DE581354C - Frequenzmessgeraet, insbesondere zur Ermittlung der Abweichung einer Frequenz von einem Sollwert, bei dem zwei Schwingungskreise auf ein Differentialsystem einwirken - Google Patents

Frequenzmessgeraet, insbesondere zur Ermittlung der Abweichung einer Frequenz von einem Sollwert, bei dem zwei Schwingungskreise auf ein Differentialsystem einwirken

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DE581354C
DE581354C DES104818D DES0104818D DE581354C DE 581354 C DE581354 C DE 581354C DE S104818 D DES104818 D DE S104818D DE S0104818 D DES0104818 D DE S0104818D DE 581354 C DE581354 C DE 581354C
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DE
Germany
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frequency
temperature
measuring device
resonance
ferrari
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Expired
Application number
DES104818D
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English (en)
Inventor
Dipl-Ing Gotthold Kraft
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
Original Assignee
Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
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Publication date
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Priority to DES104818D priority Critical patent/DE581354C/de
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Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R23/00Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
    • G01R23/02Arrangements for measuring frequency, e.g. pulse repetition rate; Arrangements for measuring period of current or voltage

Description

  • Frequenzmeßgerät, insbesondere zur Ermittlung der Abweichung einer Frequenz von einem Sollwert, bei dem zwei Schwingungskreise auf ein Differentialsystem einwirken Zur Messung der Frequenz, insbesondere zur Messung der Abweichung einer Frequenz von einem Sollwert, sind Einrichtungen vorgeschlagen worden, welche zwei Resonanzkreise enthalten. Diese Resonanzkreise wirken auf Differentialsysteme ein. Die Differentialsysteme können in verschiedener Weise ausgeführt sein. Man kann beispielsweise die Resonanzkreise gegebenenfalls unter Zwischenschaltung von Verstärkerröhren auf zwei Elektromagnete einwirken lassen, die auf die Enden eines Waagebalkens einwirken. Wenn man die Resonanzfrequenz des einen Schwingungskreises über, die andere dagegen etwas unter die Sollfrequenz legt, so heben sich die auf den Waagebalken ausgeübten Kräfte bei einer bestimmten Frequenz, nämlich der Sollfrequenz, auf. Man kann auch die stark von der Frequenz abhängige Phasenveränderung (Phasensprung) des Stromes in einem Schwingungskreise etwa in der Weise benutzen, daß man die Schwingungskreise auf zwei Meßinstrumente, z. B. Ferrarismeßinstrumente, einwirken läßt, bei welchen das erzeugte Drehmoment phasenabhängig ist. Auch derartige Einrichtungen lassen sich derart einstellen, daß sich bei der Sollfrequenz die Wirkungen der beiden Schwingungskreise gerade aufheben. Man kann auch Ferrarissysteme mit umlaufendem Anker verwenden, und zwar sowohl in dem Falle, daß die Phasenänderung (Phasensprung) ausgenutzt wird, als auch in dem Falle, daß lediglich die unter dem Einfluß von Frequenzänderungen auftretenden Amplitudenänderungen ausgenutzt werden.
  • Bei den bekannten Einrichtungen zeigt sich, daß die Frequenz, bei welcher Gleichgewicht herrscht, temperaturabhängig ist. Diese _ Temperaturabhängigkeit ist zum größten Teil darauf zurückzuführen, daß der Wert der im Schwingungskreis liegenden Kapazität temperaturabhängig ist. Man könnte daran denken, diese Temperaturabhängigkeit durch geeignete Schaltung der Schwingungskreise zu kompensieren: Dieser Versuch hat bisher jedoch zu keinem Erfolg geführt, weil mit der Beseitigung der Temperaturabhängigkeit auch die Frequenzempfindlichkeit verlorengeht.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Temperaturabhängigkeit nicht durch Beeinflussung der Resonanzfrequenzen. . verändert, sondern die Temperaturabhänigkeit wird durch Beeinflussung der Dämpfung beseitigt `in der Weise, daß erfindungsgemäß wenigstens in einem der Schwingungskreise ein temperaturabhängiger Widerstand liegt, der so bemessen ist, daß die bei Temperaturänderungen auftretenden Widerstandsänderungen eine solche die Verschiebung der Resonanzlage kompensierende Veränderung der Resonanzkurve ergeben, daß bei der Normalfrequenz die beiden Schwingungskreise den gleichen Einfluß auf das Differentialsystem ausüben. Durch die Veränderungen dieses Widerstandes wird zwar theoretisch die Resonanzfrequenz etwas beeinflußt. Dieser Einfluß kann jedoch praktisch vernachlässigt werden.
  • Ein Ausführungsbeispiel des Frequenzmeßgerätes gemäß der Erfindung ist in Abb. i dargestellt. Mit i ist ein Wechselstromgenerator bezeichnet, dessen Frequenz gemessen oder geregelt werden soll. 2 und 3 sind zwei Schwingungskreise, welche die Induktivitäten 4, 5 und 6 und 7 enthalten. 8 und 9 sind Kapazitäten, io und ii Widerstände. Die Induktivitäten 4 und 6 sind mit der an die Wechselstromquelle i angeschlossenen Spule 12 gekuppelt. Es sei angenommen, daß die Induktivitäten 4. und 5 sowie die Kapazität 8 so bemessen sind, daß die Resonanzfrequenz des Schwingungskreises 2 unter der Sollfrequenz liegt. Die Induktivität 6 und 7 und die Kapazität 8 seien so bemessen, daß die Resonanzfrequenz des aus diesen Teilen gebildeten Schwingungskreises über der Sollfrequenz liegt. Die Spulen 5 und 7 sind mit den Spulen 13 und 14 gekuppelt, die zwischen die Gitter und die Kathoden der als Gleichrichter wirkenden Verstärker 15 und 16 eingeschaltet sind. Im Anodenkreis dieser Röhren liegen die Magnetspulen 17 und 18, die auf. dem Waagebalken i9 einwirken. Wenn die in den Anodenkreisen fließenden Ströme gleich groß sind, so nimmt der am Waagebalken befestigte Zeiger 2o die dargestellte Lage ein. Sind die Kräfte dagegen ungleich, so schlägt der Zeiger nach der einen oder anderen Seite aus. Der Ausschlag ist von der Größe der auf den Waagebalken einwirkenden Richtkräfte abhängig. Der Zeiger kann auch zum Schließen von Kontakten benutzt werden. In diesem Falle kann man mit Hilfe dieser Kontakte die Frequenz des Generators i in an sich bekannter Weise beeinflussen. Die Kontakte sind mit 2i und 22 bezeichnet.
  • In Abb.2 sind die Resonanzkurven der Schwingungskreise 2 und 3 .dargestellt, und zwar ist die Resonanzkurve des Schwingungskreises 2 mit 42 und die des Schwingungskreises 3 mit 43 bezeichnet. In horizontaler Richtung ist die Frequenz, in vertikaler Richtung die Amplitude der im Schwingungskreis entstehenden Schwingungen aufgetragen. Da die im Anodenkreis der Röhren 14 und 16 fließenden Ströme der Intensität der Schwingungen in den Kreisen :2 und 3 proportional sind, so heben sich die auf den Waagebalken i9 ausgeübten Kräfte im Schnittpunkt der Resonanzkurven 42 und 43 auf. Der Schnittpunkt dieser beiden Kurven bestimmt also die Sollfrequenz, die im Diagramm nach Abb. 2 durch die mit 23 bezeichnete Linie gegeben ist. Es sei nun angenommen, daß sich durch Temperaturerhöhung die Resonanzkurven nach rechts verschieben und die durch die Kurven 4a' und 43' dargestellten Lagen einnehmen. Der Schnittpunkt der beiden Kurven, bei welchen die auf den Waagebalken i9 ausgeübten Kräfte sich aufheben, verschiebt sich ebenfalls nach rechts, mit anderen Worten heißt dies, daß sich der Sollwert der Frequenz ebenfalls nach rechts verschoben hat. Damit auch bei erhöhter Temperatur der Schnittpunkt der beiden Kurven wieder auf der mit 23 bezeichneten Linie liegt, wird der. Widerstand io so bemessen, daß mit steigender Temperatur die Amplitude der Schwingungen abnimmt, dagegen verwendet man zur Herstellung des Widerstandes i i ein Material. mit negativem Temperaturkoeffizienten, so daß bei steigender Temperatur der Widerstandswert abnimmt und dadurch die Amplitude der Schwingungen steigt. Auf diese Weise gelingt es, die Kurven 42' und 43' in ihrer Amplitude so zu verändern, daß sie die in Abb. 2 mit 4a" und 43" bezeichnete Form erhalten. Der Schnittpunkt dieser beiden Kurven liegt wieder auf der die Normalfrequenz darstellenden Linie 23. Die Abb. 2 läßt erkennen, daß man auch schon durch Veränderung der einen Resonanzkurve erreichen kann, daß der Schnittpunkt der Resonanzkurve stets auf der Linie 23 liegt. Man kann daher die eine Resonanzkurve überhaupt -weglassen und eine konstante Gegenkraft (Feder) anwenden. Es ist dann allerdings erforderlich, die Temperaturabhängigkeit des Widerstandes größer zu machen als bei der Verwendung von zwei Widerständen mit entgegengesetzt gerichteten Temperaturkoeffizienten.
  • Bei den in der Abb. 2 dargestellten Kurven ist eine sehr starke Abhängigkeit der Resonanzfrequenzen von der Temperatur vorausgesetzt worden, damit diese Kurven die Verhältnisse deutlich erkennen lassen. Bei praktischen Ausführungen muß man mit wesentlich kleineren Abweichungen rechnen, so daß auch geringe Änderungen der Schwingungsamplituden ausreichen, um die Frequenzverschiebung zu beseitigen.
  • Wenn die Kondensatoren io und i i derart temperaturabhängig sind, daß sich die Resonanzfrequenz mit steigender Temperatur nach links verschiebt (Abb. 2), so muß der Widerstand io einen negativen, der Widerstand ii dagegen einen positiven Temperaturkoeffizienten erhalten.
  • Die Abb. i zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welchem die Amplituden der Schwingungskreise miteinander verglichen werden. Sinngemäß gelten die vorstehenden Ausführungen auch für den Fall, daß in an sich bekannter Weise nicht die Amplituden, sondern die Phasen der in den Schwingungskreis fließenden Ströme als Maß für die Frequenz benutzt werden. Auch in diesem Falle kann man durch Beeinflussung der Schwingungsamplitude die Wirkungen der Schwingungskreise auf das Differentialsystem so beeinflussen, daß das Differentialsystem bei einer von der Temperatur unabhängigen Frequenz im Gleichgewicht ist.
  • Anstatt die in den Schwingungskreis fließenden Ströme mit Hilfe von Elektromagneten zu vergleichen, kann man auch Ferrarissysteme benutzen, die gegebenenfalls unmittelbar von den in den Schwingungskreisen fließenden Strömen durchflossen werden. Man kann auch Ferrarissysteme mit umlaufendem Anker verwenden. In diesem Falle ist es erforderlich, zwei Systeme zu verwenden und die Umlaufsgeschwindigkeiten der Anker dieser Systeme miteinander zu vergleichen. Ein derartiges Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Abb. 3 schematisch dargestellt.
  • 24 und 25 sind die Anker zweier Ferraristriebsysteme, derenUmlaufsgeschwindigkeiten mit Hilfe des Differentialgetriebes 26 miteinander verglichen werden. Der mit dem dritten Teil dieses Differentialgetriebes gekuppelte Arm 27 nimmt die dargestellte Lage ein, wenn die Umlaufsgeschwindigkeiten der beiden Anker gleich sind. Die auf die Anker einwirkenden Ferraristriebsysteme können als I2-Systeme ausgebildet sein. In diesem Falle werden nur die Amplituden der in den Schwingungskreisen a und 3 herrschenden Schwingungen verglichen. Es gelten daher die in Abb.3 dargestellten Kurven. Man kann aber auch auf die Anker z4 und 25 Leistungs- oder Blindleistungssysteme einwirken lassen, so daß nicht nur die Amplituden der Schwingungen, sondern auch die Phase der in den Schwingungskreisen fließenden Ströme wirksam sind. Da derartige Frequenzrelais an sich bekannt waren, erübrigt es sich auf weitere Einzelheiten einzugehen.
  • In Abb. i sind Schwingungskreise dargestellt, deren Induktivitäten kein Eisen enthalten. Wenn es sich um die Anzeige oder Regelung niedriger Frequenzen, z. B. 50 Perioden, handelt, so empfiehlt es sich, die Induktivität mit Eisenkernen auszurüsten (der gegebenenfalls einen Luftspalt erhalten kann), damit diese Induktivitäten nicht zu große Dimensionen annehmen.

Claims (5)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Frequenzmeßgerät, insbesondere zur Ermittlung der Abweichung einer Frequenz von einem Sollwert, bei dem zwei Schwingungskreise auf ein Differentialsystem einwirken, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens in einem der Schwingungskreise ein temperaturabhängiger Widerstand liegt, der° so bemessen ist, daß die bei Temperaturänderungen auftretenden Widerstandsänderungen eine solche die Verschiebung der Resonanzlage kompensierende Veränderung der Resonanzkurve ergeben, daß bei der Normalfrequenz die beiden Schwingungskreise den gleichen Einfluß auf das Differentialsystem ausüben.
  2. 2. Frequenzmeßgerät nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Schwingungskreis ein temperaturabhängiger Widerstand liegt, von welchen der eine einen positiven, der andere einen negativen Temperaturkoeffizienten besitzt.
  3. 3. Frequenzmeßgerät nach Anspruch i oder z, dadurch gekennzeichnet, daß die Resonanzkreise in bekannter Weise auf ein oder mehrere Ferraristriebsysteme einwirken.
  4. 4. Frequenzmeßgerät nach Anspruch i oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung mehrerer Ferraristriebsysteme mit Hilfe von Differentialgetrieben die Differenz zwischen den Umlaufsgeschwindigkeiten der Anker gebildet wird.
  5. 5. Frequenzmeßgerät nach Anspruch ¢, dadurch gekennzeichnet, daß zu den Geschwindigkeiten der Anker der. Ferraristriebsysteme konstante Geschwindigkeiten mit Hilfe von Differentialgetrieben hinzugefügt werden.
DES104818D 1932-06-01 1932-06-01 Frequenzmessgeraet, insbesondere zur Ermittlung der Abweichung einer Frequenz von einem Sollwert, bei dem zwei Schwingungskreise auf ein Differentialsystem einwirken Expired DE581354C (de)

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DE (1) DE581354C (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1038190B (de) * 1952-09-12 1958-09-04 Gen Electric Co Ltd Geraet zur Messung der Frequenz einer Wechselspannung oder der Umlaufgeschwindigkeit einer Welle

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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