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Elektronische Schaltungsanordnung zur Messung der Folgefrequenz einer
Impulsreihe Bekannte Anordnungen zur Messung der Folgefrequenz einer Impulsreihe
verwenden ein Relais, dessen Kontakt durch die einzelnen Impulse derart betätigt
wird, daß über ihn ein an einer Betriebsspannung liegender Ladestromkreis eines
Speicherkondensators periodisch geschlossen wird. Unter Beachtung einer bestimmten
Entladezeitkonstante stellt hierbei die sich am Speicherkondensator einstellende
Spannung ein Maß für die Impulsfolgefrequenz dar. Nachteilig ist hierbei, daß die
Betriebsspannung gut stabilisiert sein muß und daß nur relativ niedrige Impnlsfolgefrequenzen
mit ausreichender Genauigkeit gemessen werden können. Wird der Relaiskontakt sinngemäß
durch einen Schalttransistor ersetzt, so entsteht eine unerwünschte Abhängigkeit
des Meßergebnisses von den Transistorkeunwerten.
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Außerdem sind Schaltungsanordnungen zur Messung der Folgefrequenz
einer Impulsreihe bekannt, bei denen die Impulse die Umsteuerung einer monostabilen
Kippstufe bewirken, deren Ausgangsspannungen einen Magnetkern mit rechteckförmiger
Hystereseschleife abwechselnd in beide Sättigungsflunwerte steuern, und bei der
eine Sekundärwicklung des Kerns über Gleichrichter an ein die Spannungs-Zeit-Flächen
der sekundärseitigen Impulse integrierendes Meßinstrument geschaltet ist. Hierbei
gehen zwar Schwankungen der Betriebsspannungen oder Anderungen der Transistorkeflnwerte
in das Meßergebnis nicht ein, doch kann bei höheren Impulsfolgefrequenzen eine ungewollte
Frequenzteilung durch die Funktion der monostabilen Kippstufe hervorgerufen werden,
die zu einer Fehlmessung führt.
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Die Erfindung geht von diesen letztgenannten, bekannten Schaltungsan3rdnungen
aus und verbessert diese insbesondere in bezug auf den genannten, auf unerwünschte
Frequenzteilungen zurückgehenden Fehlereinfluß in der Weise, daß ein mit seiner
Schaltstrecke in einem Entladekreis eines betriebsspannungsgespeisten Kondensators
angeordneter Schalttransistor durch die empfangenen Impulse derart gesteuert wird,
daß jeweils Entladevorgänge ausgelöst werden, welche an einem Entladewiderstand
Impulsspannungen erzeugen, die der Kippstufe als die Umsteuerung bewirkende Triggerimpulse
zugeführt werden.
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Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung weist den wesentlichen
Vorteil auf, daß bei relativ geringem schaltungstechnischem Aufwand neben der Ausschaltung
der durch Nachlaufimpulse oder durch Kennwerteschwankungen hervorgerufenen Meßwertverfälschungen
auch die Fehlmessungen ausgeschaltet werden können, die bei den bekannten Schaltungs-
anordnungen
dieser Art durch den frequenzteilenden Einfluß der monostabilen Kippstufe auftreten.
Dies wird dadurch erreicht, daß eingangsseitige Impulse mit einer oberhalb eines
bestimmten Wertes liegenden Folgefrequenz von der monostabilen Kippstufe gänzlich
ferngehalten werden.
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Es ist an sich bekannt, zur Messung der Folgefrequenz einer Impulsreihe
von dieser eine Reihe von Triggerimpulsen abzuleiten und zur Umsteuerung einer bistabilen
Kippstufe zu verwenden, deren Ausgangsspannungen einen Magnetkern mit rechteckförmiger
Hystereseschleife in der an Hand der bekannten Schaltungen mit einer monostabilen
Kippstufe beschriebenen Weise steuern. Dabei ist jedoch die Genauigkeit der Meßergebnisse
bei unsauberen Impulsformen, z. B. beim Auftreten von Nachlaufimpulsen, nicht mehr
gewährleistet, sofern der Energieanteil der Nachlaufimpulse ausreicht, um eine zusätzliche
Umsteuerung der bistabilen Kippstufe zu bewirken.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind der nachfolgenden
Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiele
entnehmbar.
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In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt,
welches die Messung der Folgefrequenz einer an den Eingangsklemmen 1 anliegenden
Reihe von Impulsen 2 gestattet. Falls diese Impulse aus einem Stromkreis herrühren,
der durch einen Schaltkontakt geschlossen bzw. unterbrochen wird, können unter Umständen
zusätzliche, unregelmäßig geformte Nachlaufimpulse 3 auftreten, welche auf Prellerscheinungen
des Kontaktes zurückzuführen sind. Über einen Tiefpaß 4, der unerwünschte Oberwellen
von der Meßanordnung fernhält, und einen Begrenzer 5, der Impulsspitzen unterdrückt,
gelangen die Impulse an die Eingangsklemmen 6 einer Impulserzeugungsschaltung 7,
welche aus jedem ankommenden Impuls 2, z. B. durch Differentiation, einen kurzzeitigen
Triggerimpuls 8 ableitet.
Dieser wird dem einen Eingang einer monostabilen
Kippstufe 9 zugeführt und bewirkt deren Umsteuerung. Durch die hierbei an einem
Ausgang auftretende Spannung wird die eine Primärwicklung 11 eines Magnetkerns 10
mit rechteckiger Hystereseschleife unter Strom gesetzt, der in dem Magnetkern entsprechend
der in Fig. 1 verwendeten Spiegelsymbolik nach K a r n a u g h einen Sättigungsfluß
erzeugt, welcher senkrecht nach unten gerichtet ist.
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Nach der Eigenzeit der Kippstufe wird diese wieder in die Ruhelage
umgesteuert, wobei der andere Ausgang spannungsführend wird und in der zweiten Primärwicklung
12 einen Strom hervorruft, der den Magnetkern in den entgegengesetzten Sättigungsfluß
ummagnetisiert. Über eine Sekundärwicklung 13 werden jeweils Ummagnetisierungsimpulse
mit konstanter Spannungs-Zeit-Fläche entnommen, welche nach Ein- oder Zweiweggleichrichtung,
z. B. mittels des Gleichrichters 14, über einen vorzugsweise einstellbaren Vorwiderstand
15 einem die Spannungs-Zeit-Fläche integrierenden Meßinstrument 16, z. B. Drehspulinstrument,
zugeführt werden. Der am Meßinstrument ablesbare Strom ist dabei der Impulsfolgefrequenz
proportional.
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Die Impulserzeugungsschaltung 7 dient zur Ableitung relativ kurzer
Triggerimpulse mit steilen Flanken aus den ankommenden Impulsen 2. Die Beeinflussung
des Meßergebnisses durch die z. B. auf Kontaktprellungen zurückzuführenden Nachlaufimpulse
3 wird dadurch ausgeschaltet, daß die Eigenzeit der monostabilen Kippstufe mindestens
so groß gewählt wird wie die Prellzeit.
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In Fig. 2 ist die nach der Erfindung ausgebildete Impulserzeugungsschaltung
7 zusammen mit einer bevorzugten Ausbildung der monostabilen Kippstufe 9 im einzelnen
dargestellt. Hierbei gelangen die an den Klemmen 6 auftretenden Impulse 2 an die
Basis-Emitter-Strecke eines Schalttransistors 17, an dessen Kollektor ein Speicherkondensator
18 und ein Entladewiderstand 19 geschaltet sind. Im Ruhezustand lädt sich der Speicherkondensator
18 über 19 und den Kollektorwiderstand 20 auf die Betriebsspannung U auf. Trifft
ein Impuls 2 ein, so wird der Transistor 17 niederohmig gesteuert und schließt den
Entladestromkreis für 18. Hierbei verschiebt sich das Potential am Entladewiderstand
19 und damit an der Diode 21 derart, daß diese leitend wird und eine Potentialanhebung
an der Basis des Transistors 22 bewirkt. Beim Auftreten von Nachlaufimpulsen 3 ist
der Speicherkondensator noch nicht wieder so weit aufgeladen, daß eine nennenswerte
Potentialanhebung erfolgen kann.
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Der Transistor 22 stellt den im Ruhezustand stromführenden Transistor
eines die monostabile Kippstufe bildenden Transistorpaares 22, 23 dar. Die Emitter
beider Transistoren sind in herkömmlicher Weise über ein RC-Glied 24, 25 an Masse
geführt, während ihre Kollektoren über die Widerstände 26 und 27 an Betriebspotential
gelegt sind. Die die Transistoren koppelnden Zweige enthalten einerseits einen ohmschen
Widerstand 28 und andererseits eine Kapazität 29.
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Durch die Potentialanhebung an der Basis des Transistors 22 wird
dieser gesperrt, was gleichzeitig eine Öffnung des Transistors 23 und einen Stromfluß
durch
die Primärwicklung 11 bewirkt. Der hierbei eingeleitete Ladevorgang für die Kapazität
29 über den Widerstand 30 und die Basis des Transistors 23 führt beim Erreichen
einer bestimmten Ladung zur Sperrung des Transistors 23, wodurch über die Widerstandskopplung
mittels 28 der Transistor 22 wieder geöffnet wird. Damit wird die Primärwicklung
12 erregt, welche den Magnetkern ummagnetisiert.
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Die an die Sekundärwicklung 13 angeschalteten Elemente entsprechen
dabei den in Fig. 1 bereits beschriebenen.
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Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung eignet sich mit Vorteil
dazu, die Schaltfrequenz eines Relaiskontaktes mit großer Genauigkeit zu messen,
wobei eine große Unabhängigkeit gegenüber Prellerscheinungen erzielt wird. Man mißt
hierbei die -Folgefrequenz der Stromimpulse, die sich in einem über den Relaiskontakt
führenden Stromkreis bei Betätigung des Kontaktes ergeben. Handelt es sich um den
Zündstromkreis eines Verbrennungsmotors, so kann durch die Messung der Folgefrequenz
der Zündimpulse in vorteilhafter Weise auch die Motordrehzahl gemessen werden.