DE555833C

DE555833C - Bridge arrangement for frequency or voltage monitoring and control

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Publication number: DE555833C
Application number: DE1930555833D
Authority: DE
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1930-07-31
Filing date: 1930-07-31
Publication date: 1932-08-02

Description

Brückenanordnung zur Frequenz- bzw. Spannungsüberwachung und -regelung Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Frequenz- bzw. Spannungsregelung mit Hilfe von Brückenanordnungen, bei denen (Abb. i) ein Zweig I von einem auf eine Frequenz f1 abgestimmten, aus Selbstinduktion. Kapazität undWiderstand gebildeten Schwingungskreis und der mit dem Schwingungskreis zwischen der Brückenspannung in Reihe liegenden Zweig II von einem Ohmschen Widerstand von der Größe des Verlustwiderstandes des ersten Zweiges I gebildet wird.Bridge arrangement for frequency or voltage monitoring and regulation The present invention relates to frequency or voltage regulation with the help of bridge arrangements in which (Fig. i) a branch I from one to one Frequency f1 tuned, from self-induction. Capacity and resistance formed Oscillation circuit and the one with the oscillation circuit between the bridge voltage in Series II branch of an ohmic resistance of the size of the loss resistance of the first branch I is formed.

Gemäß der Erfindung sind (Abb. i) in den beiden anderen Brückenzweigen III, IV untereinander vorzugsweise gleiche Widerstände R, vorgesehen und die Widerstände der vier Gruppenzweige und des Diagonalzweiges V zusammen mit der der Brücke zugeführten Spannung Ca so gewählt, daß die Regelempfindlichkeit der Anordnung möglichst eine maximale ist. Die Brückenzweige III, IV können dabei aus rein Ohmschen Widerständen, rein induktiven Widerständen, rein kapazitiven Widerständen oder aus Widerständen bestehen, die sich aus Ohmschem Widerstand und imaginärem Widerstand zusammensetzen. Die am Diagonalzweig V entstehende, von der Frequenz der an die Brücke gelegten Spannung hinsichtlich absoluter Größe und Phase abhängige Brückenausgangsspannung Cv wird*nach geeigneter Transformation mit einer bezüglich ihrer Phase frequenzunabhängigen Spannung gleicher Frequenz, beispielsweise der geeignet transformierten Brückeneingangsspannung Ca, einer Vorrichtung so zugeführt, daß sich die beiden Spannungen in ihren Wirkungen vektoriell addieren und daß je nach der Größe der Frequenzänderung der Brückenausgangsspannung Kompensationsströme oder -spannungen erzeugt werden, die zur Frequenz- bzw. zur Spannungsregulierung zu benutzen sind. Eine solche Vorrichtung ist beispielsweise eine Dreielektrodenröhre, deren Gitterkreis die eine und deren Anodenkreis die andere Spannring zugeführt wird.According to the invention (Fig. I) are in the other two bridge branches III, IV are preferably identical resistors R, and the resistors of the four group branches and the diagonal branch V together with that supplied to the bridge Voltage Ca chosen so that the control sensitivity of the arrangement as possible maximum is. The bridge branches III, IV can consist of purely ohmic resistances, purely inductive resistances, purely capacitive resistances or from resistors consist of ohmic resistance and imaginary resistance. The one that arises on the diagonal branch V depends on the frequency of the one placed on the bridge Voltage in terms of absolute size and phase-dependent bridge output voltage After a suitable transformation, Cv becomes * with a frequency-independent one with regard to its phase Voltage of the same frequency, for example the suitably transformed bridge input voltage Ca, fed to a device in such a way that the effects of the two voltages add vectorially and that depending on the size of the frequency change of the bridge output voltage Compensation currents or voltages are generated to the frequency or to Voltage regulation are to be used. Such a device is for example a three-electrode tube, whose grid circle is one and whose anode circle is the other Clamping ring is fed.

(p sei der Phasenwinkel zwischen der Vergleichsspannung C," mit konstanter Phase und der am Diagonalzweig auftretenden Spannung Cb,, die in ihrer absoluten Größe stark frequenzäbhängig ist, und zwar von der Frequenz f der Vergleichsspannung Ca.(Let p be the phase angle between the comparison voltage C, "with constant Phase and the voltage Cb, occurring at the diagonal branch, which in their absolute Size is strongly frequency-dependent, namely on the frequency f of the reference voltage Approx.

Die Amplitude B der aus C" und CU resultierenden Spannung berechnet sich nach der Gleichung wenn Ca und ib, die Amplituden Eu und Ev haben. Daraus ergibt sich für die Regelempfindlichkeit x, d. h. die Änderung der Im besonderen ist im Falle der Resonanz zwischen der der Brücke zugeführten Frequenz und der Abstimmung des Schwingungskreises da im Resonanzfalle Eb - o und B == E" ist. Die maximale Regelempfindlichkeit im Resonanzpunkt wird also dadurch erreicht, daß durch geeignete Bemessung der einzelnen Brückenzweige der absolute Wert des Produktes ein Maximum ist. Darin ist E" die Amplitude der Brückeneingangsspannung e", L1 die Selbstinduktion, Cl die Kapazität und R, der Widerstand des Zweiges I.The amplitude B of the voltage resulting from C ″ and CU is calculated according to the equation if Ca and ib, the amplitudes have Eu and Ev. This results in the control sensitivity x, ie the change in In particular, in the case of resonance between the frequency fed to the bridge and the tuning of the oscillating circuit since in the case of resonance Eb - o and B == E ". The maximum control sensitivity at the resonance point is achieved in that the absolute value of the product is achieved by suitable dimensioning of the individual bridge branches is a maximum. E is "the amplitude of the bridge input voltage e", L1 is the self-induction, Cl is the capacitance and R is the resistance of branch I.

R;, sei der Ohmsche Widerstand und y, der imaginäre Widerstand des im allgemeinen Fall komplexen Scheinwiderstandes R" des Diagonalzweiges, W3 der Ohmsche Widerstand und y3 der imaginäre Widerstand des im allgemeinen Fall ebenfalls komplexen Widerstandes 9, des dritten bzw. des diesem gleichenviertenZweiges. (y3)res und (y5)res sind die Werte von y3 und y5 für den Fall f - f1.Let R; be the ohmic resistance and y the imaginary resistance of the generally complex impedance R "of the diagonal branch, W3 the ohmic resistance and y3 the imaginary resistance of the generally complex resistor 9, of the third or the same fourth branch. (y3) res and (y5) res are the values of y3 and y5 for the case f - f1.

Der obige .Ausdruck zeigt zunächst, daß große Regelempfindlichkeit durch große Brückeneingangsspannung Ea, Schwingungskreisselbstinduktion Lx und kleinen Verlustwiderstand R1 zu erhalten ist.The above expression shows first of all that there is a high level of control sensitivity due to high bridge input voltage Ea, oscillation circuit self-induction Lx and small ones Loss resistance R1 is to be obtained.

Daneben sind jedoch die Größen R1, R3, yg, R5, y5 so zu wählen, daß die Regelempfindlichkeit X möglichst groß wird.In addition, however, the sizes R1, R3, yg, R5, y5 are to be selected so that the control sensitivity X is as great as possible.

Im folgenden sind drei Ausführungsbeispiele angegeben, und zwar zunächst für den Fall, daß 93 wesentlich reell und K5 wesentlich imaginär, d. h. y3 - o; N5 - o ist. Es ist dann Die in bekannter Weise durchgeführte Untersuchung dieses Ausdruckes hinsichtlich der Bedingungen, unter denen er ein Maximum ist, zeigt, daß r. R1 möglichst klein und 2. sein muß. Spannung B in Abhängigkeit von der Frequenz f der Ausdruck Da ist (wobei reb der reelle Teil der Spannung eb ist), so ergibt sich als Bedingung für die maximale Empfindlichkeit, daß der Ausdruck durch geeignete Dimensionierung der Brükkenzweige für den Fall f ^ f1 zu einem Maximum gemacht werden muß. Dieser Ausdruck erhält durch Einführung der einzelnen Größen der Brückenanordnung die Form Die Regelempfindlichkeit ist in diesem Falle Da ferner in diesem beispielsweisen Fall ist, so ergibt sich, daß der bei der Resonanz auftretende Phasensprung der Brückenausgangsspannung bei 45° bzw. 225° oder i35° bzw. 3z5° erfolgen muß. Selbstverständlich bringt geringes Abweichen von den angegebenen Bedingungen nur geringe Einbuße an Empfindlichkeit.In the following, three exemplary embodiments are given, initially for the case that 93 is essentially real and K5 is essentially imaginary, ie y3 - o; N5 - o is. It is then Examination of this expression, carried out in a known manner, with regard to the conditions under which it is a maximum, shows that r. R1 as small as possible and 2. have to be. Voltage B as a function of frequency f is the expression Da (where reb is the real part of the voltage eb), the condition for maximum sensitivity is that the expression must be made to a maximum for the case f ^ f1 by suitable dimensioning of the bridge branches. By introducing the individual sizes of the bridge arrangement, this expression is given the form The control sensitivity is in this case Furthermore, in this exemplary case it follows that the phase jump of the bridge output voltage that occurs during resonance must take place at 45 ° or 225 ° or i35 ° or 3z5 °. Of course, a slight deviation from the specified conditions brings only a slight loss of sensitivity.

Als zweites Ausführungsbeispiel sei der Fall behandelt, daß R3 wesentlich imaginär, wesentlich reell ist, d. h. R3 - o und y5 - o.As a second embodiment, the case is treated that R3 is essential is imaginary, essentially real, d. H. R3 - o and y5 - o.

Es ist dann Als Bedingung für maximaleRegelempfindlichkeit ergibt sich, daß R1 möglichst klein und 1 (y3) res 1 = R, + 2R. sein muß. Die Regelempfindlichkeit ist für diesen Fall Der bei Resonanz auftretende Phasensprung der Brückenausgangsspannung erfolgt bei 45° bzw. 225° oder r35° bzw. 3z5°.It is then The condition for maximum control sensitivity is that R1 is as small as possible and 1 (y3) res 1 = R, + 2R. have to be. The control sensitivity is for this case The phase jump of the bridge output voltage that occurs with resonance occurs at 45 ° or 225 ° or r35 ° or 3z5 °.

Als drittes Ausführungsbeispiel sei der Fall betrachtet, daß R3 und 95 beide wesentlich imaginär sind (Abb. 2), d. h. R3 - o und R, == o.As a third embodiment, consider the case where R3 and 95 are both essentially imaginary (Fig. 2), ie R3 - o and R, == o.

Die Regelempfindlichkeit ist dann Der Ausdruck wird zu einem Maximum, wenn R1 möglichst klein und (Y3)res --2(Ys)res ist.The control sensitivity is then The expression becomes a maximum when R1 is as small as possible and (Y3) res --2 (Ys) res.

Die Regelempfindlichkeit ist also in diesem Falle Der Phasensprung im Resonanzfalle f - f i erfolgt bei diesem Beispiel bei o° bzw. i8o°.So the control sensitivity is in this case The phase jump in the resonance case f - fi takes place in this example at o ° or i8o °.

Es ergibt sich also, daß vorzugsweise für jede Schaltung E" möglichst groß, L1 möglichst groß, R1 möglichst klein zu machen ist, während die anderen Größen der Schaltung je nach der Schaltungsart gewisse Beziehungen zueinander haben müssen, die darauf zurückführen, daß je nach Schaltungsart bestimmte, im Resonanzfall vorhandene Phasenwinkel zur Erzielung maximaler Regelempfindlichkeit geeignet sind.It thus follows that preferably for each circuit E ″ as possible large, L1 as large as possible, R1 as small as possible, while the other sizes the circuit must have certain relationships depending on the type of circuit, which lead back to the fact that, depending on the type of circuit, certain existing ones in the case of resonance Phase angles are suitable for achieving maximum control sensitivity.

Zur Erzielung einer besonderen Steilheit der Kurve, die die aus e" und (ib resultierende Spannung in Abhängigkeit von der Frequenz darstellt, ist es zweckmäßig, im Zweig IV ebenfalls einen Schwingungskreis vorzusehen (Abb. 3). In dem Zweig 111 wäre ein Widerstand einzuschalten, der vorzugsweise gleich dem Ohmschen Widerstand des Zweiges IV sein müßte. möglichst ein Maximum ist.To achieve a particular steepness of the curve, which represents the voltage resulting from e "and (ib as a function of the frequency, it is advisable to also provide an oscillating circuit in branch IV (Fig. 3). A resistor would have to be connected in branch 111 , which should preferably be equal to the ohmic resistance of branch IV. is as possible a maximum.

4. Anordnung nach Anspruch 1,:2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Brückenzweige (1I1 und IV) im wesentlichen reelle Widerstände (R3) und der Diagonalwiderstand im wesentlichen imaginäre Widerstände (y;,) enthalten.4. Arrangement according to claim 1,: 2 and 3, characterized in that the bridge branches (1I1 and IV) have essentially real resistances (R3) and the diagonal resistance essentially contain imaginary resistances (y ;,).

3. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß für den Resonanzfall (f = f1) (y")res gleich oder nahezu gleich (R1 + R3) ist.3. Arrangement according to claim 4, characterized in that for the case of resonance (f = f1) (y ") res is the same or almost the same (R1 + R3) is.

6. Anordnung nach Anspruch i, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Brückenzweige (III und IV) im wesentlichen rein imaginäre Widerstände , (y3) und der Diagonalzweig einen im wesentlichen reellen Widerstand (R5) enthalten.6. Arrangement according to claim i, 2 and 3, characterized in that the bridge branches (III and IV) are essentially purely imaginary resistances, (y3) and the diagonal branch contain a substantially real resistor (R5).

7. Anordnung nach Anspruch6, dadurch gekennzeichnet, daß für den Resonanzfall7. Arrangement according to claim6, characterized in that for the case of resonance

Claims

PATENT CLAIMS: i. Bridge arrangement for frequency or Voltage monitoring and regulation, in which a branch (I) is formed by an oscillating circuit tuned to a frequency (f,) and the branch (II) lying in series with the oscillating circuit between the bridge voltage is formed by an ohmic resistance, characterized in that in the other two branches (III, IV) of the bridge are provided with resistors and the resistances of the four bridge branches and the diagonal branch (V) together with the bridge circuit are chosen so that the change in the real part (x (ib) that of the diagonal branch (V) lying voltage (ib) according to the frequency (f) of the bridge voltage as much as possible is a maximum for f - f1.

2. Arrangement according to claim i, characterized in that that the same resistors (-93) are provided in branches (III and IV).

3. Arrangement according to claim i and 2, characterized in that the resistances of the bridge (resistor R1 of the resonant circuit, resistor R3 of branch III or IV, resistor R ,, of the diagonal branch, impedance (y3) res of branch III or IV and impedance (y5) res of the diagonal branch) are chosen such that the expression in the resonance case (f - f1) 1 (y3) res 1 is equal to or almost equal to R1 + 2 R ,,: B. Arrangement according to claims 1, 2 and 3, characterized in that the bridge branches (III and IV) and the diagonal branch (V) contain essentially imaginary resistances. 9. Arrangement according to claim 8, characterized in that for the case of resonance (f = f1) (Y3) res = -2 (Y5) res. i o. Arrangement according to Claims 4 and 6, characterized in that in the vicinity of the resonance (f - fl) the phase shift between the bridge input voltage and output voltage is 45 ° or 2a5 °. i i. Arrangement according to Claim 8, characterized in that the resistors are chosen so that the phase shift between the bridge input and output voltage is in the vicinity of resonance o ° or i8o °. 1z. Arrangement according to claim 3, characterized in that the bridge input voltage (E ") is chosen to be as large as possible. 13. Arrangement according to. Claim 3, characterized in that the self-induction (L1) of the oscillating circuit in branch (I) is chosen to be as large as possible .. arrangement according to claim 3, characterized in that the leakage resistance (R1) of the oscillation circuit in the branches (I) as small as possible. 15. an arrangement according to claim i, characterized in that the branch (IV) of the bridge by one of self-inductance ( L4), capacitance (C4) and resistor (R4) existing oscillating circuit and the branch (III) is formed by a preferably ohmic resistor (R,). 1 6. Arrangement according to claim 1 5, characterized in that the bridge branch (III) is formed by an ohmic resistance which is equal to the ohm-shy resistance of the oscillation circuit of the branch (IV) 17. Arrangement according to claim 15 and the following, characterized in that the oscillation circuits of the branch ige (I and IV) are tuned to the same or almost the same frequencies.