DE863222C - Pull-along process for control tone generators for synchronization devices - Google Patents
Pull-along process for control tone generators for synchronization devicesInfo
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Description
Mitziehverfahren bei Steuertonerzeugern für Gleichlaufeinrichtungen Zahlreiche Aufgaben der Übertragungstechnik und insbesondere des Meßwesens erfordern die Aufrechterhaltung einer hohen Frequenzübereinstimmung zwischen zwei oder mehreren Steuertonerzeugern für Gleichlaufeinrichtungen, die an verschiedenen. Orten unter wechselnden Bedingungen einwandfrei zusammen arbeiten sollen. Es ist bekannt, daß man zur Erzielung derartig hoher Genauigkeiten Stimmgabel- oder Quarzanordnungen verwendet, die bei geeignetem Aufbau und entsprechenden Wärmeschutzvorkehrungen an sich eine hohe Frequenzgenaui,gkeit aufweisen. Der hierfür erforderliche Aufwand steigt aber sehr schnell, wenn diese Übereinstimmung über längere Zeiträume, beispielsweise über ganze Tage, verlangt wird. Die Aufgabenstellung kann z. B. folgendermaßen lauten: Laufzeitmeßreihen von je 5 Minuten Dauer sollen zu verschiedenen Tageszeiten vorgenommen werden. Die Meßeinrichtungen an beiden Leitungsenden sollen jederzeit ohne Nachstellung der Gleichlaufeinrichtungen aufnahmebereit sein. Die zulässige Verstimmung innerhalb 24 Stunden soll kleiner als 1/2 ms sein. Dies erfordert Einrichtungen mit einer Frequenzübereinstimmung von 5,8o ' Io-9. Würde man dagegen die gleiche Verstimmung lediglich für 1/2 Stunde zulassen, so bedeutet dies -nur eine Genauigkeit von 2,8o - io-7. Legt man weiter eine Temperaturkonstante in der Größe von io-5 zugrunde; so müßte man im ersten Fall auf 1/ooo° .genau regeln, dagegen im zweiten Fall nur auf 111ö°. Aus diesen nur als Vergleichswerte anzusprechenden Zahlenangaben folgt, daß allein die Dauer der ständigen Betriebsbereitschaft etwa zwei Zehnerpotenzen mehr an Frequenzgenauigkeit der Einrichtungen und dementsprechen-,den Aufwand technischer Mittel erfordert, obgleich in den 2q. Stunden -die Gesamtsumme .der reinen Meßzeiten z. B. nur etwa 6 X 5 = 30 Min.. beträgt und daher mit einer Einrichtung entsprechend einfacheren Aufwandes auszukommen wäre; wenn der Fortgang der Verstimmung in den Arbeitspausen unterbunden wird.Pull-along method in control tone generators for synchronous devices Numerous tasks in transmission technology and in particular metrology require the maintenance of a high frequency match between two or more control tone generators for synchronous devices that are connected to different. Places should work perfectly together under changing conditions. It is known that tuning fork or quartz arrangements are used to achieve such high accuracies, which, with a suitable structure and appropriate thermal protection measures, have a high frequency accuracy. The effort required for this increases very quickly, however, if this correspondence is required over longer periods of time, for example over entire days. The task can be, for. B. read as follows: Runtime measurement series of 5 minutes each should be carried out at different times of the day. The measuring devices at both ends of the line should be ready for recording at any time without having to readjust the synchronizing devices. The permissible detuning within 24 hours should be less than 1/2 ms. This requires facilities with a frequency match of 5.8o 'Io-9. If, on the other hand, the same detuning would only be allowed for 1/2 hour, this would mean -only an accuracy of 2.8o - io-7. If one also takes a temperature constant of the order of io-5 as a basis; so in the first case one would have to regulate to 1 / ooo °, in the second case only to 111 °. From these figures, which are only to be used as comparative values, it follows that the duration of constant operational readiness alone requires about two powers of ten more in frequency accuracy of the devices and, accordingly, the expenditure of technical means, although in the 2q. Hours - the total of the pure measurement times, e.g. B. is only about 6 X 5 = 30 min .. and would therefore be able to manage with a device correspondingly simpler; if the continuation of the disgruntlement is prevented during work breaks.
Die Erfindung vermeidet diesen Nachteil dadurch, daß die Frequenzübereinstimmung der Steuertongeneratoren nur nach der Gesamtsumme der reinen Arbeitszeiten bemessen wird und dag die verhältnismäßig viel größeren Arbeitspausen, die wegen der Forderung einer ständigen Betriebsbereitschaft etwa das Hundertfache an nicht ausgenutzter Frequenzübereinstimmung mit entsprechendem technischem Aufwand erfordern, durch Mitziehen der Steuertongeneratoren überbrückt werden, wozu der in den Betriebspausen sowieso: freie Übertragungsweg ausgenutzt wird.The invention avoids this disadvantage in that the frequency coincidence of the control tone generators are only measured according to the total amount of the pure working hours will and dag the relatively much larger work breaks that are due to the demand a constant operational readiness about a hundred times more unused Require frequency agreement with corresponding technical effort Dragging of the control tone generators can be bridged, including the one during breaks in operation anyway: free transmission path is used.
Die Erfindung vermeidet weiter den Nachteil unausgenutzten Mehraufwandes dadurch, daß die Steuertonerzeuger auf den mittleren Zustandsunterschied für die Gesamtdauer der Betriebsbereitschaft bei der Inbetriebnahme eingestellt werden.The invention further avoids the disadvantage of unused additional expenditure in that the control tone generator is based on the mean state difference for the The total duration of operational readiness can be set during commissioning.
Bei der Erfindung erfolgt der Ausgleich der Zustandsunterschiede beider Steuertonerzeuger im frei schwebenden, d. h. nicht mitgezogenen Zustand mit Hilfe einer schreibenden Anzeigevorrichtung, welche die erhaltenen Schwebungen aufzeichnet, die zum Auswiegen der Steuertonerzeuger benutzt werden.In the case of the invention, the differences in state between the two control tone generators are compensated for in the free-floating, i.e. H. not drawn state with the help of a writing display device, which records the beats obtained, which are used for weighing the control tone generator.
Bei der Erfindung werden weiter die zu erwartenden Zustandsänderungen während der Gesamtdauer der Betriebsbereitschaft- dadurch ausgeglichen, daß die vorzunehmenden Einstellungen der Steuertonerzeuger einmal im Prüffeld ermittelt und in Form von Eichwerten festgelegt werden, aus welchen sich dann nach -den vorauszusehenden Betriebsbedingungen der Mittelwert für die Einstellung entnehmen läßt.In the case of the invention, the changes in state to be expected are also used during the total period of operational readiness balanced by the fact that the The settings to be made for the control tone generator are determined once in the test field and are determined in the form of calibration values, from which they can then be foreseen Operating conditions, the mean value for the setting can be found.
Der Vorteil der Erfindung bleibt auch dann erhalten, wenn die Steuertonerzeuger .durch Wärmekompensation (negative Temperaturkoeffizienten) der Schwingsysteme und sorgfältige Auswahl derselben in befug auf Gleichheit des Materials, selbsttätige Wärmegleichhaltung u. dgl. ähnliche Maßnahmen eine extrem hochgetriebene Abstimmung aufweisen, da- über die an sich vorhandene Konstanz hinaus durch zeitweises Mitziehen und Hatbiereng der Restunterschiede fast stets. eine Steigerung um etwa zwei Zehnerpotenzen und mehr zu erzielen sein wird.The advantage of the invention is also retained when the control tone generator .by heat compensation (negative temperature coefficients) of the oscillating systems and careful selection of the same in authority for equality of material, self-acting Heat equilibrium and the like. Similar measures require an extremely high level of coordination have, in addition to the inherent constancy due to occasional pulling along and Hatberng the residual differences almost always. an increase of about two powers of ten and more will be achieved.
Eine Ausführungsform- der erfindungsgemäßen Anordnung zeigt Abb. i. Der, Ausgang des Steuertonerzeugers i (Stimmgabel- oder Quarzsummer) ist an den Mittelpunkt einer Brückenschaltung 2 gelegt, deren Brückenzweige aus den Wicklungen des Brückenübertragers, aus der angeschalteten Übertragungsleitung 3 und einer einstellbaren Nachbildung q. bestehen. Die Steuerfrequenz wird über die Schaltkontakte 5 während der großen Arbeitspausen an den dann freien Übertragungsweg 3 geschaltet und selbsttätig während der reinen Arbeits- oder Meßzeiten z. B. durch Umlegen des Meßscbalters, Abnehmen des Hörers der Meßeinrichteng od. dgl. von der Leitung abgetrennt und auf einen' Ersatzwiderstand 6 geschaltet. Die Zweitwicklung des Brückenübertragers ist hinter einem Siebkreis, 7 durch einen regelbaren hochohmigen Kopplungsweg 8 mit dem Schwingsystem 13 und gleichzeitig über .den Verstärker 9 mit der Anzeigevorrichtung io verbunden. Der Kopplungsweg besitzt Auftrennkontakte i i mit einem Ersatzwiderstand 12, der im aufgetrennten Zustand, Schalter auf Abstimmung, die Zusatzbelastung für das kochempfindliche Schwingsystem 13 nachbildet. Ein Kopplungswechsler 14 dient zur Phasendrehung der -rückgekoppelten Schwingung um i8o°. Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende: An den Enden des Übertragungsweges bestehen Pegelunterschiede des abgehenden und des vom andern Ende ankommenden Steuertones, die von der Dämpfung des Übertragungsweges abhängen und bis zu q. Neper betragen können. Die regelbare Brückenschaltung ermöglicht es, die Pegelunterschiede vor dem Kopplungsweg durch Änderung der Nachbildung q. auszugleichen, damit die erhaltenen Schwebungen die Anzeigevorrichtung gut aussteuern. Gleichzeitig kann hierdurch eine Feineinstellung des Kopplungsgrades vorgenommen werden, nachdem die Grobeinstellungen mit den Vorwiderständen des Kopplungsweges 8 erfolgt sind. Um Beeinflussungen des kochempfindlichen Schwingsystems bei wiederholten Entkopplungen sehr klein zu halten, wird diese so lose gewählt, d'aß je nach dem Unterschied der mehr oder weniger periodischen Zustandsänderungen der Steuertonerzeuger .im Verlauf eines Tages ein einwandfreies Mitziehen in den Arbeitspausen gewährleistet ist. Wenn der Schalter ii auf Abstimmung gelegt wird, erfolgt das Auswiegen. der Schwingsysteme auf den gerade bestehenden Zustandsunterschied mit der Feinabstimmung des Steuertonerzeugers, je nachdem ob Minuten, io-Minuten- oder längere Schwebungen angezeigt werden. Zur richtigen Aussteuerung des Stromschreibers wird die Taste 15 gezogen und damit der abgehende eigene Steuerton abgeschaltet. Dann wird mit dem Verstärker 9 .der ankommende Steuerton so eingestellt, daß der Zeiger der Anzeigevorrichtung etwa die Mitte des Ablesebereiches einnimmt. Nun wird - durch die Taste 15` der Steuertonerzeuger am fernen Endeabgeschaltet : und die eigene Nachbildung q. so eingestellt, daß die Ablesung etwa ± 5o o/o des vorher eingestellten Ausschlages beträgt. Sobald jetzt der ferne Steuertonerzeuger wieder angeschaltet wird, entstehen Schwvebungen. Mit der -Feineinstellung. des Steuertonerzeugers- i wird-jetzt-so lange nachgestellt, bis eine Schwebungsdauer erreicht ist, die etwa der in Frage kommenden Gesamtsumme der Arbeitszeiten im Laufe eines -Tages entspricht. Nunmehr wird der zu erwartende Gesamtunterschied der Zustandsänderungen im Laufe eines Tages in der Feineinstellung gemittelt und hierdurch berücksichtigt.An embodiment of the arrangement according to the invention is shown in Fig. I. The output of the control tone generator i (tuning fork or quartz buzzer) is connected to the Center of a bridge circuit 2 placed, the bridge branches from the windings of the bridge transformer, from the connected transmission line 3 and an adjustable one Replica q. exist. The control frequency is via the switching contacts 5 during of the large work breaks switched to the then free transmission path 3 and automatically during the pure working or measuring times z. B. by flipping the measuring switch, Removing the handset of the measuring device or the like. Disconnected from the line and open an 'equivalent resistor 6 switched. The secondary winding of the bridge transformer is behind a sieve circuit, 7 by a controllable high-resistance coupling path 8 with the oscillation system 13 and at the same time via .the amplifier 9 with the display device io connected. The coupling path has separation contacts i i with an equivalent resistor 12, which in the disconnected state, switch on vote, the additional burden for the boil-sensitive oscillating system 13 simulates. A coupling changer 14 is used for phase rotation of the feedback-fed oscillation by 180 °. How the The arrangement is as follows: There are level differences at the ends of the transmission path of the outgoing and the incoming control tone from the other end, caused by the attenuation depend on the transmission path and up to q. Neper can be. The adjustable Bridge circuit enables the level differences before the coupling path through Modification of the replica q. to compensate for the beats received Control the display device well. At the same time, this allows fine adjustment the degree of coupling can be made after the rough settings with the series resistors of the coupling path 8 have taken place. About influencing the boiling-sensitive oscillation system to keep it very small in the case of repeated decoupling, this is chosen so loosely that d'ass depending on the difference in the more or less periodic changes of state the control tone generator Work breaks is guaranteed. If switch ii is put on vote, the weighing takes place. of the oscillating systems to the current difference in state with the fine-tuning of the control tone generator, depending on whether minutes, io-minute or longer beats are displayed. For correct control of the current recorder the button 15 is pulled and thus the outgoing own control tone is switched off. Then the incoming control tone is set with the amplifier 9 so that the Pointer of the display device occupies approximately the middle of the reading area. Well will - the control tone generator is switched off at the far end by pressing key 15`: and the own replica q. adjusted so that the reading is about ± 5o o / o that previously set deflection. As soon as the remote control tone generator is back is switched on, vibrations arise. With the fine adjustment. of Control tone generator-i is-now-readjusted until a beat duration is reached, which is approximately the total number of working hours in question in the course corresponds to one day. The total difference to be expected in the state changes is now averaged over the course of a day in the fine adjustment and thereby taken into account.
Nachdem der Schalter 11 auf Mitziehen geschaltet und mit dem Kopplungswechsler die richtige Phasenlage festgestellt worden ist, bei der ein einwandfreies Mitziehen erfolgt (Schwebungen der Anzeigevorrichtung gehen in eine gerade Linie über), wird die Kopplung so lose gewählt, däß das Mitziehen noch gerade aufrechterhalten bleibt. Wie bereits erwähnt, kann die Kopplung um so loser gewählt werden, je höher die Eigenkonstanz der Steuertonerzeuger liegt und je besser vorher die Schwingsysteme ausgewogen worden sind.After the switch 11 is switched to pull along and with the coupling changer the correct phase position has been determined, with which a perfect pull-along occurs (beats of the display device merge into a straight line), becomes the coupling chosen so loosely that the dragging is just maintained. As already mentioned, the higher the coupling, the looser it can be The inherent constancy of the control tone generator lies and the better the vibration systems beforehand have been balanced.
Die beschriebene Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung ist in bezug auf die Art des Übertragungsweges, zunächst nicht uneingeschränkt anwendbar. Sie versagt für Übertragungswege, die ganz oder teilweise aus Trägerfrequenzabschnitten mit unterdrücktem Träger aufgebaut sind. Die Trägerabweichungen von Trägerfrequenzsystemen liegen etwa in der Größenordnung Jo-3 ... zo--4, sind also 1o ooo bis ioo ooo und mehr mal größer als die zulässigen Abweichungen der Steuertonerzeuger. Diese zunächst nachteilige Einschränkung in der Anwendung. des Mitziehverfahrens wird durch eine Erweiterung des Erfindungsgedankens in einer Ausführungsform nach Abb. 2 beseitigt. Die Anordnung ist um den Schwingkreis 16, den Modelungssatz 17, auf der Sendeseite um den Trägersummer 18 und auf der Empfangsseite um den Verstärker 19- erweitert worden. Die Erweiterung des Erfindungsgedankens besteht darin, daß zum Mitziehen der Steuerton nicht unmittelbar, sondern nur- mittelbar als Frequenzunterschied zweier oder mehrerer Frequenzen übertragen wird, der stets phasengetreu erhalten bleibt, wenn auch die Einzelfrequenzen denTrägerabweichungen der Trägerfrequenzabschnitte gleichmäßig folgen.The described embodiment of the arrangement according to the invention is with regard to the type of transmission path, initially not fully applicable. It fails for transmission paths that consist entirely or in part of carrier frequency sections are constructed with suppressed carrier. The carrier deviations of carrier frequency systems are in the order of magnitude Jo-3 ... zo - 4, i.e. 1o ooo to ioo ooo and more times greater than the permissible deviations of the control tone generator. This first disadvantageous restriction in application. of the pull-along procedure is supported by a Extension of the inventive concept in an embodiment according to Fig. 2 eliminated. The arrangement is around the resonant circuit 16, the modeling set 17, on the transmitter side by the carrier buzzer 18 and on the receiving side by the amplifier 19- been. The expansion of the inventive idea is that to pull along the control tone not directly, but only indirectly as a frequency difference two or more frequencies is transmitted, which is always received in phase remains, even if the individual frequencies correspond to the carrier deviations of the carrier frequency sections follow evenly.
Die Wirkungsweise der Anordnung --iri--Abb: 2-ist folgende: Der abgehende
Steuerton f aus der Brückenschaltung 2 wird durch den Mod'elungssatz 17 mit dem
Trägererzeuger 18 und der Trägerfrequenz f 1 in die Frequenzen
f 1- f und f 1 + f verwandelt und gemeinsam mit dem besonders gekoppelten
Träger f1 über die Schaltkontakte 5 auf die Leitung gegeben. Bei einer Trägerabweichung
im Übertragungsweg um d f werden alle drei Frequenzen um den gleichen Betrag
in die Frequenzen (f 1- f +d f ), (f 1 + d f ), (f 1 + f +
d f) geändert. Ihr Unterschied (fl+df) - (fl-f+df) = (fl+f
+,J f) - (f l + d f) = f bleibt aber unabhängig von
-4f stets erhalten. Am Empfangsende werden. alle drei Frequenzen durch den Verstärker
i9 gemeinsam verstärkt und gleichzeitig als Signal- und als Trägerfrequenzen auf
den Modelungssatz 17 geschaltet. Das, entstehende Frequenzgemisch setzt sich; wenn
man von Frequenzbildungen höherer Ordnung absieht, aus folgenden Frequenzen zusammen:
I x (2f1 + 2 d f + 2 f), 2 x (2f1 + 2,d f + A 3 x (2 f1 + 2 d A 2 x (2f1 +2d f-- f), I x (2f1 +2df-2f), Zx(+2f),4x+f, In diesem Frequenzgemisch ist die Frequenz f anteilig am größten (4 X). Sie wird zu beiden Seiten der Brückenschaltung 2 durch die auf f abgestimmten Siebmittel 7 und 16 herausgesiebt. Die weitere Wirkungsweise der Anordnung in bezug auf Auswiegen und Mitziehen erfolgt ,dann in der gleichen Weise wie in der bereits beschriebenen-Anordnung nach Abb. 1.I x (2f1 + 2 d f + 2 f), 2 x (2f1 + 2, d f + A 3 x (2 f1 + 2 d A 2 x (2f1 + 2d f-- f), I x (2f1 + 2df-2f), Zx (+ 2f), 4x + f, In this frequency mixture, the frequency f is proportionally the greatest (4 X). It is screened out on both sides of the bridge circuit 2 by the filter means 7 and 16 that are matched to f further mode of operation of the arrangement with regard to weighing and pulling takes place, then in the same way as in the arrangement according to Fig. 1 already described.
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