DE2723299A1

DE2723299A1 - Anordnung mit einem einstellknopf zum erzeugen von fortschaltimpulsen fuer ein digitales stellglied

Info

Publication number: DE2723299A1
Application number: DE19772723299
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl Ing Harzer
Original assignee: Wandel and Golterman GmbH and Co
Current assignee: Wandel and Golterman GmbH and Co
Priority date: 1977-05-24
Filing date: 1977-05-24
Publication date: 1978-11-30
Also published as: DE2723299C3; US4220849A; DE2723299B2; FR2392439A1; GB1570668A; FR2392439B1

Description

Wandel & Goltermann

ELEKTRONISCHE PRÄZIS lONSMESSG E R ATE

Anordnung mit einem Einstellknopf zum Erzeugen von Fortschaltimpulsen für ein digitales Stellglied

Anordnung mit einem insbesondere von Hand betätigbaren Einstellknopf, von dessen Drehbewegung Fortschaltimpulse für einen Vor-Rückwärts-Zähler abgeleitet v/erden, der Parallelinformationen zum Einstellen eines digital einstellbaren Stellgliedes abgibt, insbesondere zum Abstimmen eines digital in kleinen Schritten in der Frequenz ein-; stellbaren Generators für einen Sender und/oder Empf»Infer eines übertragun^stechnischen Meßgerätes oder eines Funkgerätes.

Eine derartige Anordnung dient zur Bereitstellung nach ihrem Zahlenwert aufeinanderfolgender, Parallelfcrm aufweisender Einstellbefehle für digitale Stellglieder in Sendern oder Empfängern von Meß- oder Funkgeräten, mit denen beispielsweise die Abstimmfrequenz, der Sendepegel, die Empfängerempfindlichkeit, die Bandbreite oder der Pegelmeßbereich oder sonstige Kenngrößen eingestellt werden.

Aus der DT-PS 977 780 ist ein Überlagerungsempfänger mit einem digital in Schritten einstellbaren Intervalloszillator und mit einem von Hand betätigbaren Einstellknopf bekannt, von dessen Drehbewegung Fortschaltimpulse für einen Ringzähler abgeleitet werden, in Abhängigkeit von dessen sich laufend änderndem Zählerstand der Intervalloszillator quasikontinuierlich abgestimmt wird. Dabei werden die Fortschaltimpulse aus je nach dem Drehsinn und der Drehgeschwindigkeit des Einstellknopfes unterschiedlichen Fortschaltim-

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pulsfolgen abgeleitet, die von Kontakten erzeugt werden, die vom Einstellknopf aus mechanisch betätigt werden.

Die bekannte Anordnung hat die Nachteile, daß sie zufolge der Verwendung mechanischer Kontakte platz-,material- und arbeitsaufwendig sowie störanfällig ist. Außerdem ist die erzeugte For' :haltimpulsfrequenz proportional zur Drehgeschwindigkeit des Einstellknopfes, so daß nur ein relativ beschränkter Bereich von Einstellgeschwindigkeiten erreichbar ist.

Derartige Anordnungen sollen aber ohne mechanisch gesteuerte Kontakte auskommen. Weiterhin ist es gelegentlich sehr vorteilhaft, wenn kein linearer Zusammenhang zwischen der Drehgeschwindigkeit des Einstellknopfes und der Frequenz der Fortschaltimpulse besteht.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß sie ohne mechanische Kontakte auskommt.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Mitteln.

Eine besonders zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung ergibt sich durch Anwendung der im Anspruch J> angegebenen Mittel. Auf diese Welse erhält man einen progressiven, z.B. exponentIeIlen Zusammenhang zwischen der Drehgeschwindigkeit V_D des Einstellknopfes und der Frequenz f- der Fortschaltimpulse.

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(fp*e ),wodurch sich eine große Erleichterung beim Überstreichen großer Einstellbereiche ergibt.

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ELEKTRONISCHE PRÄZISIONSMESSGERÄTE A 221 - I -

Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand dreier Ausführungsbeispiele schematisch dargestellt. Hierbei zeigt

Fig. 1 ein teilweise vereinfacht dargestelltes Schaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels,

Fig. 2 einen Ausschnitt aus einem Schaltbild eines zweiten bzw. dritten Ausführungsbeispiels, und

Fig. 3 einen Ausschnitt aus einem Schaltbild eines vierten Ausführungsbeispiels.

Bei dem in Figur 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel liegt ein mit einem Drehknopf 1 gekupptelter, Gleichspannung abgebender Tachometergenerator 2 über ein als Integrierglied wirkendes RC-Glied 3,4 am invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 5. Zwischen diesem Eingang und einem Spannungsbezugspunkt (Masse) liegen außerdem zwei gegensinnig parallel geschaltete, aus je zwei gleichsinnig in Reihe geschalteten Dioden 6,7; 8,9 bestehende Zweige. Der Ausgang des Operationsverstärkers 5 ist mit dem invertierenden Eingang eines zweiten Operationsverstärkers IC und mit dem nichtinvertierenden Eingang eines dritten Operationsverstärkers 11 verbunden, die beide als Schwellwertdetektoren dienen. Ihre jeweils anderen Eingänge sind mit dem Abgriff eines eine positive bzw. negative Referenzspannungen abgebenden Potentiometers 12 bzw. 13 verbunden.

Die Ausgänge der Operationsverstärker 10 und 11 liegen an den Eingängen einer Oder-Schaltung 14, deren Ausgang mit dem Eingang eines Impulsformers I5 (Schmitt-Trigger) verbunden ist. Der Ausgang des Operationsverstärkers 10 ist mit einem Rückwärts- und der Ausgang des Operationsverstärkers 11 ist mit einem Vorwärts-Zähleingang eines Vor-Rückwärts-Zählers 16 verbunden, der an seinen Parallelausgängen I7 eine Parallelinformation zum Einstellen eines nicht näher dargestellten Stell-

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gliedes eines digital in kleinen Schritten in der Frequenz einstellbaren Generators abgibt.

Der Vor-Rückwärts-Zähler 16 besitzt außerdem einen Takteingang, der mit dem Ausgang des Impulsformers 15 verbunden ist. Die Ausgänge der Operationsverstärker 10 und 11 sind außerdem jeweils mit einem Eingang einer Und-Schaltung 18 und einer Und-Nicht-Schaltung 19 verbunden, deren jeweils anderen Eingänge ebenfalls am Ausgang des Impulsformers 15 liegen. Die Ausgänge der Und-Schaltung 18 und der Und-Nicht-Schaltung 19 liegen über je einen Kondensator 20 bzw. 21 jeweils am Verbindungspunkt 22 bzw. 2j5 zweier gleichsinnig in Reihe geschalteter Dioden 6,7 bzw. 8,9.

Der Tachogenerator 2 gibt eine von seiner jeweiligen Drehgeschwindigkeit nach Betrag und Vorzeichen abhängige Gleichspannung ab, die eine entsprechend der Zeitkonstante des RC-Gliedes ~$,K verlaufende Spannungsänderung am Kondensator und damit am Eingang des Verstärkers 5 verursacht, dessen Verstärkungsfaktor so hoch bemessen ist, daß seine Ausgangsspannung auch noch bei einer sehr geringen Drehgeschwindigkeit auf einen zum Ansprechen eines der als Schwellwertschalter arbeitenden Operationsverstärker 10 bzw. 11 ausreichenden Wert ansteigt oder abfällt. Fällt beispielsweise in der einen Drehrichtung des Drehknopfes 1 die Eingangsspannung des Operationsverstärkers 5 auf negative Werte ab, so wechselt die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 10, die gleichzeitig am Rückwärtszahleingang des Vo.r-RUckwärts-Zählers 16 und an je einem Eingang der Oder-Schaltung 14 und der Und-Nicht-Schaltung I9 anliegt, in dem Augenblick von einem negativen zu einem positiven Wert, in dem die Spannung an seinem nichtinvertierenden Eingang die vom Potentio-

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meter 12 gelieferte Referenzspannung übersteigt. Gleichzeitig gibt der Impulsformer 15 einen Impuls an Eingänge der Und-Schaltung 18, der Und-Nicht-Schaltung 19 sowie an den Takteingang des Vor-Rückwärts-Zählers 16 ab, so daS die Ausgangsspannung der Und-Nicht-Schaltung 19 kurzzeitig abfällt und der Zähler 16 um eine Einheit zurückschaltet. Dieser kurzzeitige Spannungsabfali gelangt über den Kondensator 21 an den Verbindungspunkt der Dioden 8,9, wobei seine Vorderflanke einen negativen Impuls und die Rückflanke einen positiven Impuls erzeugen. Ersterer wird über die Diode 9 zum Bezugspotential hin abgeleitet, durch letzteren wird die Diode 8 kurzzeitig leitend, wodurch der Kondensator 4 des RC-Gliedes ~3,^ so weit in positiver Richtung geladen wird, daß die Eingangsspannung des Operationsverstärkers 5 so weit ansteigt, so daß seine Ausgangsspannung wieder auf einen unter der vom Potentiometer 12 gelieferten Referenzspannung liegenden Wert absinkt. Beim Weiterdrehen des Drehknopfes 1 sinkt die Spannung am RC-Glied wieder, bis sich das Spiel wiederholt. Die sich dabei einstellende Impulsfrequenz, mit der der Vor-Rückwärts-Zähler 16 zurückgezählt wird, ist dabei linear von der Drehgeschwindigkeit des Drehknopfes 1 abhängig.

In ähnlicher Weise sinkt die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 5 solange auf tiefere negative Werte ab, wenn der Drehknopf 1 im umgekehrten Drehsinn gedreht wird, bis sie die vom Potentiometer IJ> gelieferte Referenzspannung unterschreitet. Ist dies der Fall, so wechselt die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 11, die an einem Eingang der Oder-Schaltung 14, am Vorwärts-Zähleingang des Zählers und am einen Eingang der Und-Schaltung 18 liegt, plötzlich von einem negativen zu einem positiven Wert, wobei der

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Impulsformer 15 einen Impuls abgibt, der den Zähler 16 um eine Einheit vorwärtsschaltet und der über den Kondensator 20 auf den Verbindungspunkt 22 der Dioden und 9 gelangt. Die positive Vorderflanke dieses Impulses erzeugt einen positiven Impuls, der über die Diode 9 zum Bezugspotential hin abgeleitet wird, und die negative Rückflanke erzeugt einen negativen Impuls, der den Kondensator so weit entlädt, daß der Operationsverstärker 11 wieder in seine Ausgangslage zurückkehrt, so daß sich auch hier das Spiel, jedoch unter Vorwärtsschalten des Zählers 16, wiederholt.

Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, von dem in Figur 2 ein Ausschnitt dargestellt ist und das im übrigen im wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel entspricht, ist die den Anstieg bzw. den Abfall der am invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 5 anliegenden Spannung bestimmende Zeitkonstante des integrierenden RC-Gliedes 3,4 spannungsabhängig. Sie nimmt mit dem Betrag der anliegenden Spannung in der Weise ab. daß sich ein annähernd exponentieller Zusammenhang f_F=e zwischen der Fortschaltfrequenz f_ des Zählers 16 und der Drehzahl n_n des Drehknopfes 1 ergibt. Diese Spannungsabhängigkeit ergibt sich durch an sich bekanntes Parallelschalten zweier antiparalleleler Dioden 22,^2 zum Widerstand J5 des RC-Gliedes J5,4.

Ein drittes, nicht näher dargestelltes Ausführungsbeispiel, bei dem ähnlich wie beim zweiten Ausführungsbeispiel ein mit der Drehzahl n_D ansteigendes übersetzungsverhältnis zwischen der Drehzahl n^ und der Fortschaltfrequenz f_p besteht, ergibt sich durch Einfügen eines nicht näher dar gestellten spannungsabhängigen Gegenkopplungsnetzwerkes zwischen Bezugspotential 24, dem nichtinvertierenden Eingang und dem Ausgang 26 des ersten Operationsverstärkers 5. (Fig. 2)

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ELEKTR ON ISCH E PRÄZISIONSMESSGERÄTE

Von einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung, das im wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel entspricht, ist in Figur 3 ein Ausschnitt dargestellt, der eine an die Stelle des in der Anordnung gemäß Figur 1 bzw. Figur 2 enthaltenen Impulsformers 14 tretende Impulsschaltung zeigt. Sie liefert an die mit dem Takteingang des Zählers 16 und mit den beiden anderen Eingängen der Und-Schaltung 18 und der Und-Nicht-Schaltung 19 verbundene Klemme 27 dann einen Fortschalt impuls, wenn der mit der Klemme 28 verbundene Ausgang der Oder-Schaltung 14 ein Signal führt und gleichzeitig eine Impulsquelle 29 einen Impuls liefert.

Hierzu liegt die Klemme 27 am Ausgang einer Und-Schaltung 30, deren einer Eingang mit dem Ausgang Q eines D-Flip-Flcp's Jl und deren anderer Eingang mit dem Ausgang der Impulsquelle 29 und mit dem Takteingang C des D-Flip-Flop's verbunden ist, und die Klemme 28 liegt am D-Eingang D und am Rückstelleingang R des D-Flip-Flop's 31.

Auf diese Weise koinzidiert der an der Klemme 27 erscheinende Fcrtschaltimpuls für den Zähler 16 mit dem Steuerimpuls der Impulsquelle 29, die ihrerseits an einer Klemme J>2 synchronisierbar ist. Dies kann für die Anwendung der Anordnung in Frequenz-Synthesizern von Bedeutung sein.

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23. Mai 1977

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Claims

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Patentansprüche

1. JAncrdr.ung mit einem insbesondere von Hand betäti^barer. ^v—- Einstellknopf, von dessen Drehbewegunc Fortschaltir.pulse für einen Vor-Rückwärts-Z'^hler abgeleitet werden, eier FarallelinfcrTiaticnen zum Einstellen eines digital einstellbaren Stellgliedes abgibt, insbesondere zum Abstimmen eines digital in kleinen Schritten in der Frequenz einstellbaren Generators für einen Sender und/oder Empfänger eines übertragungstechnischen Meßgerätes oder eines Funkgerätes, dadurch gekennzeichnet, da.3 der Zir.stellknopf (l) mit einem Tachogenerator (2) in V.irkverbindung steht, dessen Ausgangsspannung einen Spannungs-Frequenz-Wandler steuert, dessen Ausgangsimpulse entsprechend de". Vorzeichen und der Grö3e der Ausgangsspannung des Tachogenerators den Vor-Rückv.⁷ärts-Zähler (16) betätigen.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tachogenerator (2) über ein Integrierglied (3,²O mit dem Eingang eines Verstärkers (5) verbunden ist, an dessen Ausgang zwei unterschiedlich vorgespannte Schwellwertschaltungen (10,11) liegen, deren Ausgangssignale jeweils eine der beiden Zählrichtungen des Vcr-Rückwärts-Zählers (ΐβ) und die Polarität des Ausgangsir.rulses einer mit dem Speicher (Ί) des Integriergliedes (3,²O verbundenen Entlaaeimpulsschaitung (6,7,3,9,21,22) besti-rr.en und üb'er eine Oder-Schaltung (1'+) einen Impulsformer (15) zur Abgabe eines Fortschaltirrpulses an den Vor-riückv.-LIrts-Zähler (16) und an die Entladeimpulsschaltung veranlaßt.

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3· Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen de.Ti Ausgang des Tachogenerators (2) und dem Eingang (4a) des eine im v/esentliehen lineare Umwandlungskennlinie aufweisenden Spannungs-Frequeaz-Wandlers ein Glied mit■nichtlinearer Arpiitudenübertragungscharakteristik eingefügt ist.

4. Anordnung nach Anspruch Ji, gekennzeichnet d u r c h eir.e progressive Amplitudenübertragungschara'-.teristik des eIngef".igt;en Gliedes.

3· Anordnung nach Anspruch ^₃ dadurch gekenn- z -? j c h η e t, da.? das eingefügte Glied ein RC-Integrier\'_':liev.: (j>,'l·) ist, da? irr Längs zweig ^w ei ant iparal 1 c^:le Dloac-:· (22,2.;) erhält. (Fi_£·. 2)

6. Anordnung nach Anspruch 'I. dadurch g e k e η η-zeichnet, da3 das eingefügte Glied ein mittels eines nichtlinearen Widerstandes (Diode) gegengekcppelter Verstärker (5) ist. (Klemmen 24,25,26)ΐη Fig. 2)

7. Anordnung nach Anspruch 2 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, da.3 der Impulsformer mit Impulsen einer äußeren Impulsquelle keinzidierende Fcrtschaltimpulse erzeugt.

8. Anordnung nach Anspruch 7, d a d u r c h gekennzeichnet, daß der Impulsformer aus einer die Fortschaltimpulse an seinem Ausgang (27) abgebenden Und-Schaltung (30) und einem D-Flip-Flop (31) besteht, dessen zweiter Ausgang <!" mit dem einen Eingang der Und-Schaltung (30), dessen Takteingang C mit dem anderen Eingang der Und-Schaltung (30)

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und mit einer Irr.pulsquelle (29) und dessen erster Eingang D zusammen mit dessen Rückstelleingang Λ l · Biner mit dem Ausgang der Oder-Schaitunf (1^) verbundenen Klerre (?8) liegen.

9. Anordnung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch ihre Anwendung in einerr. Frequenzsynthesegenerator.

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