der Frequenz am Eingang ist.

Im Stand der Technik besteht eine konventionelle elektronische Konverterschaltung Frequenz-nach-Spannung (f/v)aus einem Flip-Flop, einem Präzisionszeitglied mit Unijunktionstransistor und einem Ausgangskreis, welcher mit dem Ausgang des Flip-Flop verbunden ist und ein Tiefpaßfilter enthält, um eine geglättete ausgangsseitige Gleichspannung zu erhalten. Der Flip-Flop wird durch das eingangsseitige Frequenzsignai durchgeschaltet oder eingestellt (set) und zurückgeschaltet oder zurückgestellt (reset) durch das Unijunktionszeitglied am Ende der Taktperiode. Dieser vorbekannte Konverter f/v besitzt eine gute Rauschfreiheit. Wenn er jedoch an oder oberhalb einer Eingangsfrequenz arbeitet, welche einem festgelegten oder einem Nennwert der Frequenz entspricht, beispielsweise der maximal festgelegten Überdrehzahl der sich drehenden Maschine, dann spricht er nicht mehr auf jeden Impuls der Eingangsfrequenz an und unmittelbar oberhalb dieses maximalen festgelegten Überdrehsahlpunktes sinkt der Gleichspannungswert am Ausgang plötzlich auf die Hälfte des richtigen Wertes ab und dies kann unheilvolle Auswirkungen im Steuersystem und für die sich drehende Maschine haben;

Jede Schaltung, welche den obigen plötzlichen Abfall in der Ausgangsgröße des Konverters verhindern und den Ausgang auf dem Maximalwert halten kann, muß auf eingangsseitige Triggerimpulse ansprechen können, welche während des durchgeschalteten Zustandes oder Set-Zustandes des Flip-Flop auftreten. Dieses zeigt an, daß das nächste Eingangssignal bereits aufgetreten ist, bevor die Unijunktionsschaltung ihre Periode durchlaufen hat. Aus sich selbst heraus wird jedoch eine solche Schaltung die Rauschfreiheit der ursprünglichen Schaltung beseitigen, da sie in der Lage

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ist, ein zusätzliches Eingangssignal zu irgendeinem Zeitpunkt anzunehmen, welches den Konverterausgang auf den maximalen Spannungswert zwingt.

Es ist daher eine der Kauptaufgaben der Erfindung, einen verbesserten, vollständig elektronischen Konverter Frequenz-nach-Spannung zu schaffen, dessen Ausgang jedesmal dann auf einem Maximalwert verbleibt, wenn die Frequenz des Eingangssignals eine vorgegebene Frequenz übersteigt.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, den Konverter mit einer hohen Freiheit bezüglich Rauschinterferenz auszustatten.

Die Erfindung schafft einen verbesserten Konverter Frequenz-nach-Spannung mit hoher Rauschimmunität. Der Konverter ist von einem Typ in vollständig elektronischer Ausführung und enthält einen ersten Flip-Flop mit einem Set- oder Durchschalt-Eingang, welcher mit dem Eingangsanschluß des Konverters verbunden ist und einen Rückstelleingang oder Reset-Eingang, welcher mit dem Ausgang einer Hauptzeitgliedschaltung verbunden ist. Diese ist eine Präzis ionszeitgliedschaltung mit Unijunktionstransistor und wird vom Ausgang des ersten Flip-Flop getriggert. Der Ausgang des ersten Flip-Flop bestimmt die Ausgangsspannung des Konverters für Eingangssignale mit einer Frequenz, die kleiner ist als eine vorgegebene Frequenz, welche geringfügig unterhalb einem Wert liegt, der einem maximalen zulässigen Zustand des überwachten Parameters entspricht. Eine zweite Zeitgliedschaltung oder.Taktschaltung besteht aus einem wiedertriggerbaren monostabilen Multivibrator oder Univibrator und ein Eingang ist mit dem Eingangsanschluß des Konverters verbunden und ein erster Ausgang ist mit einer digitalen Logikschaltung verbunden, welche eine Außerkraftsetzung (override) des Haupttaktgebers oder Zeitgliedes jedesmal dann bewirkt, wenn die Frequenz des eingangsseitigen Signals die vorgegebene untere Frequenz übersteigt. Die Arbeitsweise der zweiten

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Takt- oder Zeitschaltung und der digitalen logischen Schaltungsanordnung bewirkt, daß die Ausgangsspannung des Konverters während derjenigen Zeitintervalle abrupt auf einen Maximalwert ansteigt und dort verbleibt, in denen die Eingangsfrequenz den vorgegebenen unteren Wert übersteigt. Jegliche Rauschstorung, welche während der Periode dieses zweiten Taktgebers oder Zeitgliedes auftritt, wird dadurch beseitigt, daß ein Binärzähler in die digitale logische Schaltungsanordnung eingefügt wird und der Zähler jedesmal dann zurückgestellt wird, wenn der Multivibrator seine Taktperiode beendet hat und in seinem Ruhezustand ist. Die Funktion des zweiten Taktgliedes zur Außerkraftsetzung wird daher so lange verzögert, bis der Zähler eine vorgegebene Anzahl von Eingangsimpulsen gezählt hat, welche sowohl die Eingangsfrequenz als auch sporadische oder Rauscheingangssignale enthalten können^ während die Periode des zweiten Taktgliedes oder Zeitgliedes noch andauert. In der bevorzugten Ausführungsform des Konverters f/v enthält die digitale logische Schaltungsanordnung zwei NAND-Gatter oder -Verknüpfungsglieder, welche mit dem Binärzähler verbunden sind, und ein NOR-Verknüpfungsglied. Das NOR-Verknüpfungsglied verbindet den Ausgang des ersten Flip-Flop oder den Ausgang eines der NAND-Verbindungsglieder (welcher mit dem Ausgang des Zählers verbunden ist) mit dem Ausgangskreis des Konverters.

Ein besseres Verständnis der Erfindung ergibt sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform im Zusammenhang mit den Abbildungen.

Figur 1 ist teilweise eine Schaltzeichnung und teilweise ein Blockdiagramm eines vorbekannten Konverters Frequenznach-Spannung mit hoher Rauschfreiheit.

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Figuren 2 a, b, c und d zeigen den zeitlichen Verlauf von Spannungswellenformen der Signale, welche an verschiedenen Punkten in dem vorbekannten Konverter nach Figur 1 auftreten und zeigen die Auswirkungen einer Rauschstörung.

Figuren 3 a, b, e und d zeigen den zeitlichen Verlauf von Wellenformen, welche den Wellenformen der Figuren 2 a - d entsprechen, jedoch die Auswirkungen des Betriebs des Konverters bei Eingangsfrequenzen unterhalb und oberhalb einer maximalen Nennfrequenz wiedergeben.

Figur 4 ist ein Blockschaltbild eines Konverters f/v gemäß der vorliegenden Erfindung zu einer Außerkraftsetzung des Haupttaktgebers oder -zeitgliedes bei einer bestimmten Eingangsfrequenz, welche geringfügig unterhalb des maximalen Nennwertes liegt.

Figuren 5a, b, c, d, e, f, g und h zeigen den zeitlichen Verlauf von Spannungswellenformen für Signale, welche an verschiedenen Punkten der Schaltung nach Figur 4 auftreten.

Figur 6 ist ein Blockschaltbild für eine bevorzugte Ausführungsform des Konverters f/v mit einer verzögerten Außerfunktionssetzung des Haupttaktgebers.

Figuren 7a, b, c, d, e, f, g, h, i und j zeigen den zeitlichen Verlauf von Spannungswellenformen von Signalen, welche an verschiedenen Punkten in der Schaltung nach Figur 6 auftreten.

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Figur 8 ist ein Blockschaltbild des Konverters nach Figur 6 unter Verwendung einer logischen Schaltungsanordnung ODER-UND anstelle einer Logik mit NOR-NAND-Verknüpf ungsgliedern.

Figur 1 zeigt einen konventionellen, vollständig elektronisch ausgeführten Konverter Frequenz-nach-Spannung mit hoher Rauschfreiheit, welcher grundsätzlich einen Flip-Flop 10, eine Taktschaltung oder Zeitgliedschaltung 11 mit Unijunktionstransistor und einen Ausgangskreis 12 enthält, wobei der letztere ein Tiefpaßfilter 12a umfaßt, um eine geglättete Ausgangsgleichspannung zu liefern entsprechend dem Zyklus Durchschalten-Rückstellen (set-reset) am Ausgang des Flip-Flop 10. Das Eingangssignal für den Konverter f/v ist im allgemeinen eine Spannung, welche im wesentlichen eine Rechteckform oder eine andere pulsierende Wellenform und eine Folgefrequenz (Frequenz) besitzt, die direkt proportional der absoluten Größe des vom Konverter überwachten Parameters ist. Der Konverter f/v besitzt Anwendungsmöglichkeiten in irgendeinem System, in dem die absolute Größe eines Parameters erfaßt und in eine oben beschriebene frequenzabhängige Spannungswellenform umgewandelt werden kann. Als ein Beispiel, jedoch keineswegs im Sinne einer Beschränkung, findet ein solcher Konverter breite Anwendung bei der Überwachung der Drehzahl von sich drehenden Maschinen wie elektrischen Motoren, Generatoren und Dampfturbinen. Die nachstehende Erörterung beschränkt sich auf den Anwendungsfall für ein Steuersystem für die Drehzahl einer Dampfturbine im Sinne einer lediglich beispielhaften Erläuterung. Insbesondere wird der Konverter f/v als diejenige Komponente beschrieben, die ®in Spannungssteuersignal an das Steuersystem liefert, welche die Drehzahl der Dampfturbine regelt. Daher ist die Frequenz der eingangsseitigen Rechteckwelle (abgebildet in den Figuren 3a und 3b), welche am Eingangsanschluß des Konverters f/v zugeführt wird, direkt proportional der Drehzahl der Turbine.

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Ein Kopplungskondensator 13 pm Eingang ist zwischen den Eingangsnnschlüß des Konverters und den Eingang Set (S) (Durchschalten) des Flip-Flop 10 geschaltet (dieser ist in den Abbildungen mit FFl bezeichnet). Alle hier verwendeten Flip-Flops sind von konventioneller Bauart mit Kopplung über Kreuz. Der Kondensator 13 verwandelt die eingangsseitige Rechteckwelle oder andere pulsierende Wellenformen in eine Abfolge von alternativ negativ und positiv verlaufenden Spannungsspitzen oder Spannungsnadeln, wobei die negativ verlaufenden Flanken der eingangsseitigen Rechteckwelle alle .in Figur 3b abgebildeten negativ verlaufenden Nadelspitzen erzeugen (und die meisten der Nadelspitzen in Figur 2b) und die positiv verlaufenden Flanken die positiv verlaufenden Nadeln erzeugen, welche für den Betrieb der Schaltung keine Rolle spielen. Es wird angenommen, daß die erfaßte Drehzahl der Dampfturbine konstant ist bezüglich der in den Figuren 3a, b, c und d (in dem mit DF-4100% bezeichneten Teil) (DF = Tastverhältnis) ist und in allen Figuren 2a, b, c, d etwa dem Nennwert der Betriebsdrehzahl (d.h. einer Drehzahl von 100%) entspricht. Die negativ verlaufenden Spannungsnadeln werden dem Eingang S des Flip-Flop 10 zugeführt zur Triggerung des Flip-Flop in einen hohen oder durchgeschalteten Zustand am Ausgang Q. Der Ausgang Q des Flip-Flop 10 ist mit dem Eingang eines Präzisionszeitgliedes 11 verbunden, welches in dieser bestimmten Ausführungsform eine Schaltung mit Unijunktionstransistor ist. Daher beginnt das Zeitglied 11 mit der Tpktgabe, d.h. mit der Erzeugung einer festen Zeitverzögerung, bei Vorhandensein der Vorderflanke jedes hohen Zustandes am Ausgang Q des Flip-Flop 10.

Das Unijunktionszeitglied 11 ist nachstehend als Hauptzeitglied bezeichnet und ist eine konventionelle Schaltung, welche eine vorgegebene konstante Zeitverzögerung erzeugt, die wiederum durch die Widerstands- und Kapazitätswerte des Widerstandes 11a und des KondensatorsYlic bestimmt sind. Das Zeitglied ist vorzugsweise ein solches Glied mit hoher Präzision, und für diesen Zweck wird

%. lib im Emitterkreis des Unij unktionstransistors

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im Basiskreis 1 desselben ein Tempernturkompensationswiderstand lte verwendet. Der negative Ausgang des Zeitgliedes 11 wird über einen Kopplungskondensntor lld an den Eingang "Rückstellung" (reset) (R) des Flip-Flop 10 geliefert. Der Ausgangskopplungskondensator lld spricht auf das Ende jeder Zeitperiode oder Taktperiode an und erzeugt die negativ verlaufenden Spannungsspitzen, wie sie in den Figuren 2d und 3d gezeigt sind. Jede zeitlich verzögerte Nadelspannung am Ausgangsende des Kondensators lld triggert daher den Ausgang Q des Flip-Flop in seinen rückgestellten oder niedrigen Zustand. Der Flip-Flop 10 erzeugt daher hohe Zustände am Q-Ausgang mit gleicher Dauer, obwohl die niedrigen Zustände allgemein variabel sind, wie dies noch im Zusammenhang mit der Abbildung der Wellenformen der Figuren 2c und 3c erläutert wird. Die Verwendung der kleinen Kreise an den Ausgängen S und R des Flip-Flop 10 und an Eingängen oder Ausgängen anderer Einrichtungen in den Figuren 4, 6 und 8 deutet eine Polaritätsumkehr des Signals durch diese Eingänge und weiterhin denjenigen Punkt an, -welcher das Signal mit der negativen Polarität besitzt.

Der Ausgang Q des Flip-Flop 10 ist auch noch mit einem Eingang eines Analogschalters 12b in Präzisionsausführung im Ausgangskreis 12 verbunden. Der Schalter 12b kpnn ein Transistor mit einer sehr niedrigen Schwellwertspannung sein, welcher die Ausgangssignale des Flip-Flop in Impulse mit einer präzisen konstanten Amplitude umwandelt. Der Schalter 12b ist notwendig, da die Ausgangsamplitude des hohen Zustandes des Flip-Flop nicht immer konstant bleiben kann. Ein zweiter Eingang zum Schalter 12b ist mit einer stabilen Bezugsgleichspannung verbunden, und jede vordere bzw. rückwärtige Flanke des Ausgangssignals des Flip-Flop für den hohen Zustand schaltet die Bezügsspannung an der Transistorschaltung zu bzw. ab. Das Tiefpaßfilter 12a glättet die pulsierende Ausgangsspannung des Schalters 12b und liefert dadurch einen Gleichspannungsmittelwert, welcher der Dauer des

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hohen und niedrigen Zustandes des Flip-Flop multipliziert mit der festen Bezugsspannungsamplitude entspricht.

Es sei angenommen, daß die Folgefrequenz der Rechteckspannungswelle am Ausgang des Drehzahlmeßfühlers der Turbine linear mit der Turbinendrehzahl verläuft. In dem Fall der hier beispielhaft beschriebenen bestimmten Drehzahlsteuerung für eine Turbine wird die Turbine normalerweise mit dem Nennwert ihrer Betriebsdrehzahl betrieben (d.h. mit 100% der Maschinendrehzahl) und eine proportionale Steuerung der Drehzahl wird auch dann benötigt, wenn die Turbine oberhalb ihrer Nennbetriebsdrehzahl arbeitet, d.h. in einem Überdrehzahlzustand, Daher muß die Ausgangsgröße des Konverters f/v bis zu einer bestimmten Überdrehzahl linear proportional zur Drehzahl sein, wobei an diesem letzteren Punkt alle Schutzeinrichtungen gegen Überdrehzahl betätigt worden sind. Bei noch höheren Drehzahlen wird eine Proportionalität nicht mehr länger benötigt; die Ausgangsgröße des Konverters f/v muß jedoch fest auf ihrem Maximalwert bleiben.

Die eingangsseitige und in Figur 2a abgebildete Rechteckwellenform soll hier angenommenermaßen den Betrieb bei der Nennbetriebsdrehzahl darstellen. Bei. einer solchen Drehzahl und bei Abwesenheit irgendeines Rauschausganges ist das Tastverhältnis oder der ' Betriebsfaktor (DF) (duty factor) des Ausgangs am Flip-Flop, (d.h. das Verhältnis der Dauer des hohen Zustandes zur Folgefrequenzperiode) geringfügig unterhalb 100%, wie dies in der ersten und vierten vollständigen Periode in Figur 2c abgebildet ist. Wenn eine Überdrehzahl auftritt, dann erhöht sich das Tastverhältnis im Ausgang des Flip-Flop bis zu einem Wert von 100% und dies entspricht dem Ende des oben beschriebenen linearen Drehzahlbereichs. Bei höheren Drehzahlen müssen Einrichtungen verwendet werden (diese werden noch später beschrieben), um den Ausgang auf dem Wert zu halten, welcher dem Tastverhältnis für 100% entspricht.

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Der Konverter f/v nach Figur 1 besitzt eine sehr gute Rnuschimmunität, wenn er oberhalb eines Tastverhältnisses von 50% arbeitet (d.h. der Ausgang am Flip-Flop 10 ist in seinem hohen' Betriebszustand während eines längeren Intervalls ρIs in seinem niedrigen Zustand), da Rauscheingänge entweder keinen Einfluß auf den Flip-Flop .besitzen, nachdem er in seinem durchgeschalteten oder Set-Zustand (hoher Ausgang) ist, oder sie bewirken lediglich eine Verschiebung ejner Taktperiode für die Unijunktionseinrichtung ohne eine Veränderung des mittleren Ausgangswertes, wie dies ,jetzt im Zusammenhang mit den Figuren 2a. - d erläutert wird.

Rauscheingänge sind überlagert zur eingangsseitigen Rechteckspannungswelle abgebildet und werden in Figur 2a als Nadeln wiedergegeben, welche durch einen Stern gekennzeichnet sind. Es ist ersichtlich, daß die beiden ersten und vierten Rauschnadeln keinen Einfluß auf den Flip-Flop besitzen, da sie während seines hohen ausgangsseitigen Zustandes auftreten, nachdem er bereits in Betrieb getriggert worden ist. Die dritte Rauschnadel tritt jedoch zu einem Zeitpunkt auf, an dem der Flip-Flop 10 normalerweise in seinem Ausgang mit niedrigem Zustand sein würde, und daher triggert eine solche Rauschnadel den Flip-Flop 10 in seinen hohen Zustand zu einem früheren Zeitpunkt als die Triggerung, welche bei der nächstfolgenden negativ verlaufenden Flanke der eingangsseitigen Signalwellenform auftreten würde. Aber diese früher erfolgende Triggerung des Flip-Flop 10 bewirkt lediglich, daß die Unijunktionszeitgliedschaltung mit der Taktgabe zu einem früheren Zeitpunkt beginnt und verschiebt daher den hohen Ausgangszustand des Flip-Flop mit gleicher Dauer in Figur 2c nach links. Dies führt dazu, daß der niedrige Zustand der zweiten Periode kürzer ist und der niedrige Zustand der dritten Periode proportion?] um diese Zeitverschiebung länger ist und der folgende (vierte) Zvklus erneut identisch dem ersten Zyklus ist bei Abwesenheit weiterer Rauschnadeln.

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Obv/ohl der Konverter nach Figur 1 eine sehr gute Rauschimmunität besitzt, wird seine Arbeitsweise nicht mehr zulässig sein, wenn die Eingangsfrequenz den Wert überschreitet, welcher ein Tastverhältnis von 100% erzeugt. Der Konverter spricht dann nicht mehr auf jeden Eingangsimpuls an, wie dies nunmehr unter Bezugnahme auf die Wellenformen gemäß der Abbildung in den Figuren 3a - d beschrieben wird. Die ersten zwei Zyklen oder Perioden der eingangsseitigen Wellenform des Konverters gemäß der Abbildung in Figur 3a entsprechen der normalen Betriebsdrehzahl der Turbine mit einem Tastverhältnis von weniger als 100%, und die folgenden vier Perioden entsprechen einer Überdrehzahl, welche größer ist als die einem Tastverhältnis von 100% entsprechende Drehzahl. Wie im Falle der Figur 2b erzeugt jede negativ verlaufende Flanke der Eingangswellenform eine Spannungsnadel für die Triggerung. welche dem Eingang S des Flip-Flop 10 zugeführt wird. Daher treten die letzteren vier Triggernadeln gemäß der Abbildung in Figur 3b mit einer größeren Frequenz auf als die ersten beiden Nadeln. Der Flip-Flop 10 spricht einwandfrei auf die ersten beiden Perioden der .Eingangswellenform in der gleichen Weise an, wie dies unter Bezug auf die erste und vierte Periode in Figur 2c erläutert ist. Bezüglich der letzten vier Perioden der in Figur 3a abgebildeten Eingangswellenform ist ersichtlich, daß abwechselnde Nadeln der vier Triggernadeln für den Flip-Flop (durch Sterne in Figur 3b markiert) während der Taktperiode des Unijunktionstaktgebers 11 auftreten, wenn der Flip-Flop 10 daher noch in seinem hohen Ausgangszustand ist. Daher werden diese bei= den Triggernadeln nicht von dem Flip-Flop 10 erfaßt, welcher während jeder zweiten Periode des Eingangs im zurückgestellten Zustand verbleibt. Dies bewirkt eine Verminderung des Tastverhältnisses des Ausgangs am Flip-Flop auf nahezu 50% gemäß Figur 3c. Obwohl daher während des Intervalls mit übermäßiger Drehzahl das Tastverhältnis am Ausgang des Flip-Flop 10 größer als 100% sein sollte (wenn dieses möglich wäre), ist in Wirklichkeit

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das Tastverhältnis und das resultierende Gleichspannungssignal am Ausgang des Tiefpaßfilters 12 plötzlich auf etwa 50% der Maximalamplitude vermindert, welche bei einem Tastverhältnis von 100% möglich ist. Diese plötzliche Verminderung des Ausgangs des Konverters auf den halben Wert zu einem Zeitpunkt, an dem die Drehzahl tatsächlich oberhalb ihrer Nenndrehzahl ist, kann verhängnisvolle Folgen haben, da das Steuersystem ,jetzt ein Steuersignal sieht, welches eine Turbinendrehzahl anzeigt, die beträchtlich unterhalb der Nenndrehzahl ist, und daher eine Öffnung der Dampfventile der Turbinen anweist. In Wirklichkeit sollte jedoch die tatsächlich vorhandene übermäßig hohe Drehzahl erzwingen, daß die Ventile geschlossen bleiben und alle anderen möglichen Vorkehrungen zur Verminderungder Drehzahl getroffen werden.

Ein Konverter f/v, welcher den obigen Zustand korrigiert und den Ausgang des Konverters auf einer Gleichspannung entsprechend dem Maximum der proportionalen Überdrehzahl hält, muß daher auf eingangsseitige Triggersignale ansprechen, welche auftreten, während der Flip-Flop in seinem durchgeschalteten oder S-Zustand ist, wobei dieses anzeigt, daß das nächste Eingangssignal bereits aufgetreten ist, bevor die Unijunktionsschaltung ihre Periode beendet hat. Für sich selbst betrachtet wird jedoch ein solcher Konverter die erwünschte Rauschimmunität beseitigen, welche in dem Konverter nach Figur 1 inhärent ist. Der Grund hierfür liegt darin, daß ein solcher Konverter in der Lage ist, einen zusätzlichen Rauscheingang zu jeder Zeit anzunehmen und dieses Rauschen die Ausgangsgröße in Richtung des Punktes für ein Tastverhältnis von 100% zwingt. Daher ist die erfindungsgemäße Anordnung auf einen Konverter f/v gerichtet, welcher den Ausfall der Schaltung nach Figur 1 korrigiert, wenn die Dampfturbine an oder oberhalb der Drehzahl arbeitet, welche einem Tastverhältnis oberhalb 100% entspricht und gleichzeitig den vorteilhaften Gesichtspunkt der hohen Rauschimmunität beibehält.

Figur 4 zeigt einen Konverter f/v gemäß der Erfindung, welcher eine Außerkraftsetzung des Unijunktionszeitgliedes 11 jeweils dann liefert, wenn das Tastverhältnis einen vorgegebenen Wert

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- 13 - .

übersteigt, welcher nahe bei dem Wert 100% l.iegt. Als typisches Beispiel wird in Figur 4. eine Schaltung abgebildet, welche ein Tastverhältnis von 95% feststellt. Diese Feststellung wird erhalten in einem besonderen Zeitglied, das.aus einem konventionellen mehrfach triggerbaren monostabilen Multivibrator oder Univibrator 40 besteht, bei dem ein Eingang mit dem Eingangsanschluß des Konverters über Kopplungskondensator 13 und einen Inverter zur Umkehrung der Polarität der Triggerspannungsnadel verbunden ist. Die Zeitdauer oder Periode des Multivibrators ist stets größer als die Zeitdauer des Unijunktxonszeitgliedes. Daher erfaßt diese zweite Zeitgliedschaltung 40 die Annäherung an das Tastverhältnis für 100%, bevor das Hauptzeitglied (Unijunktionszeitglied 11) den Punkt für ein Tastverhältnis von 100% erreicht. Die Arbeitsweise des Zeitgliedes 40 bei einem Tastverhältnis für 95% gestattet, daß es eine viel geringere Stabilität besitzt, als das Hauptunijunktionszeitglied 11 besitzt, und ein wiedertriggerbare'r monostabiler Multivibrator ist für diesen Zweck ideal geeignet. Der v/iedertriggerbare monostabile Multivibrator ist ein MuItivibratortyp, bei dem die Periode durch irgendein eingangsseitiges Ereignis erneut gestartet wird, selbst wenn dieses auftritt, während die Periode noch abläuft. Daher verbleibt sein Q-Ausgang ständig in dem hohen Zustand (d.h. der Multivibrator 40 bleibt getriggert), wenn das eingangsseitige Tastverhältnis den 95%-Punkt übersteigt, nach dem die Parameter der Einrichtung ausgelegt worden sind. Wenn dieser Zustand auftritt, muß die Ausgangsgröße des Hauptzeitgliedes außer Funktion gesetzt werden, um eine unerwünschte Betriebsweise des Konverters zu verhindern. Diese Funktion zur Außerkraftsetzung wird dadurch erreicht, daß ein zweiter Flip-Flop 42 (abgebildet als FF2) verwendet wird, dessen DurGhschalt- oder S-Eingang mit dem Ausgang eines NAND-Gatters 43 (dieses ist als NAND-Verknüpf ungsglied Gl bezeichnet) verbunden ist, von dem seinerseits ein erster Eingang mit dem Q-Ausgang des Zeitglxedes 40 verbunden ist. Ein zweiter Eingang des NAND-Verknüpfungsgliedes Gl ist mit dem

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Ausgang des Inverters 41 verbunden. Dies ist eine logische Einrichtung insofern, als der Ausgang nur dann auf den niedrigen Schaltzustand umschaltet, wenn beide Eingänge in einem hohen Schaltzustand sind. Wie bereits zuvor unter Bezugnahme auf den Flip-Flop FFl ausgeführt, ist die positive logische Operation des NAND-Verknüpfungsgliedes Gl durch den kleinen Kreis nm Ausgangsende desselben angedeutet. Dieser zeigt auch an, daß es eine logische digitale Einrichtung mit Polaritätsumkehr ist. Der Rückstelleingang oder R-Eingang von FF2 ist mit dem Q-Ausgang des Zeitgliedes 40 für 95% verbunden. Der Flip-Flop FF2 schaltet daher durch und bleibt immer dann durchgeschaltet, wenn das Tastverhältnis 95% übersteigt (das Zeitglied für 95% wird durch erneute Triggerung eingeschaltet gehalten), und stellt zurück und bleibt zurückgestellt, wenn das Tastverhältnis unterhalb 95% absinkt (das Zeitglied für 95% ist abgeschaltet). Die komplementären Q-Ausgänge von FF2 und des Hauptzeitgliedes FFl sind mit den Eingängen eines logischen NOR-Verknüpfungsgliedes oder -gatters verbunden (dieses ist in der Abbildung als NOR-Verknüpfungsglied G2 bezeichnet) und führen dazu, daß der Ausgang desselben zu seinem hohen Schaltzustand schaltet und dort verbleibt, wenn das Tastverhältnis den Wert für 95% der Drehzahl übersteigt. Der Ausgang des NOR-Verknüpfungsgliedes G2 ist mit dem Eingang des Ausgangskreises 12 verbunden. Wenn daher das Tastverhältnis den vorgegebenen Wert für 95% übersteigt, welcher durch das erneut triggerbare (MV) zweite Zeitglied 40 bestimmt wird, dann bleibt sein Q-Ausgpng auf einem hohen Zustand und es erscheinen nunmehr Spannungsnadeln negativer Polarität am Ausgang des NAND-Verknüpfungs· gliedes Gl bei Vorhandensein negativ verlaufender Flanken der eingangsseitigen Wellenform gemäß der Abbildung in den Wellenformen der Figuren 5ε, 5e und '5f. Der Ausgang Q des Flip-Flop FF2 wird jetzt in seinen niedrigen Schaltzustand durch die erste negative Spannungsnadel getriggert, welche am Ausgang des NAND-Verknüpf ungsgl iedes Gl erscheint, und bleibt in diesem niedrigen Zustand so lange, bis er in seinen hohen Zustand durch den Ablauf

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der Periode des Multivibrators (MV) 40 gemäß Figur Fg rückgestellt wird. Schließlich ist pus den Figuren Pd, Pg und 5h ersichtlich, daß der Ausgang des NOR-Verknüpfungsgliedes G2 jeweils dann in seinem hohen Zustand ist, wenn einer der beiden Q-Ausgänge der beiden Flip-Flops in einem niedrigen Zustand ist. Wenn daher die Turbinendrehzahl-hinreichend weit unter einer bestimmten Überdrehzahl liegt, so daß das Tastverhältnis weniger als 05% ist, dann folgt der Ausgang des NOR-Verknüpfungsgliedes getreulich dem Q-Ausgang des Flip-Flop FFl und der Konverter wird daher nur durch das Hauptzeitglied It gesteuert. Wenn das Tastverhältnis einen Wert entsprechend 95% übersteigt, dann wird der Ausgang des NOR-Verknüpfungsgliedes G2 durch das erneut triggerbare zweite Zeitglied 40 gesteuert, schaltet in seinen hohen Zustand und verbleibt dort so lange, bis das Zeitglied für 95% seine Periode durchläuft. Wenn daher das Tastverhältnis 95% übersteigt, steigt das Ausgangssignal des Konverters abrupt auf seinen Maximalwert (d.h. entsprechend 100%) an und man erhält dadurch eine maximale Steuerwirkung zur Verminderung der Turbinendrehzahl. Obwohl das zweite Zeitglied 40 die Steuerung des Konverterausgangs erlangt, wenn das Tastverhältnis größer als 95% ist, wird der Teil der Wellenformen in den Figuren 5a - h für hohes Tastverhältnis dargestellt für ein Tastverhältnis von mehr als 100%, um erneut die abwechselnd verfehlten ausgangsseitigen Impulse von FFl und den entsprechenden abrupten Abfall des Tastverhältnisses an'FFl auf 50% darzustellen, wie im Falle der Figur 3c. Wenn das Tastverhältnis zwischen 95 und 100% liegt, werden keine FFl-Impulse verfehlt und die maximale Ausgangsgröße am Konverter wird immer noch durch die Wirkung des FF2 erreicht. Daher wurde das Problem bezüglich des Tastverhältnisses 100% und des Ilauptzeitgliedes in Figur 1 überwunden durch die Verwendung des zweiten Zeitgliedes und der ihm zugeordneten digitalen Schaltungsanordnung.

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Der in Figur 4 abgebildete Konverter f/v ist zufriedenstellend für Anwendungszwecke, bei denen ein Rauscheingang nicht vorhanden ist. Wenn jedoch irgendein Rauscheingang auftritt, während der erneut triggerbare monostabile Multivibrator 40 noch seine Zeitperiode durchläuft, dann wird dieser Eingang den Flip-Flop FF2 durchschalten und dadurch eine maximale Ausgangsgröße des Konverters für eine Periode des Multivibrators erzeugen. Die Auswirkung hiervon ist jedoch nicht zulässig, da der Rauscheingang wahrscheinlich in Rauschstößen oder Bursts auftreten wird und dadurch das Ausgangssignal des Konverters auf seiner Maximalamplitude (100%) bei Turbinendrehzshlen halten wird, die kleiner sind als die Drehzahl, welche einem Tastverhältnis für 95% zugeordnet ist. Um daher zu verhindern, daß das Hauptzeitglied durch einen Rauscheingang kurzer Dauer vorzeitig aaßer Funktion gesetzt wird, ist als zweite und bevorzugte Ausführungsform eine Anordnung nach Figur 6 mit einer Verzögerung der Außerkraftsetzung vorgesehen. Figur S zeigt, daß dieses Merkmal der Verzögerung der Außerkraftsetzung dadurch erreicht wird, daß der Flip-Flop FF2 in Figur 4 durch einen Mehrstufen-Binärzähler 60 und ein zweites logisches positives NAND-Verknüpfungsglied Sl (auch als NAND-Verknüpfungsglied G3 bezeichnet) ersetzt wir-d_s wobei die Eingänge des letzteren mit den Ausgängen des BinärZählers 60 verbunden sind. Der Ausgang des NA!©-Verknüpfungsgliedes G3 ist mit einem Eingang des NOR-Verknüpfungsgliedes G2 und auch einem Eingang des NAND-Verknüpf ungsgliedes Gl verbunden. Ein zweiter Inverter 62 ist zwischen den Ausgang des NAND-Verknüpfungsgliedes Gl und den Zähleingang des Binärzählers 60 geschaltet, um den Eingang positiver Polarität zu erhalten, wenn dies für einen bestimmten verwendeten Zähler erforderlich ist. Der Zähler 60 wird jeweils dann zurückgestellt, wenn das wiedertriggerbare zweite Zeitglied 40 ausläuft. Da der Zähler nach der Darstellung in Figur 6 durch ein hohes logisches Signal zurückgestellt wird, ist sein Rückstelleingang R (reset) mit dem Ausgang Q des Zeitgliedes 4O verbunden. In anderer Hinsicht ist die Schaltung in Figur 6 die gleiche wie in Figur 4.

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Es wird Bezug genommen auf die Wellenform in den Figuren 7a - j, welche die Signale zeigen, wie sie an verschiedenen Punkten in der Schaltung nach Figur 6 erscheinen. Dabei stellen die in Figur 7a abgebildeten Spannungsnadeln negativer Polarität das Eingangsfrequenzsignal an, welches am Eingang S (set) des Flip-Flop FFl zugeführt werden, um den Ausgang Q desselben in den hohen Zustand gemäß der Abbildung in Figur 7b zu triggern. Es wird angenommen, daß die ersten vier Perioden der eingangsseitigen Wellenform einerTurbinendrehzahl entsprechend einem Tastverhältnis von weniger als 95% entsprechen„ Weiterhin wird angenommen, daß die nächsten 18 Perioden einer Drehzahl entsprechend einem Tastverhältnis von mehr als 95%, jedoch weniger als 100% entsprechen, und die letzten drei Perioden liegen erneut auf einem Tastverhältnis von weniger als 95%. Da jede der Perioden der eingangsseitigen Wellenform einem Tastverhältnis von weniger als 100% entspricht, werden die Taktperioden des Hauptzeitgliedes stets vollständig beendet und daher werden keine Eingangstriggersignale durch den Flip-Flop FFl verfehlt. Wie bereits zuvor bemerkt, bleibt der Ausgang Q des FFl in seinem hohen Schaltzustand (und der Ausgang Q bleibt in seinem niedrigen Schaltzustand) für gleich große Intervalle, jedoch mit einer höheren Frequenz, wenn das Tastverhältnis größer ist als 95% im Vergleich zu einem,Zustand, in dem das Tastverhältnis kleiner ist als 95%. Der erneut triggerbare Multivibrator (MV) und sein Ausgang Q verhält sich in gleicher Weise wie in der Schaltung nach Figur 4 insofern, daß er ausläuft und erneut getriggert wird für jede eingangsseitige Wellenform entsprechend einer Spannungsnadel positiver Polarität für ein Tastverhältnis kleiner als 95% und in seinem hohen Zustand bleibt, wenn das Tastverhältnis größer als 95% ist, da er nicht auslaufen oder seine Periode beenden kann, bevor der nächste Triggereingang gemäß der Darstellung in Figur 7c auftritt. Das NAND-Verknüpfungsglied Gl arbeitet ebenfalls in der Schaltung nach Figur 6.in der gleichen Weise wie in der Schaltung nach Figur 4. Der Ausgang erzeugt nur in der-

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- IR -

jenigen Zeitperiode Sprnnungsnpdeln negativer Polarität, in welcher der Ausgang Q am Multivibrator in seinem hohen Zustand in dem Tastverhältnxsbereich oberhalb 95% gemäß der Darstellung in Figur 7d verbleibt.

Der Unterschied zwischen der augenblicklichen und der verzögerten Außerkraftsetzung und den entsprechenden Schaltungen in den Figuren 4 und 6 wird ersichtlich in den Ausgangssignalen des Binärzählers in den Figuren 7 e, f, g und h beim Vergleich mit dem Ausgang Q für FF2 in der Figur Pg. Der Binärzähler 60 verwendet in der dargestellten Ausführungsform vier mit FF2, FF3, TF4 und FF5 bezeichnete Flip-Flop-Stufen. Der Zähler 60 zählt die Perioden der eingangsseitigen Wellenform, welche nach Polaritätsumkehr durch den Inverter 62 als Sppnnungsnadeln positiver Polarität erscheinen, während sich der Ausgang Q des erneut triggerbaren Zeitgliedes 40 in seinem hohen Zustand befindet. Die Verwendung von vier Stufen in dem Binärzähler gestattet eine Eingangszahl von 14 Impulsen, bevor der Zähler eine maximale Zählzahl erreicht. Der Zähler 60 wird jedesmal dann auf Null zurückgestellt, wenn der Ausgang Q des Multivibrators 40 auf den niedrigen Zustand schaltet und dadurch der komplementäre Ausgang Q, welcher mit dem Rückstelleingang des Zählers verbunden ist, auf seinen hohen Schaltzustand umschaltet. Daher kann als Eingangsleistung zum Konverter f/v eine Kombination von normalen Perioden eines Signalimpulses für die Drehzahl und Rauschinterferenz vorliegen und diese Eingangssignale müssen enger zusammenliegen als der Taktperiode des Multivibrators 40 entspricht, damit der Zähler auf seine maximale Zahl aufzählen kann. Wenn die Zählzahl 15 erreicht ist, wird das NAND-Verknüpfungsglied G3 befähigt und schaltet auf seinen niedrigen Ausgangszustand. Hierdurch wird der Eingang zum Zähler 6O mittels des NAND-Verknüpfungsgliedes Gl pbgeschaltet und dadurch wird der Zähler in seinem Zustand mit der Zählzahl 15 gehalten. Diese Verhältnisse sind in den Wellenformen der Figuren 7e, f, g, h und i angedeutet. Der Ausgang des NAND-Verknüpf ungs· gliedes G3 wird auch dem NOR-Verknüpfungsglied G2 zugeführt. Da-

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her verbleibt der Ausging des NOR-Verknüpfungsgliedes G2 an dem Zeitpunkt, sn dem der Zähler 60 seine Zählzahl 50 erreicht, in seinem hohen Schaltzustand und setzt damit das Hauptzeitglied außer Funktion und hält den Ausgang des Konverters auf 100%. Es ist zu beachten, daß bei einem Tastverhältnis von größer als 100% eine oder mehrere Perioden oder Zyklen im Ausgang des NOR-Verknüpfungsgliedes G2 verfehlt werden können, wie dies auch für den Ausgang des FFl in Figur 3c gilt.

Sogar eine Gesamtzählzahl von 15 dauert jedoch nur während eines zu kurzen Zeitintervalls an πηά daher können die Auswirkungen dieser Tatsache nicht durch das Tiefpaßfilter in den Ausgangskreis .12 gelangen zur Betätigung des langsam arbeitenden Einlaßdampfventils für die Turbine, bevor der Ausgang des NAND-Verknüpfungsgliedes G3 auf den niedrigeren Zustand umgeschaltet wird. (Die Frequenz der Eingangswellenform entsprechend dem Nennwert der Turbinendrehzahl liegt im Kiloherz-Bereich und daher werden lediglich 10 Millisekunden benötigt, um die Außerkraftsetzungsfunktion zu betätigen)»

Die Rp us ch immun it ät des ,Konverters "nach .Figur 6 ist sehr gut hängt nicht in starkem Maße von der Kapazität des Zählers ah„ Wenn daher der Ausgang der zweiten Stufe (FF3) des Zählers weggelassen wird, um die Verwendung eines Verknüpfungsgliedes mit drei Eingängen für G3 zu gestatten, dann gibt die daraus resultierende Zählzahl 13 immer noch eine gute Rauschimmunität. In solchen Fällen werden für eine in der Nähe der Betriebsfrequenz des Konverters auftretende Rauschinterferenz sieben Rauscheingangssignale oder mehr als vier Paare solcher Eingangssignale mit irgendeinem beliebigen Abstand benötigt, um die Schaltung zur Außerkraftsetzung zu betätigen» Wenn jedoch die Frequenz der Rauschinterferenz nur geringfügig kleiner ist als die Betriebsfrequenz des Konverters, dann hört die Interferenz gänzlich auf, irgendeine Auswirkung auf den Gleichspannungsausgang des Konverters aus-

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zuüben. Eine solche niedrigere Frequenz ist dann eine Frequenz, welche es dem Multivibrator gestattet, unmittelbar vor der Erreichung der Zählzphl 13 seine Periode zu beenden oder auszulaufen. Der Grenzwert ist abhängig von dem Tristverhältnis des Multivibrators bei der Frequenz des normalen Eingangssignals. In einem Anwendungsfρ 11, in dem das Tastverhältnis bei normaler Betriebsdrehzahl 75% ist, ergibt sich eine Immunität für jede Interferenzfrequenz unterhalb 91,2% der normalen Eingangsfrequenz. Das Anheben der Zählzahl auf den Wert 15 mit einer Schaltung gemäß Figur 6 hebt dann die Immunität gegen Interferenzfrequenzen nur auf 92,4%. Ein dreistufiger Zähler mit einer Kapazität von als Zählzahl ist immer noch immun gegen Interferenz bis zu 84% der normalen Frequenz. Ein solcher Zähler mit drei Stufen ignoriert drei getrennte Impulse oder zwei eng benachbarte Impulspaare mit irgendeinem Abstand, da die maximal vor dem Auslaufen des Multivibrators erzielbare Zählzahl 6 ist. Eine bestimmte Ausführungsform der Schaltung nach Figur 6 verwendet integrierte Schaltkreise des folgenden TTL-Typs: Der erneut triggerbare monostabile Multivibrator 40 ist ein Element des Typs 74122, der vierstufige Binärzähler 60 ist ein Element des Typs 7493, der Flip-Flop 10 und Inverter 61, 62 verwenden die vier mit jeweils zwei Eingängen versehenen NAND-Verknüpfungsglieder in einem TTL-Typ 7400. Für den Fall, für den nur eine Zählzahl von 13 benutzt wird, gestattet dies die Verwendung einer integrierten Schaltung des Typs TTL 7410, welcher aus drei mit je drei Eingängen ausgestatteten Verknüpfungsgliedern besteht. Dabei werden zwei Verknüpfungsglieder als NAND-Verknüpfungsglieder Gl und G3 verwendet, und das dritte Verknüpfungsglied arbeitet als ein negatives logisches NOR-Verknüpfungsglied G2.

In den vorstehend beschriebenen Schaltungen wird vorzugsweise eine logische Schaltung in Form von NOR- und NAND-Verknüpfungsgliedern verwendet, da solche Einrichtungen leicht verfügbar sind und konventionellerweise in logischen Schaltungen mit TTL-

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Elementen verv/endet werden. Es können jedoch auch logische Einrichtungen in Form von ODER-und-UND-VerknÜpfungsgliedern verwendet werden, und die Figur R zeigt die Art und Weise, in welcher eine Anordnung nach Figur 6 geändert v/erden kann, um solche logischen ODER-und-UND-Verknüpfungsglieder aufzunehmen. Es ist ersichtlich, daß zum Unterschied der Flip-Flop FFl, das UND-Verknüpfungsglied Gl, das ODER-Verknüpfungsglied G2 und das UND-Verknüpfungsglied G3 in Figur R nicht einen Typ mit Polaritätsumkehr darstellen wie in Figur 6. Weiterhin ist am Eingang des Multivibrators und des UND-Verknüpfungsglieds Gl kein Inverter erforderlich, und es ist auch kein Inverter vom Ausgang des UND-Verknüpfungsgliedes Gl zum Zähleingang des Binärzählers erforderlich. In der Anordnung nach Figur 8 ist jedoch ein Inverter 80 erforderlich vom Ausgang des UND-Verknüpfungsgliedes G3 zum Eingang des. UMD-Verknüpfungsgliedes Gl und das Eingangssignal für das ODER-Verknüpfungsglied G2 vom Flip-Flop FFl wird am Ausgang Q erhalten anstelle des Ausgangs Q wie in Figur 6. In anderer Hinsicht sind die Schaltungen gleich und arbeiten in der gleichen Weise.

Aus dem Vorstehenden ist ersichtlich, daß die Erfindung die vorstehend aufgeführten Aufgabenstellungen dadurch erreicht, daß sie einen vollständig elektronisch aufgebauten Konverter Frequenznach-Spannung schafft, welcher eine solche Betriebscharakteristik besitzt, daß jedesmal bei Übersteigen einer vorgegebenen Frequenz, eingestellt durch einen erneut triggerbaren monostabilen Multivibrator, durch das Frequenzsignal am Eingang ein maximales Ausgangssignal mit Außerkraftsetzungseigenschaft des Konverters erzeugt wird, um ein Steuersignal zu liefern, welches den gesteuerten oder geregelten Parameter auf einen Wert regelt, der einem Eingangssignal mit einer niedrigeren Frequenz entspricht. Um den Konverter mit einer Rauschimmunität auszustatten, wird ein Binärzähler und eine zugeordnete logische digitale Schaltungsanordnung verwendet, um die Außerkraftsetzung des Hauptzeitglie-

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des im Konverter durch den Multivibrator für eine bestimmte Zahl von Eingangsimpulsen während einer Zeitperiode des Multivibrators zu verzögern. Der Konverter ergibt die vorstehend beschriebene ausgezeichnete RauschImmunität für Eingangssignal requenzen, entsprechend einem Tastverhältnis des Flip-Flop (FFl) für das Hauptzeitglied, welches 50% oder darüber beträgt. Bei niedrigeren Eingangsfrequenzen k?nn durch Interferenz ein vollständiger Zeitzyklus zwischen die normalen Zyklen eingefügt werden und dadurch der Konvertersusgpng vergrößert werden. Daher wird das Steuersystem ausgelegt für ein normales Tastverhältnis von etv/a 75%. Bei der typischen Verwendungsform in Drehzahlrückkopplungsregelsystemen mit Betrieb bei einer festgelegten Normalfrequenz ist jedoch die Erhöhung der Ausgangsgröße, welche eine Interferenz bei niedrigen Drehzahlen ergeben kann, in einer sicheren Richtung und besitzt geringe Bedeutung.

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Claims

Patents η s ρ r ü. c h e

Konverter Frequenz-nach-Spannung, dadurch gekennzeichnet , daß· er umfaßt:

einen ersten Flip-Flop (10, FFl) mit einem Einstell- oder S-Eingpng, der mit einem Eingangsanschluß des Konverters verbunden ist, dem eine gepulste Spannungswellenform mit einer Frequenz proportional zum Wert eines überwachten Parameters zugeführt wird,

eine erste Zeitgliedschaltung (11), von der ein Eingang mit einem ersten Ausgang des ersten Flip-Flop (10) verbunden ist und bei der ein Ausgang mit einem Rückstelleingang dieses ersten Flip-Flop verbunden ist,

ein komplementärer zweiter Ausgang des ersten Flip-Flop ist mit einem Ausgangskreis (12) einschließlich einer Filtereinrichtung zur Glättung des Ausgangssignals des Flip-Flop auf einen mittleren Gleichspannungspegel verbunden, welcher proportional zur Frequenz der am Eingang zugeführten gepulsten Spannungswellenform ist„

ein wiedertriggerbares zweites Zeitglied (40) zur Erfassung des Parameterwertes bei einer vorgegebenen Größe geringfügig unterhalb einem Nennwert derselben, wobei dieses zweite Zeitglied einen mit dem Eingangsanschluß des Konverters verbundenen Eingang besitzt und erneut getriggert wird und während des ZeitintervaIls, in dem der Wert des überwachten Parameters den vorbestimmten Wert übersteigt, in diesem Zustand verbleibt und

eine erste digitale logische Schaltung (Gl) (43), die mit dem zweiten Ausgang des ersten Flip-Flop (10) und mit dem

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Eingangsanschluß des Konverters verbunden ist und welche weiterhin mit einem ersten Ausgang des zweiten Zeitgliedes (40) und dem Ausgangskreis (12) zur Außerkraftsetzung des Ausgangs des ersten Flip-Flop während desjenigen Zeitintervalls verbunden ist, in dem der Wert des überwachten Parameters den vorgegebenen Wert übersteigt.

2. Konverter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die erste logische digitale Schaltung (43) einen ersten Eingang besitzt, welcher mit dem zweiten Eingang des ersten Flip-Flop (10) verbunden ist, einen zweiten mit dem Eingpngssnschluß des Konverters verbundenen Eingang und einen dritten mit dem ersten Ausgang des zweiten Zeitgliedes (40) verbundenen Ausgang und ein Ausgang dieser ersten logischen digitalen Schaltung mit einem Eingang des Ausgangskreises (12) verbunden ist.

3. Konverter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Ausgang der ersten logischen digitalen Schaltung (43) unmittelbar mit dem Eingang des Ausgangskreises (12) verbunden ist und der zweite Ausgang des ersten Flip-Flop (10) indirekt mit demselben verbunden

4. Konverter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Zeitperiode des zweiten Zeitgliedes (40) größer ist als die Zeitperiode des ersten Zeitgliedes (11).

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Konverter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die erste logische digitale Schaltungseinrichtung (43) ein erstes logisches NAND-Verknüpfungsglied umfaßt, bei dem ein erster Eingang mit dem Eingangsanschluß des Konverters verbunden ist und welches dadurch den zweiten Eingang der ersten logischen digitalen Schaltungseinrichtung bildet, wobei dieses erste NAND-Verknüpfungsglied mit einem zweiten Eingang mit dem ersten Ausgang des zweiten Zeitgliedes (40) verbunden ist, welches dadurch den dritten Eingang der ersten logischen digitalen Schaltungseinrichtung bildet, wobei dieses erste NAND-Verknüpfungsglied ein pulsierendes Ausgangssignal abgibt, wenn eine pulsierende Spannungswellenform am Singangsanschluß des Konverters zugeführt wird, und zwar nur während des Zeitintervalls des zweiten Zeitgliedes, in dem der" Wert des überwachten Parameters den vorgegebenen Wert übersteigt,

6, Konverter nach Anspruch f>, " dadurch .gekennzeichnet , daß dx@ erste logische digitale Sehaltungseinriclitung (43) weiterhin ©inen zweiten Flip-Flop (FF2) umfaßt,, bei dem ein S-Etngang mit ©inem Ausgang des ersten NAND-Verknüpfungsgliedes und ein Rückstelleingang oder R~Ein« gang mit dem ersten Ausgang des zweiten Zeitgliedes (40) verbunden ist, welches dadurch den, dritten Eingang der ersten logischen digitalen Schaltungseinrichtung bildet, tand der Ausgang des zweiten Flip-Flop (FF2)_in den durchg@schalteten Zustaad bei Vorliegen "des erste» gepulsten Ausgangssignals des ersten NAND-Verknüpfungsgliedes während desjenigen Zeitintervalls des zweiten Zeitgliedes schaltet, wenn der Wert des überwachten Parameters den vorgegebenen Wert übersteigt und der Ausgang auf den Rückstellzustand am Ende des entsprechenden ZeitintervalIs des zweiten Zeitgliedes zurückgeschaltet ist.

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Konverter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die erste logische digitale Schaltungseinrichtung weiterhin ein logisches NOR-Verknüpfungsglied enthält, bei dem ein erster Eingang mit dem zweiten Ausgang des ersten Flip-Flop verbunden ist und dadurch den ersten Eingang der ersten logischen digitalen Schaltungseinrichtung bildet, und ein zweiter Eingang des NOR-Verknüpfungsgliedes mit einem Ausgang des zweiten Flip-Flop verbunden ist, ein Ausgang des NOR-Verknüpfungsgliedes mit einem Eingang des Ausgangskreises (12) verbunden ist und dadurch den Ausgang der ersten logischen digitalen Seiialtungseinrichtung bildet, und der Ausgang des NOR-Verknüpfungsgliedes einem abwechselnden Ausgang für Durchschalten und Rückstellen des ersten Flip-Flop während desjenigen Zeitintervalls entspricht, in dem der Wert des überwachten Parameters kleiner ist als der vorgegebene Wert und der Ausgang des NOR-Verknüpfungsgliedes in seinen hohen Schaltsustand durchgeschaltet ist und/axesem verbleibt und dadureli den Ausgang des ersten Flip-Flop außer Kraft s©tat r/äarend desjenigen Zeitintervalls, in dem der Wert cl@s üb@rwa<sht©ß Parameters den vorbestimmten Wert überschreitet uad das zweite Zeitglied {40) in seinem Zeitgli@daustand ist.

8. Konverter nach Anspruch FL dadurch gekennzeichnet s daß er wsiterhin ©issen Kondensator enthält, bei dem ein Siagaog aiit des» Üagangs&nsehluß des Konverters verbunden 1st und ein Aüsgaag mit dem Durehsehalt- oder S-Eingang des ersten Flip-Flop (10), dem Eingang des - zweiten Zeitgliedes/verbunden ist zur Umwandlung der eingangsseitigen pulsierenden Spannungsw@llenform in entsprechende Spannungsnadeln zur Triggerung der Periode des zweiten Zeitgliedes und zur Erzeugung vob ähnlichen Spannungsnadeln am Ausgang des ersten NAND-Verlcnüpfungsgliedes wäh-

Jf.(40) und dem ersten Eingang O.es ersten NAND-Verknüpfungsgliedes

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rend desjenigen Zeitinterv?Ils des zweiten Zeitgliedes (40),

in dem der Wert des überwachten Parameters größer ist als der vorgegebene Wert.

9. Konverter nach Anspruch 8_P.dadurch gekennzeichnet , daß er weiterhin einen Inverter umfp.ßt, bei dem ein Eingang mit dem Ausgang des Kondensators und ein Ausgang mit dem zweiten Zeitglied (40) und dem ersten Eingang des ersten NA ND-Verknüpfungsgliedes zur Umkehrung der Polarität der Spannungsnadeln verbunden ist, -

10. Konverter nach einem der Ansprüche 1-9, da durch gekennzeichnet , daß das erste Zeitglied (11) ein Zeitglied mit Unijunktionstransistor ist.

11. Konverter nach einem der Ansprüche 1 - 10, dadurch gekennzeichnet , daß das zweite Zeitglied (40) ein erneut triggerbarer monostabiler Multivibrator ist.

12. Konverter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet', daß der Ausgangskreis (12) weiterhin einen Präzisions-Analog-Schalter enthält, bei dem ein erster Eingang mit dem Ausgang des NOR-Verknüpfungsgliedes und ein zweiter Eingang mit einer stabilen Bezugsspannungsquelle verbunden ist, wobei der Ausgang des Präzisions-Analog-Schalters mit einem Eingang der Filtereinrichtung verbunden ist.

13. Konverter nach einem der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet „ daß die-Filtereinrichtung im Ausgangskreis (12) ein Tiefpaßfilter ist.

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14. Konverter nsch einem der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet , daß er weiterhin eine zweite logische digitale Schp.ltungseinrichtung enthält, welche mit einem Ausgang des zweiten Zeitgliedes (40) und mit der ersten logischen digitslen Belüftungseinrichtung zur Verzögerung der von demselben und von dem zweiten Zeitglied eingestellten Außerkraftsetzungsfunktion verbunden ist, bis eine vorgegebene Zahl von Spannungsimpulsen an dem Eingangsanschluß des Konverters zugeführt worden ist, welche eine Kombination von gepulsten Spannungswellenformen mit einer Frequenz proportional zum überwachten Parameter und such unerwünschtem Rauschen bilden können zur Erzielung einer hohen RauschImmunität des Konverters.

15. Konverter nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , daß die zweite logische digitale Schaltungseinrichtung einen Mehrstufen-Binärzähler enthält, bei dem ein Rückstelleirigpng mit einem Ausgang des zweiten Zeitgliedes (40) verbunden ist und daher der Binärzähler jedesmal dann rückstellbar ist, wenn das zweite Zeitglied eine Periode beendet₍ und Eingänge eines zweiten logischen NAND-Verknüpfungsgliedes mit den Ausgängen des Binärzählers verbunden sind und ein Ausgang dieses Verknüpfungsgliedes mit den Eingängen der ersten logischen digitalen Schaltungseinrichtung verbunden ist.

16. Konverter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet , daß die erste logische digitale Schaltung ein erstes logisches NAND-Verknüpfungsglied enthält, von dem ein erster Eingang mit dem ersten Ausgang des zweiten Zeitgliedes und ein zweiter Eingang mit dem Eingangsanschluß des Konverters und ein dritter Eingang mit dem Ausgang des zwei-

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ten NAND-Verknüpfungsgliedes verbunden ist, wobei der Ausgang des ersten NAND-Verknüpfungsgliedes mit einem Zähleingang des Mehrstufen-Binärzählers verbunden ist und ein erster Eingang eines logischen NOR-Verknüpfungsgliedes mit dem komplementären zweiten Ausgang des ersten Flip-Flop verbunden ist und ein zweiter Eingang mit dem Ausgang des zweiten NAND-Verknüpfungsgliedes verbunden ist und weiterhin ein Ausgang mit einem Eingang des Ausgangskreises (12) verbunden ist,, wodurch die Außerkraftsetzungsfunktion so lange verzögerbar ist, bis eine maximale Zählzahl im Binärzähler erreicht ist zur Schaffung einer hohen Rauschimmunität.

17. Konverter nach Anspruch 16, dadurch g. ekennzeichnet , daß er weiterhin einen Inverter umfaßt, bei dem ein Eingang mit einem Ausgang des ersten NAND-Verknüpfungsgliedes und ein Ausgang mit dem Zähleingang des Binärzählers zur Umkehrung der Polarität der Spannungsimpulse am Ausgang des ersten NAND-Verknüpfungsgliedes verbunden ist.

18. Konverter nech Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die erste logische digitale Schaltungseinrichtung ein erstes logisches.UND-Verknüpfungsglied umfaßt, bei dem ein erster Eingang nsif dem ersten Ausgang des zweiten Zeitgliedes und ein zweiter Eingang mit dem Eingangsanschluß des Konverters verbunden ist, und weiterhin ein logisches ODER-Verknüpfungsglied enthält, das mit einem ersten Eingang mit dem ersten Ausgang des ersten Flip-Flop verbunden ist und bei dem ein Ausgang an einem Eingang des Ausgangskreises geschaltet ist, wobei die zweite logische digitale Schaltungseinrichtung einen Binärzähler enthält, von dem ein Zähleingang mit einem Ausgang des ersten UND-Verknüpfungsgliedes und ein Rückstelleingang mit einem komplementären zweiten Ausgang

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des zweiten Zeitgliedes verbunden ist und weiterhin die Eingänge eines zweiten UND-Verknüpfungsgliedes mit den Ausgängen des Binärzählers verschaltet und ein Ausgang mit einem zweiten Eingang des ODER-Verknüpfungsgliedes verbunden ist und noch ein Invertereingang mit dem Ausgang des zweiten UND-Verknüpfungsgliedes und mit einem Ausgang mit einem dritten Eingang des ersten UND-Verknüpfungsgliedes verbunden ist.

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