DE2909018A1

DE2909018A1 - Frequenzwandler

Info

Publication number: DE2909018A1
Application number: DE2909018A
Authority: DE
Inventors: Hans-Helmut Dipl Phy Marguerre
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1979-03-08
Filing date: 1979-03-08
Publication date: 1980-09-11
Also published as: DE2909018B2; DE2909018C3

Description

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Unser Zeichen VPA79P3 508 BRD

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT
Berlin und München

Frequenzwandler

Die Erfindung bezieht sich auf einen Frequenzwandler mit einem steuerbaren Impulsgeber, an den ein das Verhältnis von der Ausgangs- zur Eingangsfrequenz bestimmender Rückführungs-Frequenzteiler angeschlossen ist, dem der eine Eingang eines Differenzzählers nachgeschaltet ist, dessen zweitem Eingang die Eingangsfrequenz zugeführt ist und dessen Stand die Steuergröße für die Impulsgeber ist.

In dem Buch "Digitale Signalverarbeitung der Regelungstechnik" von Keßler, 1962, Seite I62/163 ist eine Schaltungsanordnung zum Regeln des Verhältnisses von Drehzah len von zwei Motoren beschrieben, bei der mit jedem Motor ein Frequenzgeber gekoppelt ist, welcher die Drehzahl in eine Impulsfolge mit einer zur Drehzahl proportionalen Frequenz umsetzt. Die Frequenz des einen Frequenzgebers wird mittels eines Frequenzwandlers an die Frequenz des anderen Frequenzgebers angepaßt. Aus der Differenzfrequenz wird eine Regelspannung für die Dreh-, zahl des zweiten Motors gebildet, dem als Korrektur-

Zin 4 Sei / 05.03.1979

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größe die mittels eines Differenzzählers integrierte Frequenzdifferenz zugeführt ist.

Der vom ersten Frequenzgeber gespeiste Frequenzwandler 5 arbeitet nach dem PLL-Prinzip. Hierzu ist ein mit einer Spannung steuerbarer Oszillator vorgesehen, dessen Ausgangsfrequenz einem Rückführungs-Frequenzteiler zugeführt ist, dessen Teilerverhältnis gleich dem Faktor der Frequenzvervielfachung ist. Seine Ausgangsfrequenz wird in 10 einem Differenzzähler mit der Eingangsfrequenz des Frequenzwandlers verglichen. Den jeweiligen Stand des Differenzzählers setzt ein Digital-Analog-Umsetzer in ein Analogsignal um, das die Frequenz des Oszillators steuert.

15 Der in der bekannten Anordnung verwendete Frequenzwandler hat den Nachteil, daß er nur für Eingangsfrequenzen ge-

I eignet ist, die in einem Bereich von etwa 1 : 10 liegen,

I und daß er bei tiefen Frequenzen und damit bei niedrigen

I Drehzahlen der Motoren nicht arbeitet. Ein Gleichlauf der

1 20 Motoren kann daher erst dann erreicht werden, wenn die

1 Motoren eine Mindestdrehzahl erreicht haben. Während des

jfj Hochlaufens der Motoren aus dem Stillstand besteht kein

I Gleichlauf. Ein weiterer Nachteil ist, daß der im Fre-

I quenzwandler enthaltene Differenzzähler eine zur Ein-

I ' 25 gangsfrequenz proportionale Impulszahl aufsummieren muß,

I. damit der Digital-Analog-Umsetzer eine Steuer spannung ab-

I geben kann. Die beiden Motoren können dann zwar mit glei-

I eher Drehzahl laufen, jedoch nimmt die Phasendifferenz \\

I mit der Drehzahl zu. Dies kann für verschiedene Anwen-

I 30 düngen von Frequenzwandlern unerwünscht sein, z. B. wenn I sie zur Steuerung des Gleichlaufs von Aufzeichnungs- und

Wiedergabegeräten für Bild und Ton eingesetzt werden sollen. Es tritt dann nämlich ein zeitlicher Versatz zwischen den verschiedenen Bild- und Tonereignissen auf. 35

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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Frequenzwandler zu schaffen, der in einem weiten, die Frequenz Null einschließenden Frequenzbereich arbeitet,

Diese Aufgabe wird bei einem Frequenzwandler der eingangs beschriebenen Art mit einem steuerbaren Impulsgeber dadurch gelöst, daß der Impulsgeber einen Taktgeber enthält, dessen Frequenz mindestens gleich · ^r- höchsten Ausgangsfrequenz ist und ai. den ein programmierbarer Frequenzteiler angeschlossen ist, der vom Differenzzähler gesteuert ist.

Der programmierbare Frequenzteiler blendet aus den Im-

15· pulsen des Taktgebers, die im allgemeinen eine konstante Frequenz haben, eine durch den Stand des Differenzzählers gegebene Anzahl von Impulsen aus. Daraus ergibt sich zwangsläufig der Nachteil, daß die zeitlichen Abstände, in denen Impulse am Ausgang des Teilers auftreten, unterschiedlich sind. Diesen Nachteil kann man dadurch vermeiden, daß man dem programmierbaren Teiler einen Frequenzteiler mit konstantem Teilerverhältnis nachschaltet, der die Impulsabstände mittelt, so daß dessen Ausgangsimpulse praktisch in gleichen zeitlichen Abständen auftreten. Dies ist z. B. wichtig, wenn mit den Ausgangsirnpulsen der Laufwerksmotor eines Ton- oder Bildauf zeich- ■ ψ. nungsgerätes gesteuert wird. Ungleiche Impulsabstände

können bei solchen Geräten zu Tonhöhenschwankungen oder zum Außertrittfallen des Motors führen, insbesondere dann, wenn dieser ein Synchronmotor ist.

Im allgemeinen wird man den programmierbaren Teiler mit dem Stand des Differenzzählers so steuern, daß seine Ausgangsfrequenz um so höher ist, je größer der Zählerstand ist. Es ist jedoch auch möglich, den programmierbaren Teiler an den Differenzzähler so anzuschließen, daß beim

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höchsten Zählerstand die Ausgangsfrequenz Null ist und beim Zählerstand Null die Nennfrequenz erreicht wird. Im ersten Falle besteht wie bei der eingangs beschriebenen bekannten Anordnung der Nachteil, daß bei hohen Frequenzen die im Differenzzähler aufgelaufene Impuls-· zahl groß ist und, wenn die Anordnung zur Steuerung des Gleichlaufs von Motoren eingesetzt ist, eine Phasendifferenz zwischen den Motorumdrehungen auftritt. Im zweiten Falle ist zwar die Phasendifferenz bei Nenndrehzahl vermieden, jedoch besteht im Stillstand eine Differenz.

Außerdem kann eine Ausgangsfrequenz, die größer als die Nennfrequenz ist, nicht erreicht werden. Für Aufzeichnungs- und Wiedergabegeräte bedeutet dies, daß ein synchrones Umspulen mit erhöhter Drehzahl nicht möglich ist. Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird dieser Nachteil dadurch vermieden, daß der Stand des Differenzzählers z. B. durch Zufuhr von Zusatzimpulsen so verändert wird, daß keine Phasendifferenz zwischen den Motoren auftritt, daß also die beiden Motoren synchron laufen. Synchron bedeutet, daß ihre Umdrehungen, nicht nur ihre Drehzahlen, proportional sind, z. B., daß sie ein- | ander entsprechende Längen Film transportieren. Im ein- | fachsten Fall, wenn sie mit gleicher Drehzahl laufen f sollen, sollen auch ihre Umdrehungen gleich sein. Soll | die Drehzahl des einen Motors das Dreifache des anderen | Motors sein, so muß auch die Anzahl seiner Umdrehungen '% das Dreifache der des anderen Motors sein. Eine Phasen- j differenz darf nicht auftreten, da sonst z. B. im Falle \ von Laufwerksmotoren für Bild- oder Tonaufzeichnungs- \ und -wiedergabegeräte ein Versatz von Bild und Ton oder \ gar zwischen zwei zu mischenden Tonereignissen aufträte. · Da die Frequenz des Taktgebers, das Zählvolumen des Dif- * ferenzzählers und die Teilerverhältnisse bekannt sind, I kann man leicht ausrechnen, wieviel zusätzliche Impulse | für jede Eingangsfrequenz erforderlich sind, damit die beiden Motoren synchron sind. Man kann daher die gemes-

ι r w ν

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sene Eingangsfrequenz in eine geeignete Rechenschaltung oder in einen Speicher, in dem die Zahl der Zusatzimpulse in Abhängigkeit der Eingangsfrequenz enthalten ist, geben. Mit dem Rechenergebnis bzw. dem jeweils ausgelesenen Speicherinhalt wird das Zuführen von Zusatzimpulsen zum Differenzzähler gesteuert. Hierzu kann man so vorgehen, daß man die Zusatzimpulse einem Zweirichtungszähler zuführt und das Rechenergebnis bzw. die aus dem Speicher ausgelesene Impulszahl mit dem Stand dieses Zweirichtungszählers vergleicht und je nachdem, ob die Differenz größer oder kleiner Null ist, weitere Impulse zuführt, die den Stand des Differenzzählers erhöhen oder erniedrigen, bis die Differenz Null ist. Anstatt durch Zufuhr von Zusatzimpulsen auf den Eingang für Vorwärts- oder Rückwärtszählung des Differenzzählers kann man dasselbe Ergebnis auch dadurch erreichen, daß man Impulse sperrt, die dem Eingang für Rückwärts- bzw. Vorwärtszählung zugeführt werden sollten.

Die erfindungsgemäße Anordnung kann auch so ausgestaltet werden, daß sie zur Steuerung des Gleichlaufs von vor- und rückwärts laufenden Motoren geeignet ist. Zweckmäßig ist hierzu zwischen den Differenzzähler und den programmierbaren Frequenzteiler eine Schaltungsanordnung zum Bilden des Absolutwertes geschaltet, so daß, wenn der Stand des Differenzzählers negativ ist, der programmierbare Teiler in gleicher Weise wie bei positiven Werten angesteuert ist und die gleiche Impulsfrequenz abgibt.

Es ist vorausgesetzt, daß der nachgeführte Motor seine Drehzahl so schnell ändern kann, daß diese der Ausgangsfrequenz des programmxerbaren Teilers folgen kann. Die Frequenz ist daher stets ein Maß für die Drehzahl des nachgeführten Motors. Zweckmäßig wird von der höchstwertigen Stelle des Differenzzählers das Vorzeichensi-

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gnal abgenommen und mit diesem die Drehrichtung des nachgeführten Motors gesteuert. Zur Vermeidung von Phasenfehlern zwischen den Motoren ist der Rückführungsfreqnenzteiler und der dem programmierbaren Teiler zwecks Mittelung der Impulsabstände nachgeschaltete Teiler vorteilhaft als Zweirichtungszähler ausgebildet, deren Zählrichtung ebenfalls vom Vorzeichensignal des Differenzzählers gesteuert ist.

Damit der Stand des Differenzzählers ein Maß für die Drehzahl ist, sein Vorzeichensignal den der Drehrichtung entsprechenden logischen Zustand hat und gegebenenfalls die Phasendifferenz zwischen den beiden Motoren kompensiert ist, müssen die Impulse des Frequenzgebers, die des Rückführungsteilers und gegebenenfalls die Zusatzimpulse in geeigneter Weise dem Differenzzähler zugeführt werden. Hierzu gibt es mehrere Lösungen. Bevorzugt ist dem Differenzzähler ein Schaltwerk vorgeschaltet, das aus mehreren Umschaltern besteht, die von den die Drehrichtungen der Motoren anzeigenden Signaiaa gesteuert sind. Läuft der führende Motor vorwärts, so werden die Impulse des an ihn angeschlossenen Frequenzgebers oder davon abgeleitete Impulse dem Eingang für Vorwärtszählung zugeführt. Bei rückwärtslaufendem Motor gelangen die Impulse auf den Eingang für Rückwärtszählung. Entsprechend werden die Ausgangsimpulse des Rückführungsteilers bei positivem Vorzeichensignal, welches Vorwärtslauf des nachgeführten Motors bedeuten soll, dem Eingang für Rückwärtszählen und bei negativem Vorzeichensignal dem Eingang für Vorwärtszählen zugeführt. "Vorwärts" und "Rückwärts" sowie "positives'¹ und "negatives" Vorzeichensignal sind dabei nur relative, der Anschaulichkeit wegen gewählte Bezeichnungen für die beiden möglichen Dreh- und Zählrichtungen sowie Polaritäten des Zählerausgangssignals. Sie können daher ohne weiteres vertauscht werden.

Ist die oben erwähnte Einrichtung zur Kompensation der Phasenverschiebung der Motoren vorhanden, so sind unabhängig von der Drehrichtung des steuernden Motors bei Drehzahlerhöhung Zusatzimpulse den Impulsen des Frequenzgebers hinzuzufügen oder eine entsprechende Anzahl von Impulsen des Rückführungsteilers auszublenden und bei Drehzahlerniedrigung entweder Impulse des Frequenzgebers auszublenden oder Zusatzimpulse den Impulsen des Rückführungsteilers hinzuzufügen.

; Anhand der Zeichnung werden im folgenden die Erfindung sowie weitere Ausgestaltungen näher beschrieben und erläutert.

Es zeigen

Figur 1 ein Ubersichtsschaltbild eines Ausführungsbeispiels,

Figur 2 und Figur 3 Prinzipschaltbilder von im Ausführungsbeispiel nach Figur 1 einsetzbaren Baueinheiten.

In Figur 1 ist mit M2 ein Motor, z. B. ein Drehstromsynchronmotor, bezeichnet, der einem Motor M1 nachgeführt werden soll. An diesen ist ein Frequenzgeber FG angeschlossen, der im Ausführungsbeispiel aus ejner Sektorenblende besteht, die von zwei Sensoren SE1, SE2 abgetastet wird. Die Sensoren sind so angeordnet, daß sie zwei um 90° phasenverschobene Signale abgeben. Diese Signale gelangen in einen Impulsformer IF, von dem sie einem Laufrichtungsdecoder LDC zugeführt sind. Der Laufrichtungsdecoder stellt, in bekannter Weise fest, bei welchem Zustand des einen Signals die positiven und negativen Flanken des anderen Signals auftreten, und bildet daraus an einem Ausgang LM ein Signal, das die Laufrichtung des Motors M1 angibt. Aus den Impulsflanken der beiden Signale bildet der Laufrichtungsdecoder LDC eine

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Folge von Impulsen, deren Frequenz gleich dem Vierfachen der Frequenz der beiden Eingangssignale ist, wenn alle Impulsflanken ausgewertet v/erden. Dieses Signal v/ird über den Ausgang TM abgegeben, seine Frequenz ist ein Maß für die Drehzahl des Motors M1. Es gelangt über eine gestrichelt umrandete Synchronisierschaltung SYN und ein Schaltwerk SW, die beide zunächst nicht beschrieben werden sollen, auf einen der beiden Eingänge TV, TR eines Differenzzählers DFZ. Dessen Stand v/ird einer Anordnung BTR zum Bilden des Absolutwertes des Zählerstandes zugeleitet, an den der Steuereingang eines programmierbaren Frequenzteilers PRT angeschlossen ist. Die Eingangsimpulse, deren Frequenz geteilt werden soll, wer- | den in einem Taktgeber TG erzeugt. Da die Teilerverhält- | nisse der im Handel befindlichen programmierbaren Tei- I ler zwischen 0 : η und (n - 1) : η liegen, muß der Takt- \ geber TG eine Frequenz abgeben, die größer als die hoch- j ste geforderte Ausgangsfrequenz des programmierbaren ' jj Teilers PRT und damit des Frequenzwandlers ist. \

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Programmierbare Teiler arbeiten in der Weise, daß sie I Impulse aus der Eingangsimpulsfolge ausblenden. Die \ Periodendauer der Ausgangsimpulse beträgt daher ein ganzzahliges Vielfaches der Periodendauer der Eingangs- · impulse. Dies bedeutet, daß aufeinanderfolgende Impulse um den Faktor 2 unterschiedliche Periodendauern haben können. Da Synchronmotoren, v/ie der Motor M2, gegen solche Frequenzsprünge empfindlich sind, ist dem program- ; mierbaren Teiler PRT ein Frequenzteiler FT1 nachgeschaltet, der die Frequenzsprünge der Ausgangsimpulse des Teilers PRT ausgleicht. An den Teiler FT1 ist eine Mo- \ torsteuerung MS angeschlossen, die einen dreiphasigen Wechselstrom erzeugt, dessen Frequenz zur Ausgangsfrequenz des Teilers FT1 und damit zu der des Teilers PRT und zum Stand des Differenzzählers DFZ proportional ist.

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An den Teiler FT1 ist ein zweiter Frequenzteiler FT2 angeschlossen, dessen Ausgangssignal über die Synchronisierschaltung SYN und das Schaltwerk SV/ einem Zähleingang des Differenzzählers DFZ zugeführt ist, und zwar, z. B. wenn die Impulse vom Ausgang TM des Laufrichtungsdecoders LDC dem Eingang für Vorwärtszählung TV zuge führt sind, dem Eingang TR für Rückwärtszählung. Im Differenzzähler DFZ läuft daher eine Impulssumme auf, die bewirkt, daß der Teiler PRT eine solche Impulszahl durchläßt, daß nach Frequenzteilung in den Teilern FT1 und FT2 den Eingängen TV und TR gleiche Frequenzen zugeführt werden. Die aufsummierte Impulszahl ist um so größer, je höher die vom Laufrichtungsdecoder LDC abgegebene Frequenz ist.

Eine der im Differenzzähler DFZ enthaltenen Impulszahl entsprechende Anzahl von Impulsen ist der Motorsteuerung MS nicht zugeführt worden, so daß der Motor M2 dem Motor M1 nachläuft. Im Falle von Laufwerksmotoren für Bild- und Tongeräte bedeutet dies einen Versatz zwischen Bild und Ton. Um diesen Versatz zu vermeiden, werden dem Differenzzähler DFZ zusätzliche Impulse zugeführt, die bewirken, daß die Phasendifferenz zwischen dem Motor M2 und dem Motor M1 verschwindet. Hierzu ist an den Ausgang TM des Laufrichtungsdecoders LDC ein Frequenzmesser FM angeschlossen. Die gemessene Frequenz wird einem Kompensationsimpulsgeber KPG zugeführt, der die Zusatzimpulse erzeugt, die über die Synchronisierschaltung SYN und das Schaltwerk SW auf den Eingang TV für Vorwärtszählung des Differenzzählers DFZ gelangen. Je höher die Frequenz des Signals am Ausgang TM des Laufrichtungsdecoders LDC ist, um so mehr Impulse werden dem Eingang TV zugeführt. Beim Absinken der Frequenz werden entweder die Impulse auf den Eingang TR für Rückwärtszählung geschaltet oder es wird dieselbe Anzahl von den Impulsen, die am Ausgang TM auftreten, ausgeblendet.

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Die Motoren M1, M2 sollen vor- und rückwärts laufen. In beiden Drehrichtungen soll ein Gleichlauf erzielt werden. Der Rückwärtslauf unterscheidet sich vom eben beschriebenen Vorwärtslauf dadurch, daß der Laufrichtungsdecoder LDC das Signal am Ausgang LM ändert und damit das Schaltwerk SW so steuert, daß die Impulse vom Ausgang TM dem Eingang TR für Rückwärtszählung und die Ausgangsimpulse des Frequenzteilers FT2 dem Eingang TV für Vorwärtszählung zugeführt werden. Ferner erreicht der Differenzzähler DFZ negative Werte, so daß sich das Vorzeichensignal an seinem Ausgang VZ ändert und die Motorsteuerung MS die Drehrichtung des Motors M2 ändert. Wegen des Betragbildners BTR haben die negativen Werte des Differenzzählers DFZ keine Wirkung auf den programmierbaren Teiler PRT. Bei Umkehr der Drehrichtung des Motors M2 müssen auch die Frequenzteiler FT1 und FT2 ihre Zählrichtung umkehren, damit keine Fehler auftreten. Die beiden Frequenzteiler sind daher als Zweirichtungszähler ausgebildet, deren Zählrichtung von dem am Ausgang VZ des Differenzzählers DFZ auftretenden Vorzeichensignal gesteuert ist.

Die Synchronisierschaltung SYN dient dazu, die verschiedenen, dem Differenzzähler DFZ zuzuführenden Impulse zeitlich aufzulösen, damit der Differenzzähler alle Impulse verarbeiten kann. Hierzu sind in jeden Impulsweg zwei bistabile Kippstufen, z. B. in den Impulsweg vom Frequenzgeber FG die Kippstufen BK20, BK21, gelegt. Im Rückführungsweg mit dem Frequenzteiler FT2 liegen die Kippstufen BK3O und BK31, und dem Kompensationsimpulsgeber KPG sind Kippstufen BK1O, BK11 nachgeschaltet. An den Taktgeber TG ist ein Impulsverteiler PVT angeschlossen, der nach Art eines Ringzählers arbeitet, also an drei Ausgängen nacheinander jeweils einen Impuls abgibt.

Die Eingangssignale der Synchronisierschaltung SYN setzen zunächst die jeweils erste Kippstufe BK1O, BK20,

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BK3O, welche im gesetzten Zustand die zweiten Kippstufen BK11, BK21, BK31 vorbereiten. Mit den Ausgangsimpulsen des Impulsverteilers PVT werden nacheinander die Schaltzustände der ersten Kippstufen in die zweiten Kippstufen übernommen, so daß, wenn einer oder mehreren der ersten Kippstufen während eines Zyklus des Pulsverteilers PVT Eingangsimpulse zugeführt waren, diese zeit lich nacheinander zum Schaltwerk SV und damit zum Differenzzähler DPZ weitergeleitet werden. Die ti lick;": <?+?.-eingänge der zweiten bistabilen Kippstufen BK11, BK21, BK31 sind so an die Ausgänge des Impulsverteilers PVT angeschlossen, daß die Kippstufen zurückgesetzt werden_f noch bevor die jeweils nächste Kippstufe einen Ubernahmeimpuls erhält„

Im allgemeinen ist es nicht erforderlich, daß der Kompensationsimpulsgeber KPG für jede Drehzahl Zusatzimpulse auf den Differenzzähler DFZ gibt.-Oft genügt es, daß nur bei Nenndrehzahl eine vollständige Kompensation vorgenommen wird. Figur 2 zeigt das Schaltbild für einen hierzu geeigneten Kompensationsimpulsgeber KPG sowie den gegenüber der Anordnung nach Figur 1 vereinfachten Teil der Synchronisierschaltung SYN, der die Ausgangsimpulse des Kompensationsimpulsgebers KPG verarbeitet. Der Frequenzmesser FM braucht in diesem vereinfachten Fall nicht einen vollständigen Digitalwert für die Frequenz auszugeben, sondern es genügt, wenn er ein Signal abgibt, das anzeigt, ob die Frequenz größer oder kleiner als eine fest eingestellte Frequenz ist, die zwischen der Frequenz Null und der Nennfrequenz liegt. Beispielsweise kann sie 10 % unterhalb der Nennfrequenz liegen. Dieses Signal wird einem im Kompensationsimpulsgeber KPG enthaltenen Vergleicher VGL zusammen mit über eine Verdrahtung zugeführten konstanten Potentialen derart zugeführt, daß, wenn die Eingangsfrequenz unterhalb der eingestellten Frequenz ist, dem Vergleicher der Wert Null, und, wenn die Eingangsfrequenz größer als die einge-

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stellte Frequenz ist, dem Vergleicher eine Zahl zugeführt ist, die gleich der Anzahl der dem Differenzzähler DFZ bei Nennfrequenz zuzuführenden Zusatzimpulse ist. Die anderen Eingänge des Vergleichers VGL sind an einen Zweirichtungszähler ZRZ angeschlossen.

Es wird angenommen, daß der Stand des Zweirichtungszählers ZRZ Null ist und daß die Eingangsfrequenz von Null an stetig ansteigt. Zunächst ist daher beiden Eingängen des Vergleichers VGL der Wert Null zugeführt, so daß an seinem Ausgang "=" ein Signal auftritt, das über einen Invertierer IV als Sperrsignal auf ein* bistabile Kippstufe BK12 gelangt. Deren Takteingang ist an den Ausgang des Impulsverteilers PVT angeschlossen, der die Synchronisierimpulse für den Kompensationsimpulsgeber KPG liefert. An den Vergleicherausgängen ">" und "<" tritt jeweils "O"-Signal auf, so daß zwei UND-Glieder KG1 und KG2 gesperrt sind. Die zweiten Eingänge dieser UND-Glieder sind ebenfalls an den dritten Ausgang des Impulsverteilers PVT angeschlossen. Übersteigt die Eingangsfrequenz die xu Frequenzmesser FM eingestellte Frequenz, ändert dieser sein Ausgangssignal, und dem einen Eingang des Vergleichers VGL wird eine Zahl zugeführt, die gleich der zur Kompensation bei Nennfrequenz erforderlichen Impulszahl ist. Der Stand des ZweirichtungS-. Zählers ZRZ ist kleiner als diese Zahl, am Ausgang "⁴^" des Vergleichers VGL erscheint "1"-Signal, welches das UND-Glied KG2 freigibt, so daß die Impulse vom dritten Ausgang des Impulsverteilers PVT zum Eingang V für Vor-·, wärtszählung gelangen und vom Zweirichtungszähler ZRZ aufsummiert werden. Gleichzeitig wird über den Inverter IV die bistabile Kippstufe BKi2 freigegeben, so daß jeder Impuls, der vom Zweirichtungszähler ZRZ aufsummiert wird, auch in das Schaltwerk S¥ und somit auch zum Differenz- zähler DFZ gelangt. Wird der Stand des Zweirichtungszählers ZRZ gleich der dem anderen Eingang des Verglei-

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chers VGL zugefUhrten Zahl, so werden das UND-Glied KG2 und die bistabile Kippstufe BK12 wieder gesperrt. Sinkt die Eingangsfrequenz unter die im Frequenzmesser FM eingestellte Frequenz, wird dem einen Eingang des Vergleichers VGL wieder Null zugeführt, am Ausgang ">" des Vergleichers VGL erscheint "1"-Signal, und das UND-Glied KG1, dem der Eingang R für Rückwärtszählung nachgeschaltet ist, sowie die bistabile Kippstufe BK12 werden freigegeben, bis der Zweirichtungszähler ZRZ den Stand Null erreicht hat.

Die von der bistabilen Kippstufe BK12 abgegebenen Impulse müssen im Schaltwerk SW so verarbeitet werden, daß, wenn am Vergleicher ausgang "<" "1 "-Signal liegt', der Stand des Differenzzählers DFZ um die von der bistabilen Kippstufe BK12 abgegebene Impulszahl erhöht wird und daß, wenn am Ausgang ">" "1"-Signal erscheint, der Differenzzählerstand erniedrigt wird.

Figur 3 zeigt Einzelheiten eines in den Anordnungen nach den Figuren 1 und 2 einsetzbaren Schaltwerkes SW. Die Ausgangsimpulse der in der Synchronisierschaltung enthaltenen bistabilen Kippstufe BK21 (siehe Figur 1) werden einem Umschalter S1 zugeführt, dessen Steuereingang an den Ausgang LM des Laufrichtungsdecoders LDC angeschlossen ist. In der gezeichneten Stellung des Umschalters S1 gelangen die Impulse der bistabilen Kippstufe BK21, die von den Impulsen des Frequenzgebers FG abgeleitet sind, auf den Eingang TV für Vorwärtszählung des Differenzzählers DFZ. Die Impulse der bistabilen Kippstufe BK31, die von den Ausgangsimpulsen des Frequenzteilers FT2 abgeleitet sind, sind über einen Umschalter S2_; der vom Vorzeichensignal des Differenzzählers DFZ gesteuert ist, auf den Eingang TR für Rückwärtszählung geleitet.

Die Stellungen der Schalter S1 und S2 sind die für Vorwärtslauf. Ändert sich die Drehrichtung des Motors M1

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und damit das Signal am Ausgang LM des Laufrichtungsdecodierers LDC, wird der Schalter S1 in die andere Stellung gebracht, so daß die vom Frequenzgeber FG abgeleiteten Impulse dem "Eingang für Rückwärtszählung zugeführt sind. In dem Fall, daß der Motor M1 rückwärts und der Motor M2 vorwärts läuft, werden daher sowohl die Impulse der Kippstufe 3K21 als auch die der Kippstufe BK31 dem Eingang TR für Rückwärtszählung zugeleitet. Ändert auch der Motor M2 seine Drehrichtung, weil der Stand des Differenzzählers DFZ negativ wird, wird der 'Schalter S2 in die obere Stellung gebracht, und die Impulse von der Kippstufe BK31 gelangen auf den Eingang TV. Ändert sich die Drehrichtung des Motors M1 abermals, so wird der Umschalter S1 wieder in die gezeichnete Stellung gebracht^ und die Impulse von beiden Kippstufen BK21, BK31 gelangen auf den Eingang TV.

Die Kippstufe BK12 ist mit zwei Schaltern S3 und S4 ver- bunden, die von den Ausgängen ">" und "<" des Vergleichers VGL gesteuert sind. Im Falle, daß der Stand des Differenzzählers DFZ erhöht werden soll, also bei Erhöhung der Drehzahl des Motors M1' tritt am Vergleicherausgang "<" "1"-Signal auf, der Schalter S3 wird geschlossen, und die Impulse der Kippstufe BK12 v/erden denen der Kippstufe BK21 hinzugefügt, und zwar, wie oben beschrie-• ben, zeitlich versetzt, so daß der Differenzzähler DFZ alle Impulse verarbeiten kann.

Bei Erniedrigen der Drehzahl des Motors MI erscheint am Ausgang ^n>n des Vergleichers VGL "1"-Signal, der Schalter S4 wird geschlossen, und es werden damit die Impulse der Kippstufe BK12 denen der Kippstufe BK31 hinzugefügt, und zwar wiederum zeitlich versetzt. Die zuvor bei Drehzahlerhöhung vorgenommene Vergrößerung des Standes des Differenzzählers DFZ wird daher wieder rückgängig gemacht .

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Claims

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Patentansprüche

Iy Frequenzwandler mit einem steuerbaren Impulsgeber, an den ein das Verhältnis von Ausgangs- zu Eingangsfrequenz bestimmender Rückführungs-Frequenzteiler angeschlossen ist, dem der eine Eingang eines Differenzzählers nachgeschaltet ist, dessen zweitem Eingang die Eingangsfrequenz zugeführt ist und dessen Stand die Steuergröße für den Impulsgeber ist, dadurch

10,./gekennzeichnet , daß der Impulsgeber '^-" _T> einen Taktgeber (TG) enthält, dessen Frequenz größer als die höchste, geforderte Ausgangsfrequenz des Wand-· lers ist und an den ein programmierbarer Frequenzteiler (PRT) angeschlossen ist, der vom Differenzzähler (DFZ) gesteuert ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß dem programmierbaren Frequenzteiler (PRT) ein Frequenzteiler (FT1) mit konstantem Teilerverhältnis nachgeschaltet ist.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Nachlaufsteuerung eines Motors (M2), insbesondere eines Laufwerkmotors für Tonaufnahme- und -Wiedergabegeräte ein Frequenzgeber (FG) und ein Laufrichtungsdecoder (LDC) vorhanden sind, die Impulse mit zur Drehzahl des steuernden Motors (M1) proportionaler Frequenz und ein die Drehrichtung anzeigendes Signal liefern, daß die Drehrichtung des nachlaufenden Motors (M2) vom Differenzzähler (DFZ) gesteuert 1st, derart, daß sich der § Motor bei positivem Zählerstand vorwärts und bei negativem Zählerstand rückwärts dreht, wobei das vom Differenzzähler (DFZ) abgegebene Vorzeichensignal die Drehrichtung steuert, daß ein Schaltwerk (SW) vorgesehen ist, dem die Impulse des Frequenzgebers (FG) oder davon

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abgeleitete Iwpulce und die Ausgangsimpulse des RUckführungs-Frequenzteilers (FT2) zugeführt sind, an das der Eingang (TV) für Vorwärtszählung des Differenzzählers (DFZ) und der (TR) für Rückwärtszählung angeschlossen sind, dem als Steuersignale das die Drehrichtung des steuernden Motors (M1) anzeigende Signal und

] das Vorzeichensignal (VZ) des Differenzzählers (DFZ)

"] zugeführt sind, und das in Abhängigkeit der Steuersignale die Impulse des Frequenzgebers (FG) oder davon 4^,C¹P t^labgeleitete Impulse bei vorwärts drehendem Motor (M1)

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auf den Eingang (TV) für Vorwärtszählung und bei rück- ^ ' ' wärts drehendem Motor (M1) auf den Eingang (TR) für Rückwärtszählung des Differenzzählers (DFZ) schaltet sowie die Ausgangsimpulse des Rückführungs-Frequenzteilers (FT2) bei positivem Vorzeichensigiial auf den Eingang (TR) und bei negativem Vorzeichensignal auf den Eingang (TV) des Differenzzählers (DFZ) schaltet.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch

f ' 20 gekennzeichnet, daß dem Differenzzähler

(DFZ) eine der Frequenz der Impulse des Frequenzgebers (FG) proportionale Anzahl von Impulsen zugeführt ist,

\ derart, daß der steuernde Motor (M1) und der nachlau-

jj , -. fende Motor (M2) synchron sind.

j 25 .
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß ein Speicher (VGL) vorhanden ist, in dem die Anzahl der in Abhängigkeit der Frequenz des Frequenzgebers (FG) dem Differenzzähler (DFZ) zuzuführenden Impulse gespeichert ist, daß ein Vergleicher (VGL) vorhanden ist, der die aus dem Speicher ausgelesenen Werte mit dem Stand eines Zweirichtungszählers (ZRZ) vergleicht, welcher die dem Differenzzähler (DFZ) zugeführten Zusatzimpulse aufsummiert und die Abgabe von weiteren Impulsen freigibt, bis sein

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Stand und der dem Vergleicher zugeführte gespeicherte Wert gleich sind.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher aus einem Register besteht, in das die bei Nenndrehzahl erforderliche Anzahl von Zusatzimpulsen eingetragen ist, und daß der Frequenzmesser (FM) bei Überschreiten einer vorgegebenenj. unterhalb der Nennfrequenz liegenden Frequenz ein Steuersignal abgibt, das die Ausgabe der Zusatzimpulse bewirkt, und daß bei Absinken der Ausgangsfrequenz des Frequenzgebers (FG) unter die vorgegebene Frequenz dieselbe Anzahl von Zusatzimpulsen auf den Eingang für Rückwärtszählung des Differenzzählers (DFZ) gegeben wird.
7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzmesser .bei Überschreiten einer vorgegebenen, unterhalb der Nennfrequenz liegenden Frequenz ein Steuersignal abgibt, daß der eine Eingang des Vergleichers so an konstante Potentiale und an den Ausgang des Frequenzmessers angeschlossen ist, daß, wenn die Frequenz des Frequenzgebers (FG) unterhalb der eingestellten Frequenz ist, dem Vergleicher der Wert Null und, wenn die Frequenz des Frequenzgebers (FG) oberhalb der eingestellten Frequenz ist, ein Wert zugeführt wird, die gleich der dem Differenzzähler (DFZ) bei Nennfrequenz zuzuführenden Zusatzimpulse ist.
8. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzteiler (FT1, FT2) Zweirichtungszähler sind, die vom Vorzeichensignal (VZ) des Differenzzählers (DFZ) auf Vor- und Rückwärtszählen gesteuert sind.

630037/0306