DE1001343B - Schaltungsanordnung zur Einstellung der Schwingungsfrequenz eines Oszillators - Google Patents

Description

Die Erfindung 1>ezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Einstellung der Schwingungsfrequenz eines Oszillators auf einen gewünschten Wert mittels einer selbsttätig gesteuerten Abstimmeinrichtung und einer die erzeugte Frequenz prüfenden und beim Bestehen einer Abweichung gegenüber der vorzugsweise wählbaren Senderfrequenz eine Steuerung der Abstimmeinrichtung in korrigierendem Sinne bewirkenden Steuereinrichtung. Die Anwendung der Erfindung ergibt besondere Vorteile bei der Fernsteuerung des Abstimmvorganges für einen Oszillator von einstellbarer Frequenz. Eine dazu erforderliche Anordnung wird durch die Erfindung vereinfacht und verbilligt und erlaubt die zuverlässige Einstellung des kontrollierten Oszillators auf eine Mehrzahl von vorbestimmten wählbaren Frequenzen innerhalb eines ausgedehnten Frequenzbereiches, wobei die gewählte Frequenz selbsttätig mit großer Genauigkeit auf dem gewünschten Wert gehalten wird, bis eine neue Einstellung auf eine andere Frequenz vorgenommen wird.

Zur Lösung der gleichen Aufgabe ist bereits eine Anordnung der angegebenen Art bekannt (USA.-Patentschrift 2 490 500), in welcher ein elektronischer Zähler dazu benutzt wird, eine Anzahl der von dem Oszillator ausgeführten Schwingungsperioden zu zählen und dadurch das Zeitintervall zu bestimmen, in welchem eine vorbestimmte Anzähl von Perioden abläuft, auf die der Zähler eingestellt ist. Nach jedem Ablauf einer solchen Anzahl von Perioden gibt der Zähler einen elektrischen Impuls ab. Die zeitlichen Abstände dieser Impulse entsprechen dem erwähnten, zu bestimmenden Zeitintervall und bilden ein Maß für die Dauer einer Periode, also für eine mit der Frequenz in reziprokem Zusammenhang stehende Größe. In entsprechender Weise wird auch von der Schwingung eines Normalfrequenzgenerators eine Impulsreine abgeleitet. Das Prinzip der bekannten Anordnung besteht nun darin, daß durch gewisse, dem Fachmann bekannte Schaltungsteile aus den beiden Impulsreihen eine resultierende Impulsreihe abgeleitet wird, welche je nachdem, ob der von dem zu regelnden Oszillator abgeleitete Impuls seiner Reihe früher oder später eintritt als der zugehörige Normalfrequenzimpuls, im ersten Fall einen positiven bzw. im zweiten Fall einen negativen Impuls enthält. Durch elektrische Integration der resultierenden Impulse wird eine in einem begrenzten Bereich des Frequenzfehlers diesem nach Richtung und Größe entsprechende Regelgröße gewonnen, welche auf den mit dem Frequenzfehler behafteten Oszillator in korrigierendem Sinne zur Einwirkung gebracht wird.

Ein wesentlicher Nachteil dieser bekannten Anordnung besteht darin, daß der Oszillator, dessen Frequenz geregelt werden soll, durch den Benutzer schon Schaltungsanordnung zur Einstellung
der Schwingungsfrequenz eines Oszillators

Anmelder:

Marconi's Wireless Telegraph
Company Limited, London

Vertreter: Dr.-Ing. B. Johannesson, Patentanwalt,
Hannover, Göttinger Chaussee 76

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 23. Dezember 1952 und 26. August 1953

Thomas Theodore Brown, Epping, Essex

(Großbritannien),
ist als Erfinder genannt worden

nahezu auf die gewünschte Frequenz eingestellt sein muß, damit die selbsttätige Regelung wirksam wird. Die Regelgröße steht mit dem positiven bzw. negativen Frequenzfehler nämlich über einen weiteren Bereich nicht in einem monotonen, sondern, in einem periodischen Zusammenhang. Alle Werte der Regelgröße wiederholen sich nach Überschreiten eines durch den Impulsabstand der erwähnten Reihen bestimmten Frequenzfehlers. Bei willkürlicher Anfangsverstimmung des zu kontrollierenden Oszillators kann daher durch Einstellen der gewünschten Frequenz am Zähler nicht ohne weiteres die selbsttätige Regelung in Wirkung gesetzt werden. Es ist dazu noch erforderlich, den Oszillator wenigstens grob auf die gewünschte Frequenz abzustimmen, so daß die von seiner Schwingung über den Zähler abgeleiteten Impulse schon annähernd den doppelten Abstand der von der Normalfrequenz abgeleiteten Impulse aufweisen. Die bekannte Anordnung ist daher für eine vollautomatische Abstimmung, besonders für eine Fernabstimmung, nicht ohne weiteres verwendbar.

Durch die Erfindung wird der erwähnte Nachteil der bekannten Anordnung vermieden. In einer Schaltungsanordnung zur Einstellung der Schwingungsfrequenz eines Oszillators auf einen gewünschten Wert mittels einer selbsttätig gesteuerten Abstimmeinrichtung und einer die erzeugte Frequenz prüfenden und beim Bestehen einer Abweichung gegenüber

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der vorzugsweise wählbaren Sollfrequenz eine Steuerung der Abstimmeinrichtung in korrigierendem Sinne bewirkenden Steuereinrichtung, in welcher zur Zählung einer Anzahl der von dem Oszillator ausgeführten Schwingungsperioden ein an sich bekannter elektronischer Zähler, vorzugsweise in dekadischer Stufung, vorgesehen ist und der Zähler während eines Zeitintervalls von vorgegebener Dauer wirksam gemacht, beispielsweise mit dem Oszillator in Verbindung gebracht wird, soll dazu erfindungsgemäß der Zähler derartig ausgebildet sein, daß das Zählergebnis als Änderung des elektrischen Zustandes eines bestimmten oder mehrerer bestimmter aus einer Mehr-

Ausgang des Zählers erscheinenden Zählergebnis und dem durch die Stellung des Schalters vorbezeichneten Ergebnis den Motor in solcher Weise betätigt, daß der Oszillator auf das Verschwinden der erwähnten Differenz eingestellt wird.

Zweckmäßigerweise wird die Schwingung des zu kontrollierenden Oszillators in eine feste Phasenlage gegenüber derjenigen des Hilfsoszillators gebracht. Dies kann beispielsweise dadurch bewirkt werden, daß ein von dem Hilfsoszillator synchronisierter Harmonischen-Generator vorgesehen ist, der innerhalb des Arbeitsfrequenzbereiches des zu kontrollierenden Oszillators ein Spektrum von Schwingungsfrequenzen im gegenseitigen Abstand der Frequenz des Hilfs-

iigenen Abstimmung nächstgelegenen mitgenommen wird. Zweckmäßiger

zahl elektrischer Ladungsträger festgehalten wird

und daß an die genannten Ladungsträger eine Ein- 15 Oszillators erzeugt und von dem eine diese Harmo-

richtung mit zwei im Fall ihrer Erregung die Ab- nischen enthaltende Spannung dem zu kontrollieren-

stimmeinrichtung in entgegengesetztem Sinne steuern- den Oszillator derartig zugeleitet wird, daß dieser von

den elektrischen Arbeitskreisen derartig angeschlossen der zu seiner

ist, daß bei zu großem Zählergebnis der die Oszillator- Harmonischen

frequenz erniedrigende, bei zu kleinem Zählergebnis 20 weise ist der Hilfsoszillator mit einer Kristallsteue-

der die Oszillatorfrequenz erhöhende Arbeitskreis rung versehen.

erregt wird. In einer vorteilhaften Anwendungsform der Er-Die Vorteile einer nach der Erfindung ausgebildeten findung enthält der Zähler eine Kaskadenschaltung Schaltungsanordnung ergeben sich zum Teil bereits dekadischer Zählrohre (dies sind bekanntlich durch die andersartige Verwendung des elektronischen 25 10-Stufen-Zählrohre, sogenannte Dekatrone). In dieser Zählers, der im Gegensatz zu der bekannten An- Kaskadenschaltung ist jeweils der erste Entladungsordnung nicht eine vorbestimmte Periodenzahl zählt pfad eines nachfolgenden Zählrohres mit dem letzten und als Ergebnis das für- den Ablauf dieser Perioden- Entladungspfad eines vorausgehenden Zählrohres verzähl erforderliche Zeitintervall feststellt, sondern der bunden, so daß bei der Verwendung lOstufiger Zähldie während eines vorbestimmten Zeitintervalls aus- 30 rohre jedes einzelne in einer dezimalen Stufung in geführte Anzahl von Perioden bestimmt. Bereits die
Über- oder Unterschreitung der gewünschten Schwingungszahl um eine gezählte Einheit löst die Regel

wirkung zur Korrektur der Schwingungszahl im

bezug auf das vorausgehende zählt.

In einer derartigen Anordnung mit mehreren den einzelnen Dezimalstellen zugeordneten Zählrohren besteht die auf die wählbaren Frequenzen einstellbare richtigen Sinne aus. Die Regelwirkung bleibt bis zu 35 Schalteranordnung (Frequenzwähler) aus einer entbeliebig großen Fehlern "erhalten, da die Regelgrößen sprechenden Anzahl von einzelnen Schaltern, von monoton mit den positiven und negativen Fehlern denen je einer mit einem zugehörigen Zählrohr zuverlaufende Größen sind und keine Umkehrpunkte sammenarbeitet. Jeder Schalter enthält eine der Zahl oder Mehrdeutigkeiten aufweisen. Die Schaltungs- von Entladungspfaden des zugehörigen Zählrohres anordnung nach der Erfindung läßt sich daher so aus- 4° entsprechende Anzahl von mit den Ausgangselektroden bilden, daß — unabhängig von der Größe des der Entladungspfade einzeln verbundenen Kontakten Fehlers — bei zu großem Zählergebnis immer der die und außerdem mindestens zwei weitere gleichlaufend Oszillatorfrequenz erniedrigende, bei zu kleinem Zahl- einstellbare, vorzugsweise segmentförmige Kontaktergebnis immer der die Oszillatorfrequenz erhöhende teile, von denen der eine diejenige Gruppe von Zähler-Arbeitskreis erregt wird. L^Tm dies zu erreichen, ist die 4-5 ausgängen mit einem Arbeitskreis verbindet, in die genannten Arbeitskreise enthaltende Einrichtung welcher eine Zustandsänderung bei zu kleinem Zählan die genannten, das Zählergebnis elektrisch fest- ergebnis eintritt, und der andere die entsprechende haltenden Ladungsträger angeschlossen. Verbindung zwischen dem anderen Arbeitskreis und

Die Erfindung soll vorzugsweise für die Fern- derjenigen Gruppe von Zählerausgängen herstellt, in abstimmung des kontrollierten Oszillators verwendet 5° welcher

werden. In einer Au sführungs form der Erfindung wird die Abstimmung des zu kontrollierenden Oszillators durch einen Motorantrieb bewirkt, und es ist eine Einrichtung vorgesehen, welche vom Ausgang des er-

sine Zustandsänderung bei zu großem Zählergebnis eintritt. Vorzugsweise enthält jeder Schalter auch noch einen dritten, gleichlaufend mit den beiden

erstgenannten einstellbaren Kontaktteil, über welchen eine Verbindung von einem bei richtigem Zählergebnis wähnten Oszillators eine Schwingungsfrequenz ab- 55 beeinflußten Zählerausgang zu einem dritten Arbeitslei tet, die in einem vorbestimmten, durch eine arithme- kreis hergestellt wird, der die steuernde Wirkung der tische Beziehung ausdrückbaren Verhältnis zu der
erzeugten Oszillatorfrequenz steht. Ferner ist ein vorzugsweise frequenzstabilisierter Hilfsoszillator vor

bei den anderen Arbeitskreise unterbricht.

Bei dieser Ausführungsform der Erfindung können die drei Arbeitskreise je ein Relais zum Einschalten

gesehen, von dessen Ausgangsschwingung ein Schalt- ^6o des die Abstimmittel des Oszillators bewegenden

organ gesteuert wird, welches die von der Oszillatorschwingung abgeleitete Schwingung für einen bestimmten Zeitabschnitt und in periodischer Wiederholung an den elektronischen Zähler anlegt. In Verbindung mit dem elektronischen Zähler ist ferner wenigstens ein einstellbarer Schalter vorgesehen, dessen einzelne Stellungen einer Mehrzahl von untereinander verschiedenen auswählbaren Frequenzen entsprechen, sowie eine weitere Schalteinrichtung, welche

Elektromotors in der einen oder anderen Richtung und ein weiteres Relais zum Außerbetriebsetzen des Motors im Fall der richtigen Abstimmung enthalten. DieErregungsspulen der drei Relais sind entsprechend an die erwähnten drei einstellbaren Kontaktteile der Schalter angeschlossen, wobei dasjenige Relais, welches an den das richtige Zählergebnis bezeichnenden Kontaktteil angeschlossen ist, im Fall seiner Erregung die Verbindungen aller drei Relaisspulen auf die drei

in Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem am 70 entsprechenden Kontaktteile des Schalters der nächst-

folgenden Zähldekade weiterschaltet. In dieser nächstfolgenden Zähldekade, welche gegenüber der vorausgehenden eine niedrigere Ordnungszahl (beispielsweise die Ordnungszahl der Hunderter-Gruppe, wenn die vorausgehende Zähldekade der Tausender-Gruppe angehörte) aufweist, wird beim Vorliegen eines in dieser Gruppe feststellbaren Fehlers über einen der beiden ersten Arbeitskreise die Steuerung der Abstimmeinrichtung in korrigierender Richtung in Funktion gesetzt, bis der Fehler kleiner als eine Zähleinheit dieser Gruppe ist und der dritte Arbeitskreis bzw. das in diesem vorhandene Relais bei seinem Ansprechen gleichzeitig den in Tätigkeit befindlichen der beiden ersten Arbeitskreise unterbricht und alle drei Arbeitskreise auf die zugehörigen drei Kontaktteile *5 des Wählschalters bzw. Zählrohres der weiteren nächstniedrigeren Ordnungszahl (beispielsweise der Zehner-Gruppe) weiterschaltet und so fort, bis zum Erreichen der Zählstufe niedrigster Ordnung.

Für die intermittierende Durchschaltung der zu kontrollierenden Frequenz zum Zählereingang ist ein von dem vorzugsweise kristallgesteuerten Hilfsoszillator angetriebenes Schaltorgan vorgesehen, welches in vorbestimmter Wiederholungsperiode und für eine vorbestimmte, einen Bruchteil dieser Periode betragende Dauer die Schwingung des zu kontrollierenden Oszillators bzw. eine von dieser abgeleitete Schwingung zu dem elektronischen Zähler durchläßt. Außer diesem für den Durchlaß der zu kontrollierenden Schwingung zum Zähler vorgesehenen Sperrschalter enthält das Schaltorgan einen weiteren, gleichlaufend mit dem erstgenannten angetriebenen Schalter, welcher in den Anodenkreis der Zählrohre eingeschaltet ist und deren Anodenstrom für eine kurze Zeitdauer unmittelbar vor jedem Durchlaßintervall des erstgenannten Schalters unterbricht.

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert, in denen in Form eines Prinzipschaltbildes und lediglich als Beispiel für eine mögliche Ausführungsform zwei Anordnungen nach der Erfindung dargestellt sind. Zur Verdeutlichung der Beschreibung werden auch praktisch verwendbare Werte der Frequenzen angegeben, wobei jedoch zu unterstellen ist, daß die Erfindung keineswegs auf die Anwendung irgendwelcher speziell angegebener Frequenzen beschränkt sein soll.

In Abb. 1 enthält der Hauptoszillator, der auf eine gewünschte Frequenz eingestellt und auf dieser möglichst genau festgehalten werden soll, die Röhre Vl. Der Oszillator kann dabei in irgendeiner geeigneten an sich 1>ekannten Weise geschaltet sein, so wie dies in der Zeichnung dargestellt ist; er besitzt einen frequenzbestimmenden abgestimmten Schwingungskreis LC, dessen Abstimmung durch Ändern der Kapazität des Kondensators C entsprechend geändert werden kann. Diese Änderung wird durch den Elektromotor M bewirkt, der in einer später zu beschreibenden Weise gesteuert wird und den Kondensator über irgendein geeignetes mechanisches Getriebe antreibt, welches durch die gebrochene Linie C-D angedeutet ist. Der Hauptoszillator, dessen Abstimmungsbereich in diesem Beispiel zwischen Γ und 2 MHz liegen mag, gibt seine Ausgangsschwingungen an irgendeinen Verbraucher über die angedeutete Leitung O UT ab.

Die Schwingungsfrequenz des Hauptoszillators wird durch Frequenzteilung auf einen geeigneten tieferen Frequenzbereich umgesetzt, z. B. auf 10 bis 20 kHz. Dazu dient der Frequenzteiler FD innerhalb der durchbrochenen, entsprechend bezeichneten Linie. Der Frequenzteiler kann von irgendeiner bekannten Art sein und ist in der Zeichnung als Kettenschaltung einer Anzahl von Frequenzteilerstufen angenommen, von denen lediglich eine einzige mit der Doppelröhre V2 dargestellt ist. Die entsprechend dem Teilerverhältnis erniedrigte Ausgangsfrequenz von 10 bis 20 kHz wird intermittierend zum Zähler durchgelassen, zu welchem Zweck der Synchronschalter SWC mit dem Bürstenpaar SWB1 und SWBI vorgesehen ist, welche auf einem trommelartigen, sich drehenden Kontaktring schleifen. Der Kontaktring und die Bürsten sind so ausgebildet, daß die Bürsten durch den Kontaktteil des Schalters SWC für die Dauer eines Zehntels einer ganzen Trommelumdrehung miteinander verbunden werden und daß sie für die verbleibenden neun Zehntel voneinander isoliert sind. Die Schaltertrommel wird dabei mit einer Umdrehung pro Sekunde in einer später zu beschreibenden Weise angetrieben. Auf der gleichen Schalterachse zusammen mit dem obenerwähnten Schalter ist ein zweiter Synchronschalter vorgesehen, der einen Kontaktring mit dem Kontaktelement 2SWC aufweist, welches ein wenig mehr als neun Zehntel des ganzen Umfanges ausmacht und auf welchem ein Bürstenpaar 2 SWBl und 2SWB2 schleift. Die Bürsten sind derartig angeordnet, daß die sonst zwischen ihnen bestehende Verbindung (über den Kontaktring) für etwas weniger als ein Zehntel einer Umdrehung unterbrochen wird. Die Wirkung und Stellung der Kontakte SWC und 2SWC ist derartig gewählt, daß die Verbindung zwischen den Bürsten 2 LSWBl und 2 SWB 2 unterbrochen wird kurz nach dem Ende einer jeden Periode von ⁹/io see Dauer, während welcher die Bürsten SWB1 und SWB 2 voneinander getrennt waren. Die Bürste 2 SWBl ist mit einer nicht dargestellten Anodenspannungsquelle verbunden, und die Bürste SWB 2 führt zu den Anoden DAA, DBA, DCA der drei elektronischen Zählrohre DA, DB, DC. Die Zählröhre können von der unter der Bezeichnung »Dekatron« bekannten Art sein. Auf diese Weise wird bei jeder Umdrehung des Schalters mit dem Kontaktring 2 SWC die Anodenspannung von den Zählrohren einmal abgeschaltet; während der übrigen Zeit einer Umdrehungsperiode, solange die Bürsten 2 SWBl und 2SWB 2 miteinander verbunden sind, ist der Kreis geschlossen. Die Zählrohre sind alle untereinander gleichartig ausgeführt und haben je zehn Kathoden, die mit 0 bis 9 beziffert sind und mit je einer Anode, DAA, DBA, DCA, zusammenarbeiten, sowie eine Steuerelektrode innerhalb des gleichen gasgefüllten Gefäßes. Bei der Anlegung von Anodenspannung an die Anode eines Zählrohres tritt eine Entladung zwischen der Kathode 0 und der zugehörigen Anode ein. Wenn der Steuerelektrode ein Impuls zugeleitet wird, wandert die Entladung auf den Entladungspfad zwischen der Kathode 1 und der Anode hinüber; bei einem zweiten der Steuerelektrode zugeführten Impuls ergibt sich ein Weiterwandern um einen weiteren Schritt, d.h. auf den Entladungspfad zwischen der Kathode 2 und der Anode, und so fort. In dem Zählrohr wird die Entladung weiter aufrechterhalten, solange die Anodenspannung ununterbrochen vorhanden ist, und zwar ausgehend von einer Kathode, welche bestimmt ist durch die Zahl der inzwischen zur Steuerelektrode des Zählrohres gelangten Impulse und welche daher durch.ihre Ordnungszahl die Anzahl dieser Impulse anzeigt.

Die Ausgangsspannung des Frequenzteilers FD wird von der Bürste SWB 2 dem Zählrohr DC intermittierend zugeführt. Es sei die Kathode 9 dieses Zählrohres mit der Kat|ipde_ 0 des- Zählrohres DB

verbunden und entsprechend die Kathode 9 des Zählrohres DB auch mit der Kathode 0 des Zählrohres DC.

Die Kathoden 0 bis 9 jedes einzelnen Zählrohres sind über zugehörige Ausgangswiderstände einzeln mit den zehn Kontakten CO bis C 9 eines der drei Wählschalter SSA, SSB, SSC verbunden. Jeder dieser Schalter besitzt drei ausgangsseitige Kontaktteile, die mit X, Y und Z bezeichnet sind. Der Kontaktteil Y kann willkürlich auf irgendeinen der Kontakte CO bis C 9 eingestellt werden, wobei sich auf Grund der Anordnung ergibt, daß dann der Kontaktteil X mit der Gruppe aller Kontakte verbunden ist, die einem höheren Zählergebnis als dem des Kontaktteiles Y zugeordnet sind. Entsprechend ist der Kontaktteil Z mit der Gruppe aller derjenigen Kontakte verbunden, zu denen ein kleineres Zählergebnis gehört.

Die in der Anordnung verwendete Schaltung zur Frequenzstabilisierung enthält einen kristallgesteuerten Hilfsoszillator mit der Röhre VS₁ der mit 1 kHz schwingt und durch den piezoelektrischen Kristall PX stabilisiert wird, dessen Resonanzfrequenz bei 1 kHz liegt. Die Ausgangsschwingung dieses Oszillators treibt einen Synchronmotor an, der ein sogenanntes phonisches Rad enthält, d. h. ein Zahnrad PM entsprechender Zähnezahl, das seinerseits die Schalterachse S für den Antrieb der Schalter mit einer Umdrehung pro Sekunde in Bewegung setzt. Die Ausgangssehwingung des Hilfsoszillators ist ferner der Eingangselektrode eines Harmonischen-Generators zugeführt, welcher die Doppelröhre V 4 enthält und Impulse erzeugt, deren Anstiegsflanke ungefähr die Dauer einer halben Mikrosekunde bei einer Wiederholungsfrequenz von 1 kHz besitzt. Der Impulsgenerator erzeugt auf diese Weise ein Raster harmonischer Frequenzen im Abstande von 1 kHz, deren Amplitude bis zu ungefähr 2 MHz und darüber hinaus ungefähr gleichbleibt. Die Ausgangsschwingung des Impulsgenerators wird dem Steuergitterkreis des Hauptoszillators zugeführt, der infolgedessen von derjenigen Harmonischen, die seiner eigenen Ab-Stimmung zunächst liegt, mitgenommen wird, so· daß er in phasenstarrer Verbindung mit dem Harmonischen-Generator schwingt.

Vor der Beschreibung des Steuerkreises für den Motor sei die Wirkungsweise der schon beschriebenen Teile der Anlage betrachtet und dabei vorausgesetzt, daß der Hauptoszillator auf seine gewünschte Frequenz von 1 735 000 Hz abgestimmt werden soll. Die Schalter SSA, SSB und SSC werden dann in die in der Zeichnung dargestellten Stellungen gebracht, wobei der Kontakteil Y des erstgenannten Schalters auf das Kontaktelement C 7', das Kontaktelement Y des zweiten Schalters auf C 3 und das des dritten Schalters auf C 5 eingestellt ist. Wenn der Hauptoszillator die gewünschte Frequenz erzeugt, dann wird von der Bürste SWB 2 die eingestellte Frequenz von 735 Impulsen während der Zehntelsekunde eines Umlaufes des Sperrschalters SWC auf den Zähler geleitet. Die ersten zehn Impulse bringen die zehn Entladungspfade zwischen den Kathoden und der Anode des Zählrohres DC in Aufeinanderfolge zum Zünden; der beim Erlöschen der Entladung der Kathode 9 entstehende Impuls zündet den Entladungspfad von der Kathode 1 zur zugehörigen Anode des Zählrohres DB. Jede nachfolgende Gruppe von zehn Impulsen verlagert die Entladung im Zählrohr DB aufwärts um den Schritt von einer Kathode zur nächstfolgenden, bis beim Erlöschen der Entladung an der Kathode 9 die Entladung auf die Kathode 1 des Zählrohres DA übergeht. In dieser Weise zählt das Dekatron DA Hunderter von Impulsen (entsprechend je 100 kHz), das Dekatron DB zählt Zehner von Impulsen (entsprechend je 10 kHz), und das Dekatron DC zählt einzelne Impulse (entsprechend je

1 kHz). Wenn in einer Schaltperiode von V10 see 735 Impulse ankommen, befindet sich die Entladung in dem Zählrohr DA zwischen der Kathode 7 und der zugehörigen Anode, im Zählrohr DB bei der Kathode 3 und im Zählrohr DC bei der Kathode 5. Diese Entladungen werden für den übrigen Teil der Schaltperiode entsprechend der Umdrehung der Schalterachse für ungefähr ⁹/io see aufrechterhalten, bis der gemeinsame Anodenkreis zwischen den Bürsten

2 SWBl und 2 SWB 2 unterbrochen wird. Wenn die Wählschalter SSA, SSB, SSC auf die in der Zeichnung dargestellte Lage gebracht sind, so ergibt sich über die Zählrohre eine durchgehende Verbindung zu den ausgangsseitigen Schaltelementen Y der drei Schalter. Wenn das Zählergebnis von der durch die Schalter bestimmten Ziffer (vorausgesetzt zu 1735) abweicht, ergibt sich über die Zählrohre eine Verbindung zu einem der anderen beiden Arbeitskreise in Abhängigkeit von dem Ausmaß und der Richtung des Fehlers. Es sei bemerkt, daß in der beschriebenen Anordnung die Tausender der Impulszahl nicht gezählt werden. Wollte man dies ebenfalls bewirken, so würde eine weitere Zählrohrstufe erforderlich sein. Da aber der betrachtete Frequenzbereich sich nur von 1,000 bis 1,999 MHz erstreckt, so besteht keine Notwendigkeit, die Tausender-Stufen zu zählen. Wenn die Anzahl der gezählten Impulse in der Hunderter-Stufe zu groß ist, schließt das Zählrohr DA eine Verbindung zu dem ausgangsseitigen Kontaktelement X des Schalters SSA. Ist das Ergebnis zu klein, schließt das Zählrohr entsprechend eine Verbindung zu dem Kontaktelement Z des Schalters SSA. In gleicher Weise wird bei einem zu hohen oder zu niedrigen Zählergebnis in der Zehner-Steile über das Zählrohr DB eine Verbindung zu dem zugehörigen Kontaktelement X oder Z des Schalters SSB hergestellt, und ein zu hohes oder zu niedriges Ergebnis in der Einer-Stelle ergibt eine Verbindung über das Zählrohr DC mit den entsprechenden Kontaktelementen X oder Z des Schalters SSC.

Die Antriebsrichtung des Motors M ist umkehrbar. In der Schaltung ist angedeutet, daß er in der einen oder anderen Richtung angetrieben wird, je nachdem er von der einen oder anderen der beiden Stromquellen FB oder RB von entgegengesetzter Polarität über die Kontakte der Relais RWF und RWR mit Strom versorgt wird. Wenn das erstgenannte Relais in Tätigkeit tritt, wird der Motor in einer solchen Richtung angetrieben, daß die Abstimmfrequenz des Kreises LC erhöht wird, und wenn das Relais RWR anzieht, dreht sich der Motor in der entgegengesetzten Richtung. Außerdem ist ein drittes Relais mit der Bezeichnung RWS vorgesehen. Die Erregerspulen dieser drei Relais können mit den ausgangsseitigen Kontaktteilen XYZ der drei Schalter SSA, SSB, SSC verbunden werden, wobei das Relais RWS dazu dient, diese Verbindungen von einem Schalter auf den Schalter der nächstniedrigeren Ordnungszahl weiterzuschalten, so· oft es in Funktion tritt. Wenn die Anordnung zur Steuerung des Antriebsmotors, wie dargestellt, mit den Kontaktteilen X, Y und Z des Schalters SSA verbunden ist und das Relais RWS in Tätigkeit tritt, werden auf diese Weise die Verbindungen auf die Kontaktelemente X, Y und Z des Schalters SSB umgeschaltet. Bei der nächsten Betätigung des Relais RWS wandern die Verbindungen

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hinüber zu den Kontaktteilen X, Y, Z des Schalters elektronische Schalter an dieser Stelle verwendet

SSC, und bei der weiteren folgenden Betätigung werden.

kehren die Verbindungen zurück zum Umschalter SSA. In der Ausführungsform nach Abb. 2 sind einander Die Einzelheiten der dafür notwendigen Anordnung entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen von Relais und Kontakten sowie die notwendigen 5 wie in Abb. 1 bezeichnet. Der Frequenzteiler und eine Schaltungselemente für die Motorsteuerung können, in Zählstufe der Abb. 1 sind weggelassen. In dieser irgendeiner geeigneten Weise ausgeführt sein und Anordnung wird die Ausgangsschwingung des Hauptverstehen sich für den Fachmann von selbst, so daß Oszillators dem Eingang einer Mischröhre VM zugekeine weitergehenden Erklärungen erforderlich sind. führt, deren andere Eingangsschwingung von dem Die dazu bestehenden Erfordernisse sind rein kon- io Ausgangskreis C2L2 eines zweiten Impulsgenerators struktiver Natur und daher zum Zweck der Ver- mit der Röhre V 5 abgeleitet ist, welcher ein harmoeinfaohung der Darstellung aus Abb. 1 weggelassen nisches Raster von untereinander um 100 kHz entworden, fernten Frequenzen liefert, welches sich über den Beim Ende jeder Schaltperiode, die einem einzelnen Bereich von 1 bis 2 MHz (den Abstimmbereich des Zählvorgang entspricht, gibt die Lage der Entladungen 15 Hauptoszillators) erstreckt. Durch Abstimmung der in den drei Zählröhren die Hunderter, Zehner und Kondensatoren C 2 und C 3 in den miteinander geEiner von Impulsen an, die innerhalb dieser Schalt- koppelten Kreisen des Impulsgenerators kann von der periode angekommen sind. Zu diesem Zeitpunkt ist Röhre V5 jede gewünschte Harmonische entnommen der Steuerkreis für den Antriebsmotor mit dem werden, wobei eine stufenweise Abstimmung in zehn Schalter SSA verbunden. Wenn nun das Ergebnis in 20 Schritten vorgesehen ist, die durch den gleichen der Hunderter-Gruppe höher oder niedriger ist als Abstimmotor M bewirkt wird, derart, daß bei jeder es der Einstellung des Schalters SSA entspricht, so Abstimmstellung des Kreises CL die erwähnten mitläuft der Motor an und ändert die Abstimmung des einander gekoppelten Kreise im Ausgang der Röhre V5 Kreises LC, bis der Fehler in der Hunderter-Gruppe die der Abstimmung des Hauptoszillators nächstkleiner als eine Zähleinheit ist. Durch Anziehen des 25 gelegene harmonische Frequenz aus dem erzeugten Relais RWS wird der Steuerkreis des Motors dann Raster auswählen. Die Röhre des Impulsgenerators auf den Schalter SSB umgeschaltet, und wenn ein in wird mit 100 kHz gesteuert; diese Steuerung wird der Zehner-Gruppe feststellbarer Fehler vorliegt, stellt von dem Hilfsoszillator mit der Röhre V 3 über eine der Motor die Abstimmung wieder derart ein, daß Schaltung zur Auswahl der entsprechenden Harmoder Fehler unter die Grenze der in der Zehner-Gruppe 30 nischen bewirkt. In der Schaltung nach der Zeichnung feststellbaren Größe gebracht wird, worauf das Relais ist der Schwingungskreis 5 LC auf die 5. Harmonische RWS wiederum anzieht und den Motorsteuerkreis entsprechend 5 kHz abgestimmt, und die an ihm auf den Schalter SSC weiterschaltet. Hier stellt der auftretende Spannung ist zwei nachfolgenden Stufen Motor wiederum die Abstimmung auf Verschwinden mit der Doppelröhre V 6 zugeführt, von denen die des Fehlers in dieser Gruppe ein, und wenn daraufhin 35 erste einen Anodenkreis 25 LC besitzt, der auf 25 kHz das Relais RWS wieder anzieht, wird die Motor- abgestimmt ist, und die zweite einen Anodenkreis steuerung zurück auf den Schalter SSA geschaltet. 100 LC, der auf 100 kHz abgestimmt ist. Von diesem Unmittelbar vor dem Beginn einer neuen Zählperiode letztgenannten Kreis ist die Steuerung für dieRöhreF5 wird für einen kurzen Augenblick die Anodenspan- abgenommen. Die oberen oder unteren, Seitenfrequennung von den Zählrohren durch Unterbrechung zwi- 40 zen, die sich aus der Mischung ergeben, werden durch sehen den Bürsten 2 SWBl und 2 SWB 2 weggenom- ein geeignetes (nicht dargestelltes) Filter ausgesiebt men, so daß die Entladungen erlöschen und die und über ein Tiefpaßfilter LPF mit der Grenzfrequenz Zählrohre für die Aufnahme der Impulse der nächsten bei 50 kHz auf den Sperrschalter mit dem Kontakt-Periode bereitgemacht werden. In die Verbindung ring SWC und den Bürsten SWB1 und SWB 2 gevon dem Kontaktelement Y des Schalters SSC zur 45 geben. Die über diesen Schalter intermittierend durch-Motorsteuerung kann zweckmäßigerweise ein Wider- gelassenen Schwingungen werden den beiden dekastand oder ein anderes Schaltelement eingeschaltet dischen Zählrohren DCH und DC5 zugeleitet, von sein, welches in dieser Stufe die Geschwindigkeit des denen das erstgenannte Zählrohr DCH Schritte von Motors herabsetzt und dadurch bewirkt, daß der Motor j« einem halben kHz und das zweite Zählrohr DC 5 langsamer läuft, wenn die Abstimmung in Abhängig- 50 Schritte von je 5 kHz zählt. Der Bereich des Tiefpaßkeit von dem Zählergebnis der Einer-Stufe gesteuert filters, in welchem die Überlagerungsfrequenzen wird. Es versteht sich dabei von selbst, daß das voll- durchgelassen werden, erstreckt sich von 0 bis 50 kHz. ständige Ergebnis dieser selbsttätigen Abstimmung Schritte von 100 kHz werden eingestellt durch die des Kreises LC sich — beispielsweise nach einer Auswahl einer bestimmten Harmonischen mittels der Neueinstellung der Schalter SSA, SSB und SSC ■— 55 von der Röhre V 5 gespeisten Selektionskreise. Jedes nicht in einer einzigen Zählperiode vollzieht, der Zählrohr ist mit einem der Schalter SSH und SSS Nachlauf erfolgt vielmehr in Einzelschritten, da nach verbunden, welche den Schaltern SSA, SSB und SSC jeder Schaltperiode der Motor in der Richtung der der Abb. 1 vollständig entsprechen und ebenfalls je korrekten Abstimmung anläuft und während jeder drei ausgangsseitige Kontaktelemente aufweisen. Um Schaltperiode auch wieder abgestoppt wird, in solcher 60 die Zeichnung zu vereinfachen, sind diese Schalter Wiederholung, daß die richtige Abstimmung her- in Abb. 2 nur teilweise dargestellt, im Fall des Sohalgestellt wird. Die Zählrohre können auch durch ters SSH nur durch einige wenige Kontakte. Der elektronische Zähler anderer Art ersetzt werden, wie Steuerkreis für den Motor, der wie in Abb. 1 drei sie an sich bekannt sind; ebenso können andere ge- Relais enthält, ist in Abb. 2 nicht dargestellt; der eignete Ausführungsformen von Frequenzteilern ver- 65 Motor selbst ist lediglich durch ein Rechteck angewendet werden, und falls dies erwünscht ist, kann deutet. Der Steuerkreis kann jedoch in der gleichen auch der mechanische Antrieb des rotierenden Schal- Weise wie in Abb. 1 ausgeführt sein und auch in der ters durch das phonische Rad durch andere, in geeig- gleichen Weise arbeiten. Die stufenweise Abstimmung neter Weise synchron schaltende Elemente ersetzt der Kondensatoren C2 und C3 durch den Motor M werden. Beispielsweise können an sich bekannte rein 70 ist in Abb. 2 rein schematisch durch die gebrochenen

Linien CCD angedeutet, welche irgendeinen mechanischen Antrieb bezeichnen sollen. Bei IOP sind zehn Einstellungen angedeutet, um damit anzuzeigen, daß die Abstimmung stufenweise durch eine geeignete Anordnung erfolgen kann, in welcher der Abstimmkondensator in zehn Stellungen einrastet. Der Hauptoszillator ist wie in Abb. 1 durch einen Impulsgenerator mit der Röhre Vi phasenkontrolliert, wobei die dazu erforderlichen Schaltungsteile in Abb. 2 durch ein Rechteck angedeutet sind. An Stelle des Impulsgenerators V5 und des Harmonischen-Wählers in Abb. 2 könnte auch ein weiterer vom Hilfsoszillator gesteuerter Oszillator vorgesehen sein, der zehn Kristalle mit untereinander um 100 kHz verschiedenen Frequenzen haben könnte, _: wobei diese Frequenzen sich von 1 bis 2 MHz über den Arbeitsfrequenzbereich verteilen. Diese Kristalle könnten dann durch einen von dem Motor bewegten Schalter je nach Bedarf eingeschaltet werden.

Die Hauptvorteile der Erfindung bestehen in folgendem:

1. Für die Steuerung der Frequenzeinstellung werden praktisch nur gleichstromführende Kreise gebraucht. Der Motor M kann mit den zu seiner Einschaltung dienenden Relaiskontakten der Relais RWR, RWS und RWF über Leitungen von beliebiger Länge verbunden sein, da diese nur Gleichstrom führen. Daher ergeben sich bei der Aufgabe, eine Fernsteuerung über irgendeine gewünschte Entfernung durchzuführen, keine Schwierigkeiten.

2. Es besteht eine praktisch kontinuierliche Überwachung der Frequenz, bei den dargestellten Ausführungsformen sekundlich einmal.

3. Es ist nur ein einziger piezoelektrischer Kristall erforderlich, nämlich dar in dem Hilfsoszillator.

4. Es besteht keine Gefahr, daß der Hauptoszillator sich mit einer ungewünschten harmonischen Frequenz verknüpft.

5. Es besteht keine Neigung zur Erzeugung von Störfrequenzen oder Mischungsprodukten.

6. Die Anzahl der abgestimmten Kreise ist gering, und diese Kreise brauchen nicht von hoher Güte zu sein, wie auch ihre Abstimmung nicht sehr genau sein muß.

7. Der Aufbau und der Abgleich sind einfach und mit wenigen Handgriffen auszuführen.

8. Der Stromverbrauch ist gering, besonders wenn dekadische Zählrohre verwendet werden, welche keine geheizten Kathoden benötigen.

Claims (13)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Schaltungsanordnung zur Einstellung der Schwingungsfrequenz eines Oszillators auf einen gewünschten Wert mittels einer selbsttätig gesteuerten Abstimmeinrichtung und einer die erzeugte Frequenz prüfenden und beim Bestehen einer Abweichung gegenüber der vorzugsweise wählbaren Sollfrequenz eine Steuerung der Abstimmeinrichtung in korrigierendem Sinne bewirkenden Steuereinrichtung, in welcher zur Zählung einer Anzahl der von dem Oszillator ausgeführten Schwingungsperioden ein an sich bekannter elektronischer Zähler, vorzugsweise in dekadischer Stufung, vorgesehen ist und der Zähler während eines Zeitintervalls von vorgegebener Dauer wirksam gemacht, beispielsweise mit dem Oszillator in Verbindung gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler derartig ausgebildet ist, daß das Zählergebnis als Änderung des elektrischen Zustandes eines bestimmten oder mehrerer bestimmter aus einer Mehrzahl elektrischer Ladungsträger festgehalten wird und daß an die genannten Ladungsträger eine Einrichtung mit zwei im Fall ihrer Erregung die Abstimmeinrichtung in entgegengesetztem Sinne steuernden elektrischen Arbeitskreisen derartig angeschlossen ist, daß bei zu großem Zählergebnis der die Oszillatorfrequenz erniedrigende, bei zu kleinem Zählergebnis der die Oszillatorfrequenz erhöhende Arbeitskreis erregt wird.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitskreise an den Zähler über eine auf das bei der gewünschten Frequenz (Sollfrequenz) zu erwartende Zählergebnis einstellbare Schalteranordnung (Frequenzwähler) angeschlossen sind.

3. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzwähler einen Schalter (SSA) mit mindestens zwei gleichlaufend einstellbaren, vorzugsweise segmentförmigen Kontaktteilen enthält, von denen der eine (X) diejenige Gruppe von Zählerausgängen mit einem Arbeitskreis verbindet, in welcher eine Zustandsänderung bei zu kleinem Zählergebnis eintritt, und der andere (Z) die entsprechende Verbindung zwischen dem anderen Arbeitskreis und derjenigen Gruppe von Zählerausgängen herstellt, in welcher eine Zustandsänderung bei zu großem Zählergebnis eintritt.

4. Anordnung nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter einen dritten, gleichlaufend mit den beiden erstgenannten einstellbaren Kontaktteil (F) aufweist, über welchen eine Verbindung von einem bei richtigem Zählergebnis beeinflußten Zählerausgang zu einem dritten Arbeitskreis hergestellt wird, der die steuernde Wirkung der beiden anderen Arbeitskreise unterbricht.

5. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler eine Kaskadenschaltung dekadischer Zählrohre (DC, DB, DA) enthält, in welcher der erste Entladungspfad eines nachfolgenden Zählrohres mit dem letzten Entladungspfad eines vorausgehenden verbunden ist.

6. Anordnung nach den Ansprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzwähler eine der Zahl der dekadischen Zählrohre entsprechende Zähl von Schaltern (SSA, SSB, SSC) enthält, von denen jeder eine der Zahl von Entladungspfaden des zugehörigen Zählrohres entsprechende Anzahl von mit den Ausgangselektroden der Entladungspfade einzeln verbundenen Kontakten und drei gleichlaufend gegenüber den Einzelkontakten einstellbare, zu den erwähnten Arbeitskreisen weiterführende Kontaktteile aufweist.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Arbeitskreise beim Beginn eines Zähl- bzw. Steuervorganges über den dreiteiligen Wählschalter mit dem Zählrohr der höchsten dekadischen Ordnungszahl (DA), beispielsweise dem Rohr für die Tausender-Gruppe, verbunden sind, so daß beim Vorliegen eines in dieser Gruppe feststellbaren Fehlers über einen der beiden ersten Arbeitskreise die Steuerung der Abstimmeinrichtung (Q in korrigierender Richtung in Funktion tritt, bis der Fehler kleiner als eine Zähleinheit dieser Gruppe ist, und der dritte Arbeitskreis bei seinem Ansprechen gleichzeitig

den in Tätigkeit befindlichen der beiden ersten Arbeitskreise unterbricht und alle drei Arbeitskreise auf die zugehörigen drei Kontaktteile des Wählschalters (SSB) bzw. Zählrohres (DS) der nächstniedrigeren Ordnungszahl, beispielsweise der Hunderter-Gruppe, weiterschaltet, von wo die Arbeitskreise nach erfolgter Korrektur des dort etwa festgestellten Fehlers beim erneuten Ansprechen des dritten Arbeitskreises auf die Zählstufe (SSC bzw. DC) der weiteren nächstniedrigeren Ordnungszahl weitergeschaltet werden usw., bis zum Erreichen der Zählstufe niedrigster Ordnung.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein frequenzstabilisierter, vorzugsweise kristallgesteuerter Hilfsoszillator vorgesehen ist, von dessen Schwingung die Steuerung eines Schaltorgans abgeleitet ist, welches in vorbestimmter Wiederholungsperiode und für eine vorbestimmte, einen Bruchteil der Periode betragende Dauer die Schwingung des zu kontrollierenden Oszillators (VV) bzw. eine von dieser abgeleitete Schwingung von einer zur Ursprungsfrequenz in einem vorl>estimmten arithmetischen Verhältnis stehenden Frequenz zu dem elektronischen Zähler durchläßt.

9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingung des zu kontrollierenden Oszillators in eine feste Phasenlage gegenüber derjenigen des Hilfsoszillators gebracht ist.

10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein von dem Hilfsoszillator (V3) synchronisierter Harmonischen - Generator (V4) vorgesehen ist, der innerhalb des Arbeitsfrequenzbereiches des zu kontrollierenden Oszillators ein Spektrum von Schwingungsfrequenzen im gegenseitigen Abstand der Frequenz des Hilfsoszillators erzeugt und von dem eine diese Harmonischen enthaltende Spannung dem zu kontrollierenden Oszillator (Vl) derartig zugeleitet wird, daß dieser von der seiner eigenen Abstimmung nächstgelegenen Harmonischen mitgenommen wird.

11. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltorgan für den gesteuerten Durchlaß der zu kontrollierenden Schwingung zu dem elektronischen Zähler ein synchron mit der Schwingung des Hilfsoszillators angetriebener Sperr scha lter (SWC) ist, der den Stromweg zum Zähler für einen kleinen Bruchteil der Wiederholungsperiode des Schaltvorganges durchlässig macht und der mit einem weiteren Schalter (2SWC) gleichlaufend verbunden ist, welcher in den Anodenkreis der Zählrohre eingeschaltet ist und deren Anodenstrom für eine kurze Zeitdauer unmittelbar vor jedem Durchlaßintervall des erstgenannten Schalters unterbricht.

12. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in die drei Arbeitskreise je ein Relais (RWR, RWF) zum Einschalten eines ein Abstimmittel des zu kontrollierenden Oszillators bewegenden Elektromotors (M) in der einen oder anderen Richtung und ein Relais (RWS) zum Außerbetriebsetzen des Motors und Weiterschalten der Arbeitskreise auf die nächstfolgende Zählstufe eingeschaltet sind.

13. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 12, gekennzeichnet durch die Anwendung zur Fernabstimmung des kontrollierten Oszillators.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 490 500.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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