DE816270C

DE816270C - Nachstimmschaltung

Info

Publication number: DE816270C
Application number: DEP45633A
Authority: DE
Inventors: Gottfried Dipl-Ing Vogt
Original assignee: Telefunken AG
Current assignee: Telefunken AG
Priority date: 1949-06-12
Filing date: 1949-06-12
Publication date: 1951-10-08

Description

Nachstimmschaltung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Nachstimmschaltung zur selbsttätigen Einregelung der Frequenz eines Schwingungskreises auf eine Sollfrequenz anzugeben, die die Nachteile der bisher bekannten Schaltungen nicht besitzt.
Bekannt sind im wesentlichen zwei Gruppen solcher Schaltungen. Die eine Gruppe arbeitet mit einer Impedanzröhre, die als veränderlicher Wechselstromwiderstand ausgebildet ist. Die Impedanzröhrewird von der im Ausgang des üblichen Regelspannungserzeugers auftretenden Gleichspannung gesteuert und kann entweder in Reihenschaltung mit einem Kondensator betrieben werden, wobei diese Reihenschaltung dann parallel zum Oszillatorschwingkreis geschaltet wird, oder inan schaltet sie z@@-eckmäßig als reine Blindwiderstandsröhrc. Im letzteren Fall wird beispielsweise die in Abhängigkeit von der ihrem Steuergitter zugeführten Regelspannung auftretende Kapazitätsänderung der :\iiodeii-hathodenstrecke ausgenutzt. Die Röhre liegt dann parallel zum Oszillatorschwingkreis.
Die zweite Gruppe der bekannten Nachstimineinrichtungen arbeitet mit einem Nachstellmotor, der relaisgesteuert wird. Dem Relais wird die im Ausgang des Regelspannungserzeugers auftretende Gleichspannung zugeführt. Nachstelleinrichtungen, die mit Relais arbeiten, ergeben einen Restfehler, der durch die Ansprechempfindlichkeit des Relais bedingt ist. Es ist daher bereits eine Nachstelleinrichtung bekanntgeworden, bei der dem Relais Tiber eine besondere Wicklung zusätzlich eine Wechselspannung zugeführt wird, die dem Anker von vornherein eine kontinuierliche hin und her gehende Bewegung erteilt. Auf diese Weise wird der den Relaisnachstimmeinrichtungen bisher anhaftende Nachteil, nämlich das Bestehenbleibeneines Restfehlers, beseitigt. Von Nachteil bei dieser bekannten Einrichtung bleibt immer noch die Tatsache, daß die Nachstimmeinrichtung mechanisch bewegte Teile besitzt. Dies gilt sowohl für das Relais als auch für den die Nachstimmung vornehmenden Motor. -Aus diesen Gründen geht die Entwicklung in die Richtung von Nachstimmeinrichtungen, die mÖglichst wenig oder überhaupt keine bewegten Teile enthalten. Die bekannten mit Blindwiderstandsröhren arbeitenden Nachstimmeinrichtungen haben zwar keine mechanisch bewegten Teile, sie erfüllen jedoch die gestellte Aufgabe nach restfehlerfreier Nachstimmung nicht. Bei einer solchen Nachstimmeinrichtung der bekannten Art muß nämlich ein Restfehler übrigbleiben, da andernfalls eine Nachstimmung überhaupt nicht möglich ist. Die in Abb. i dargestellte Anordnung möge dies erläutern. Es werde angenommen, daß der Oszillator i in seiner Frequenz um einen bestimmten Betrag von der Sollfrequenz abgewichen ist. Man erhält dann in dem Regelspannungserzeuger 2 eine dieser Frequenzabweichung entsprechende Spannung, die man auf eine Blindwiderstandsröhre 3 gibt. Der Oszillator i, dessen Schwingungskreis der einen Blindwiderstand darstellenden Röhre 3 parallel geschaltet ist, stellt sich nunmehr auf eine neue Frequenz ein, die näher in Richtung zur Sollfrequenz liegt. Die nunmehr noch bestehende Frequenzabweichung ist jetzt geringer, am Regelspannungserzeuger 2 entsteht daher eine kleinere Regelspannung. Eine genaue Abstimmung des Oszillators auf die Sollfrequenz kann man jedoch mit dieser Nachstimmeinrichtung niemals erreichen, da ja an der Blindwiderstandsröhre 3 stets eine Spannung stehen muß, um dadurch eine in der gewünschten Richtung erfolgende Verstimmung des Oszillators zu erreichen, d. h. am Ausgang des Regelspannungserzeugers 2 muß ebenfalls stets eine Regelspannung stehenbleiben. Im eingeschwungenen Zustand' bleibt am Regelspannungserzeuger 2 ein Restwert stehen, der nicht unterschritten werden kann. Dieser Restwert, der sich aus dem Schnittpunkt der Regelspannungssteilheit und der Steilheit der Nachstimmeinrichtung unter Berücksichtigung der ursprünglich tatsächlich vorhanden gewesenen Abweichung des Oszillators von der Sollfrequenz ergibt, ist ein 'Maß für den Restfehler der Nachstimmeinrichtung.

Gemäß der Erfindung wird ein Vorschlag gemacht, bei dem ebenfalls von einer vom Regelspannungserzetiger gesteuerten, vorzugsweise als Blindwiderstand wirkenden Impedanzröhre Gebrauch gemacht wird. Es wird vorgeschlagen, in den Steuereingang der Impedanzröhre einen Kondensator einzuschalten, dessen jeweilige Ladung bestimmt ist einerseits durch eine vorzugsweise niederfrequente Wechselspannung und andererseits durch die dieser Wechselspannung überlagerte, itn _\usgang des Regelspannungserzeugers auftretende Gleichspannung. Es handelt sich also bei der Erfindung um die Anwendung der oben bereits erwähnten bekannten

Schaltung, bei der mit Relais- und Motornachlauf

gearbeitet wird, auf eine Einrichtung, bei der die

Nachstimmung mittels einer Inipedanzröhre erfolgt.

Zur Erläuterung der Erfindung sei nochmals auf

die bekannte Einrichtung eingegangen. Dem Relais,

das die Nachstimmung besorgt, wird außer der vom

Regelspannungserzeuger kommenden Spannung eine

konstante Wechselspannung aufgedrückt. Würde

nur diese konstante Wechselspannung an dem Relais

liegen, so würde der Relaisanker etisprechend dem

Diagramm der Abb. 2 umgeschaltet. Ist eine Ab-

weichung der Frequenz des Oszillators von der Soll-

frequenz nach der einen Seite eingetreten, so wird

der die Umschaltung bewirkenden \\'echselspannung

eine Gleichspannung überlagert, und zwar da-

durch, daß einer zweiten Relaiswicklung diese Regel-

spannung zugeführt wird. Der Relaisanker würde

dann beispielsweise eine Bewegung entsprechend

dem in Abb. 3 dargestellten zeitlichen Verlauf aus-

führen. Bei entgegengesetzter Abweichung des Os-

zillators von der Sollfrequenz würde ein Umschlag

des Relaisankers entsprechend (-lern zeitlichen Ver-

lauf nach Abb. 4 erfolgen. :\us den \lili. 3 und 4 ist

zu ersehen, daß der Relaisanker jeweils verschieden

lange Zeiten in seinen beiden Endstellungen verharrt.

Die Anwendung dieses Prinzips auf eine mitBlind-

widerstandsröhre arbeitende N achstimmeinrichtung

läßt sich bei Benutzung des grundsätzlichen Erfin-

dungsgedankens auf verschiedene Weise durch-

führen. So kann man beispielsweise die periodische

Ladungsänderung des Kondensators über den Kon-

takt eines Relais vornehmen. Diesem Relais müßte

dann über getrennte Wicklungen einerseits eine

Wechselspannung und andererseits die am Ausgang

des Regelspannungserzeugers stehende Gleich-

spannung zugeführt werden. Arisführungsheispiele

dieser Lösungsmöglichkeit sind in den Abb. 5 und 6

angegeben. Der Oszillator ist wiederum tnit i, der

Regelspannungserzeuger mit 2 bezeichnet. Die im

Ausgang des Regelspannutigserzeugers 2 auftretende

Gleichspannung wird der einen Wicklung eines

Relais 5 zugeführt, deren anderer @\'icklung eine

Wechselspannung von vorzugsweise niederer Fre-

quenz, z. B. 3o Hz, aufgedrückt wird. Die im Os-

zillatorkreis liegende Blindwiderstandsröhre ist mit

4 bezeichnet. Am Steuergitter dieser Röhre liegt

gegen Masse ein Kondensator 8 mit verhältnismäßig

großer Kapazität, z. B. io bis 20 pF. Dieser Kon-

densator 8 wird im Rhythmus des sich hin und her

bewegenden Relaisankers 7 von den Spannungs-

quellen io und i i periodisch auf- und umgeladen.

Diese Aufladung erfolgt über einen hochohmigen

Widerstand 9, der beispielsw-eise die Größe voti

Zoo kOhm haben kann. Die Amplitude der am

Punkt P sich einstellenden Spannung gibt die Größe

der Abweichung und das Vorzeichen dieser Span-

nung gibt die Richtung der Abweichung des Os-

zillators von der Sollfrequenz an. Ist der Oszillator

durch eine am Punkt I' stehende Spannung auf diese

Sollfrequenz eingeregelt, so bleibt diese Spannurig

infolge der periodischen Auf- und Uriladung des

Kondensators 8 auch dann stehen, wenn im Aus-

gang des Regelspannungserzeugers keine Gleich-

spannung mehr auftritt. Darin liegt der Vorteil gegenüber den bisher bekannten mit Blindwiderstandsröhren arbeitenden Schaltungen. Diese Nachstimmeinrichtung arbeitet somit ohne Restfehler.

Sollte eine zusätzliche Siebung der am Gitter der Blindwiderstaiidsröhre stehenden Regelspannung erforderlich sein, so kann man gemäß Abb. 6 ein Siebglied 12 vorsehen.
Die Schaltung gemäß Abt). 5 bzw. 6 besitzt zwar den Vorteil, daß der Nachstimmotor durch eine restfehlerfreie Röhrenschaltung ersetzt ist. Es sind jedoch noch nicht sämtliche mechanisch bewegten Teile vermieden, da ja ein Relais zur Schaltung benutzt wird.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird daher zum Ersatz des Relais vorgeschlagen, die Ladung des Kondensators durch Gleichstromimpulse vorzunehmen, die auf folgende Weise gewonnen werden: Der am Ausgang des Regelspannungserzeugers auftretenden Gleichspannung wird eine Wechselspannung von vorzugsweise niederer Frequenz, z. B. 30 Hz, überlagert. Die resultierende Spannung steuert ein Schwingrohr in der Weise, daß es jeweils während des positiven Teiles der Spaninnig in einer Frequenz und während des negativen Teiles der Spannung in einer anderen Frequenz schwingt. Die dadurch entstehenden einzelnen Schwingungszüge werden gleichgerichtet und dem am Gitter der Blindwiderstandsröhre liegenden Kondensator zugeführt. Ein Schaltbild für eine solche Anordnung ist in Abb. 7 wiedergegeben. Der Regelspannungserzeuger ist mit 13 bezeichnet. An den im Kathodenkreis der beiden Dioden liegenden Arbeitswiderständen 14 und 15 entsteht eine positive oder negative Gleichspannung, je nach der Abweichung des Oszillators von der Sollfrequenz. Dieser Spannung wird eine an den Punkten 16 zugeführte Wechselspannung von beispielsweise 3o Hz überlagert. Die resultierende Spannung wird den Gittern der beiden Röhren 18 und i9 zugeführt, so daß an ihnen wechselweise eine positive Gittervorspannung liegt. Diese Röhren 18 und i9 bilden zwei Rückkopplungswege zum Gitter einer Schwingröhre 17. Im Anodenkreis dieser Schwingröhre 17 befinden sich zwei Schwingungskreise 20 und 21, die auf die Frequenzen f1 und f2 abgestimmt sind. Der Rückkopplungsweg zum Gitter der Schwingröhre 17 ist, wie bereits erwähnt, entweder über die Steuerröhre 18 oder aber über die Steuerröhre i9 geschlossen, je nachdem an welchem Gitter augenblicklich eine positive Spannung liegt. Die angegebene Schaltung hat infolge der Verwendung eines RC-Gliedes am Gitter der Schwingröhre 17 eine Kippeigenschaft. Stellt man nämlich die Rückkopplungsbedingungen durch die an den Gittern der Röhren 18 und i9 liegenden Spannungen so ein, daß beide Schwingungen f1 und f2 ungefähr gleichberechtigt an das Gitter der Schwingröhre gelangen, so wird die Schwingung mit der Frequenz f1 anschwingen, wenn ihre Amplitude nur eine Kleinigkeit größer ist als die andere. Sie erzeugt an dem Gitterableitwiderstand der Schwingröhre 17 eine negative Gittervorspannung, welche die Rückkopplungsbedingung für die andere Frequenz f2 noch weiter verschlechtert. Daher kann die andere Frequenz f2 erst dann anschwingen, wenn an die zugehörige Steuerröhre eine positive Gitterspannung gelegt wird, nachdem vorher die positive Gittervorspannung an der ersten Steuerröhre verschwunden ist, so daß an dieser nur die am Kathodenwiderstand W erzeugte negative Gittervorspannung steht. Die in den Schwingungskreisen 20 und 21 auftretenden Schwingungszüge der Frequenzen f 1 und f2 werden in den Gleichrichtern 22, 23 gleichgerichtet und dann über die Einströmungswiderstände 24 und 25 dem Kondensator 8 zugeführt. Dieser Kondensator 8 liegt wiederum am Gitter der Blindwiderstandsröhre, was in Abb. 7 durch den Pfeil 26 angedeutet ist.
Diese Schaltung erfährt durch das in Abb. 8 dargestellte Ausführungsbeispiel noch eine gewisse Vereinfachung. Hierbei wird von einer Multivibratorschaltung Gebrauch gemacht. Ein Multivibrator stellt bekanntlich eine Kippschaltung dar, bei der durch entsprechende Dimensionierung der RC-Glieder abwechselnd das eine oder andere Rohr durchlässig wird. Dieser Effekt wird bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Abb. 8 in der Weise ausgenutzt, daß den Gittern der beiden Multivibratorröhren die am Ausgang des Regelspannungserzeugers liegende Spannung zugeführt wird. Die beiden Röhren werden daher in einem Rhythmus abwechselnd durchlässig, dessen zeitlicher Verlauf von der Regelspannung abhängt und daher den Diagrammen der Abb. 2 bis 4 entspricht. Da die beiden Röhren sich außerdem jede für sich in einer Hochfrequenzschwingschaltung befinden, geben sie im eingetasteten Zustand jeweils eine Hochfrequenzschwingung ab. Wählt man das bei Abb. 7 bereits angegebene Beispiel, wonach der eine Schwingungskreis 29 auf f 1 und der andere, 3o, auf f 2 abgestimmt sein soll, so wird man abwechselnd hochfrequente Schwingungszüge dieser Frequenzen erhalten. Diese Schwingungszüge werden in den Gleichrichtern 31 und 32 gleichgerichtet und die Gleichstromkomponenten über die Einströmungswiderstände 33 und 34 dem Kondensator 8 zugeführt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Nachstimmschaltung zur selbsttätigen Einregelung der Frequenz eines Schwingungskreises auf eine Sollfrequenz mit Hilfe einer von einem Regelspannungserzeuger gesteuerten, vorzugsweise als Blindwiderstand wirkenden Impedanzröhre, dadurch gekennzeichnet, daß in den Steuereingang der Impedanzröhre ein Kondensator eingeschaltet ist, dessen jeweilige Ladung bestimmt ist einerseits durch eine vorzugsweise niederfrequente Wechselspannung und andererseits durch die dieser Wechselspannung überlagerte, im Ausgang des Regelspannungserzeugers auftretende Gleichspannung.
2. Nashstimmschaltung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladung des Kondensators über den Kontakt eines Relaiserfolgt, und daß zwei getrennten Wicklungen dieses Relais einerseits die Wechselspannung und andererseits die am Ausgang des Regelspannungserzeugers stehende Gleichspannung zugeführt werden.
3. Nachstimmschaltung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladung des Kondensators durch Gleichstromimpulse erfolgt, die auf folgende Weise gewonnen werden: i. Der am Ausgang des Regelspannungserzeugers auftretenden Gleichspannung wird eine Wechselspannung von vorzugsweise niederer Frequenz, z. B. 3o Hz, überlagert; z. diese resultierende Spannung steuert ein Schwingrohr in der Weise, daß es jeweils während des positiven Teiles der Spannung in einer Frequenz (f,) und während des negativen Teiles der Spannung in einer Frequenz (f2) schwingt; 3. die einzelnen Schwingungszüge werden getrennt gleichgerichtet und mit verschiedener Polarität dem Kondensator zugeführt. .
4. Nachstimmschaltung nach Anspruch 3, da- durch gekennzeichnet, daß das Schwingrohr zwei Rückkopplungswege besitzt, daß diese beiden Wege je einen auf die Frequenz (f1) und auf die Frequenz (f2) abgestimmten Schwingungskreis und je eine Röhre enthalten und daß diese beiden Röhren durch Anlegen der resultierenden Span- nung periodisch abwechselnd leitend gemacht werden und so geschaltet sind, daß sie sich infolge der am Gitterahleitwiderstand der Schwingröhre entstehenden negativen Gitter- Spannung gegenseitig sperren. 5. Nachstimmschaltung nach Anspruch i, da- durch gekennzeichnet, daß die Ladung des Kon- densators durch Gleichstromimpulse erfolgt, die auf folgende Weise gewonnen werden: Die am Ausgang des Regelspannungserzeugers auf- tretende Gleichspannung wird den Gittern einer Multivibratorschaltung zugeführt, deren jede Röhre sich in Schwingschaltung befindet. Die gewonnenen Schwingungsimpulse werden ge- trennt gleichgerichtet und mit verschiedener Polarität dem Kondensator zugeführt.