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Frequenzvergleichseinrichtung ln der Praxis besteht ein Bedürfnis
nach einer Vorrichtung, die eine sich mit dem Vorzeichen eines relativ kleinenFrequenzunterschiedszwischen
einer beliebigen Wechselspannung und einer impulsförmigen Spannung oder einer höheren
Harmonischen derselben, z. B. der hundertsten höheren Harmonischen ändernde Anzeigespannung
liefert. Eine solche Frequenzvergleichseinrichtung kann besonders vorteilhaft fürFrequenzmeß-
oder-regelzweckc verwendet werden.
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Die Erfindung beabsichtigt einfache Mittel zu schaffen, durch die
eine solche Anzeigespannung erzeugt wird, wenn die vorstehend erwähnte Wechselspannung
einen sägezahnförmigen Verlauf hat. Wie nachstehend näher erläutert wird, kann die
Vorrichtung gemäß der Erfindung auch verwendet werden, wenn die erwähnte Wechselspannung
z. B. sinusförmig ist, und zwar durch vorlierige Umwandlung der sinusförmigen Spannung
in -eine Sägezahrispannung, was auf verschiedene, an sich bekannte Weise möglich
ist.
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Die Frequerizvergleichseinrichtung gemäß der Erfindung ist gekennzeichnet
durch die Reihenschaltung von Mitteln zur Erzeugung einer sägezahnförmigen S(#hwebungsspannung
der anzuzeigenden Unterschiedsfrequenz und eines differenzierenden Netzwerks, dessen
Ausgangskreis die Anzeigespannung entnommen wird.
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Die erwähnten Mittel zur Erzeugung der sägezahnförmigen Schwebungsspannung
können aus an
sich aus fler Nachrichtenübertragungstechnik für Impulsphasendemodulation
mit Bezug auf eine Sägezahnspannung bekannten Vorrichtungen bestehen, wie diese
z. B. in der belgischen Patentschrift 46859,9 beschrieben sind. Beispielsweise
kann ein Impulsmodulator zur Amplitudenmodulation der Impulse mit der Sägezahnspannung
mit einem darauffolgenden, vorzugsweise einen Teil eines Scheitelspannungsdetektors
bildenden Tiefpaß für die amplitudenmodulierten Impulse verwendet werden.
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Nach einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens ergibt sich eine
Anzeigegleichspannung mit einer von dem Vorzeichen des Frequenzunterschieds abhängigen
Polarität als Ausgangsspannung eines an das differenzierende Netzwerk angeschlossenen
Gegentaktscheitelspannungsdetektors.
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An Hand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.
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Fig. i stellt das Blockschaltbild einer Einrichtung gemäß der Erfindun
dar, deren Wirkungsweise an Hand der in den Fig. 2 bis 5 dargestellten Spannungszeitdiagramme
erläutert wird; Fig. 6 ist ein Detailschaltbild einer vorteilhaften Ausführungsform
des Erfindungsgegenstandes, und Fi-. 7 stellt ein Spannungszeitdiagramm zur
Erläuterung eines einfachen Verfahrens zur Umwandlung einer sinusförtnigen in eine
sägezahnförmige Spannung dar, wie es nach Fig. 6 durchgeführt wird.
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In Fig. i bezeichnet i einen Oszillator, der eine sinusförmige Spannung
liefert und bei dem die Abweichung der Frequenz dieser Spannung gegenüber der Frequenz
einer Komponente aus dem Spektrum einer von einem Oszillator 2 gelieferten, irnpulsförmigen
Spannung ihrem Vorzeichen entsprechend angezeigt werden soll.
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Die sinusförmige Spannung des Oszillators I wird zurfi Synchronisieren
eines SägezahngeneratOrS 9 verwendet, dessen Ausgangsspannung als -Modulationsspannung
einem Irnpulsmodulator 3
zur Amplitudenmodulation der dem Impulsgenerator
2 entnommenen Impulse zugeführt wird.
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In den Fig. 2 a und 2 b sind die dem Impulsmodtilator
3 zugeführten sägezahnförmigen und irnpulsförr#ii-Lln Spannungen dargestellt.
Der Einfachheit halber wurde dabei angenommen, daß die Grundfrequenz,en beider Spannungen
nahezu übereinstimmen.
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In Fi-. 2 C sind die dem Ausgangskreis der Mischstufe
3 entnommenen, amplitudenmodulierten Impulse dargestellt. Es ist daraus ersichtlich,
daß die Umhüllende der modulierten Impulse einen sägezahnförmigen Verlauf aufweist,
wobei die Frequenz dieser sägezabnförmigen Schwebungsspannung dem Untersc#hied der
Grundfrequenz-en der der Mischstufü 3 zugeführten sägezahn- und impulsförmigen
Spannungen entspricht. Obiger Fffekt wird immer erzielt, wenn der Frenuenzunterschied
zwischen der sägezahriförtni:gen ,Spannung und der impulsförmigen Spannung oder
den Harmonischen verhältnismäßig klein ist. Die Irnpulswiederholungsf requenz der
in Fig. 2 b dargestellten Impulse ist etwas kleiner als die Grundfrequeriz
der in Fig. 2 a dargestellten, sägezahnförmigen Spannung, wodurch die Umhüllende
der modulierten Impulse, wie Sie in Fi-. 2 c dargestellt ist, hinsichtlich ihrer
Form der sägezahnförmigen Spannung nach Fig. 2 a entspricht.
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An Hand der Fig. 3 a bis 3 c wird auseinandergesetzt,
wie die \erhältnisse liegen, wenn die Impulswiederholungsfrequenz oder eine höhere
Harmonische derselben etwas höher als die Frequenz der sägezahnförmigen Ein,-angsspannung
der MischstUfe 3 ist. Die in Fig. 3 b dargestellte impulsförrnige
Spannung weist eine solche Wiederholungsfrequenz auf, (laß der doppelte Wert derseliben
etwas höher als die Frequenz der sägezahnförmigen Spannung nach Fig. 3 a
ist. Es soll betont werden, daß Vorstehendes und Nachstehendes auch für höhere Harmonische
und bei hinreichend l#urzer Impillsdatier sogar für besonders hohe Harmonische,
z. 13. die 25oste der Impulswiederholungsfrequenz zutrifft.
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Durch Mischtin (1-,-r in den Fi-. 3 a und 3 b dar-9
gestellten Spannungen entstehen amplitudentnodulicrte Impulse, denun Uinhüllende
einen sägezahnförniigen Verlauf mit einer Frequenz aufweist, die dem Freqtlenztiiitcrscliie(1
zwischen der Sägezahnspannung nach Fig. 3 2t und der ersten Harrnonischen
der imptilsföriiiigen Spannung nach Fil-. 3 b entspricht. Die Forni der sägezahnförrnigen
Schwebungsspannung nach Fig. 3 c weicht jedoch von der der sägezahnförmigen
Schwebungsspannung nach Fig. 2 c ab, da das #'()rzüiclien des Frequenzunterschieds
der der MischstUfe 3 zugeführten Spannungen jetzt entgegengesetzt ist. Bei
den in Fit,- 3
dargestellten Frectticiiz\-erli,#IttiiIssen entsteht
eine sä-ezahnförmige Schwebungsspannung, die das Spiegelbild (gegenüber der Or(Iiiiate)
derjenigen nach Fig. 2C ist.
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In den Fig. 4 a und _5 a sind die sägezahnförmigen Schwebungssparinungen
entsprechend den Fig. 2 C und 3 c in verkleinertem Zeitmaßstab dargestellt,
wobei angenommen wurde, daß durch Glättung unter Zuhilfenahme eines auf die Mischstufe
3 folgenden Tiefpasses 4 die Impulswiederholungsfrequenz und höhere Harmonische
derselben aus der SchNvebungsspannung entfernt werden.
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Durch Differenzierung der in den Fig. 4 a und 5 a dargestellten
Schwebungsspannungen unter Zu-Z, hilfenahme eines differenzierenden Netzwerks
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entstehen in dem einen Fall negative und in dem anderen Fall positive Inipulsc
von der in den Fig. 4 b und 5 b dargestellten Art, die infolge ihrer Polarität
das Vorzeichen des angestrebten Frequenzuliterschieds anzeigen.
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Diese Anzeigespannung wird gemäß Fig. i einem die Polarität der Impulse
anzeigenden Anzeiger 6 zugeführt. Es ist außerdem ersichtlich, daß die erzeugte
Anzeigespanming, z. B. nach Gicichrichtung unter Zuhilfenahme eines DetektOrs
7, zur Regelung der Größe einer mit dem frequenzbestimmenden Kreis des Oszillators
i zur selbsttätigen Korrektion derOszillatorfrequenz auf
die liiil)tils#N-1e(1,urlioltlii"sfre(Itienz
oder eine höhere Z,
Harnionisclie derselben gekoppelte steuerbare Reak-taiiz
8 benutzt werden kann.
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In Fi-. 6 ist ein Detailsclialtbild einer Frequenznach der
F, rfindun- dar-estellt.
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In dieser Figur bezeichnen wieder die Bezugsziffern i tind 2 einen
Oszillator für eine sinusförmige Spannung bzw. einen Oszillator für eine impulsförinige
Spannung. Die dem Oszillator i entnommen- sintisförmige Spannung wird einern
1 Tnifortner o zur Erzeii,-ung einer sägezahnförmi-#(Zen zugefülirt. der
ans einem Transforinator ro ti iid ei nein an.-Cschlossenen Einphasengleichrichter
i i init einem von einem Glättungsk-oii(leii,;atoi- 12 überbrück-ten Atisgangswiderstand
13 bestellt.
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Die Zuitk-()iistaiit-u des Glättungsfilters 12, 13 ist
Meiner hviiiessen als eine einzige Periode der zugefülirtun, sliiiisfhriiii,#(,ii
Spannung, wodurch auf die ili Vi','. 7 Weise aus der sinusförmigün Spannung
a die gestriclielt dargestellte, 7) entsteht.
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Die Sägezalinspannung, die dem Umformer 9
entnommen wird, und
die Inipulsspannung des Oszillators 2 #Nerden einer als Mischröhre verwendeteil
1)c"to(lc 14 ztl,#'cfülirt, die normalerweise durch eine starke negative
Gittervorspannung am ersten Stetier,zittcr gesperrt ist. Diese Vorsparmung wird
einem SI)aiiiiiingsteilcr entnommcn, der aus einem ,3 einer nicht dargestellten
mit der 1)Iti",k-lemtiie i Ano(Ictispannungsquelle verbundenen Widerstand j6 und
K,-itlio(Icnwiderstäildcii 17 und 18 besteht. Die Pciitode r4 wird durch
die ihr zugeführten Impulse absatzwelise freigegeben und führt dabei ic\%"eils einen
der von dein Augeni)licl,sN#,-ert der dem zweiten Steuer-itter zugeführten
S'i'#,ezaliiispatitiung abhängig ist. Infolge-Z, dessen entstehen am #Ximdemviderstand
ig der Mischri#lire aiiil)Ilttidcnrnodtillurte Impulse von der in den Fig. -- c
und 3 c dargestellten Art. Die Ausgangsspannung der Mischstufe wird über
einen TiefpaG .4 (Grenzfrequenz entspricht z. B. dem halben Frequenzintervall aufeinanderfolgender
Komponenten ans dem Spek-trum der inipulsförmi-."en Spannung) mit Reihemviderständen
20 und Querl,oiidenSa.tOrCn 21 einem differenzierenden Netzwerk 5 init einem
Reihenkond-ensator 22 und einem Ausgangswiderstand23 zti#l"'c-fiilirt. An dics-cm
Ausgangswiderstand 23 treten in Abhängigkeit von dein Vorzeichen des Fre(Itienzunterschieds
der
zu vergleichenden Spannungen negative oder positive Spannungsimpulse von
der in den Fi-. 41) und _# 1) dargestellten Art auf. Diese Spannung wird
gemäß Fig. 6 einem Gegentaktscheitelspannungsdetektor 24 rnit gegeneinandergeschalteten
Aus,gangswiderständen 25, 26 zugeführt, wodurch -in denAusgangsklemmen27
des Gegentaktscheiteldetcktors eine negative oder positiveAnzeigegleichspannung
entsteht, und zwar in Abhängigkeit von dem anzuzelgenden Vorzeichen des erstrebten
Fr,uclticiiztiiit,erschi#eds. Diese Anzeigeggleichspannum# kann einem Gleichstrominstrument28
mit mittlerer 'Nallstellung zugeführt werden, an dem also das Vorzeichen des Frequenzunterschieds
ablesbar ist.
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l,'s ist ersichtlich, daß als differenzierendes Netz-\verl, für die
sägezahnförmige Schwebungsspanming niclit nur das dargestellte CR-Netzwerk, sondern
auch andere differenzierende Netzwerke verwendbar sind, z. B. ein aus einem Widerstand
und einer Selbstindtiktion bestehendes differenzierendes Netzwerk.
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Schließlich sei darauf hingewiesen, daß bei der in Fig.6 dargestellten
Ausführungsform das differenzierende Netzwerk5 und der Gegentaktscheitelspannungsdetektor
24 gewünschtenfalls dutch einen liochohmigen Widerstand Überbrückt werden können,
soweit es bedeutsam ist, beim Synchronismus der verglichenen Frequenzen eine von
der Pliasenbeziehung der verglichenen Spannungen abli,-*tii.,zi",e Ausgangsspannung
zu erzeugen, was besonders für Rügelzwecke wesentl,ich sein kann.