DE1290987B

DE1290987B - Anordnung zum Umwandeln eines Primaersignals f in ein Sekundaersignal f mit regelbarem Verhaeltnis der Frequenzen m:n

Info

Publication number: DE1290987B
Application number: DEN27335A
Authority: DE
Inventors: Albarda Scato
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1964-09-18
Filing date: 1965-09-14
Publication date: 1969-03-20
Also published as: CH434390A; NL6410880A; GB1126043A; NL145416B; US3422312A; SE313073B; AT253625B

Description

Ordnung zum Umwandeln eines primären Signals, io Hochfrequenzbereich des Primärsignals verwenden.

z. B. einer Impulsreihe mit innerhalb weiter Grenzen veränderbarer Frequenz (Wiederholungsfrequenz), in ein sekundäres Signal, dessen Frequenz in regelbarem Verhältnis — zur Frequenz des Primärsignals

steht, wobei ein Hilfssignal von einem veränderbaren Oszillator geliefert wird, der unter der Einwirkung einer Regelspannung steht, die in einer Regelschleife mit einem durch η teilenden Frequenzteiler erzeugt

Der Frequenzbereich des Primärsignals wird somit in zwei Teile aufgeteilt, wobei der Regelschleife die tieferen Frequenzen unmittelbar und die höheren Frequenzen über den/«-Teiler zugeführt werden. Diese Anordnung des w-Teilers vor oder hinter der Regelschleife für den Hilfsoszillator kann z. B. von einem Schmitt-Trigger mit frequenzempfindlichem Eingang durchgeführt werden. Wenn die Frequenz des Primärsignals in einen bestimmten Bereich gelangt,

wird, in welcher die einem Frequenzdiskriminator 20 schaltet der Schmitt-Trigger den /«-Teiler bei zu

nehmender Frequenz vor und bei abnehmender Frequenz hinter die Regelschleife.

Die Vorrichtung nach der Erfindung kann z. B. zum Erhalten einstellbarer Drehzahlverhältnisse zwischen umlaufenden Wellen angewendet werden. Dabei werden die üblichen, infolge der Anzahl der zu wählenden Verhältnisse häufig komplizierten Wechselrädergetriebe vermieden.

Fig. 1 der Zeichnung zeigt ein Blockschaltbild

mit frequenzempfindlichem Eingang;

F i g. 3 der Zeichnung zeigt ein Anwendungsbeispiel der Erfindung.

In Fig. 1 wird das Primärsignal dem Punkt I angeboten. Am Punkt 2 erscheint das Sekundärsignal, 3 ist der Frequenzdetektor, 4 der veränderbare Oszillator für die Hilfsfrequenz, 5 der «-Teiler und 6 der /«-Teiler, während 7 der Schmitt-Trigger

zugeführte Frequenz und die mittels des Frequenzteilers geteilte Frequenz des Hilfssignals miteinander verglichen werden. Die Anordnung, auf die sich die Erfindung bezieht, enthält ferner einen zweiten Frequenzteiler, in dem eine Frequenzteilung durch m vorgenommen wird.

Ein Hilfssignal wird von einem veränderbaren
Oszillator geliefert, der durch eine Regelspannung
einer Regelschleife gesteuert wird. In dieser Regelschleife wird von einem Frequenzteiler das Hilfs- 30 der erfindungsgemäßen Vorrichtung; signal durch den an diesem Frequenzteiler genau F i g. 2 zeigt ein Schaltbild des Schmitt-Triggers

einstellbaren Faktor » dividiert und einem Frequenzdetektor zugeführt, dem auch das Primärsignal zugeführt wird. Sind die beiden Frequenzen verschieden,
so liefert der Detektor eine veränderbare Regelspan- 35
nung für den Oszillator, der dann mit einer höheren
oder niedrigeren Frequenz schwingt. Wenn zwischen
der Primärfrequenz und der mittels des Frequenzteilers geteilten Frequenz des Hilfssignals keine Differenz besteht, ist die Einstellung erreicht, so daß 40 mit frequenzempfindlichem Eingang ist. Die mit P\ die Frequenz des Hilfssignals das «-fache der Primär- bis Pe bezeichneten Elemente sind bekannte Dioden-UND-Gatter. Wenn an beiden Eingängen c und d eines solchen Gatters z. B. ein positives Signal auftritt, erscheint ein Signal am Ausgange: das Gatter 45 ist geöffnet. Wenn an nur einem der Eingänge ein positives Signal auftritt, erscheint kein Signal am Ausgang: das Gatter ist geschlossen.

Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung ist wie folgt: Das Primärsignal 1 erscheint an den Ein-50 gangen 8 des Schmitt-Triggers 7 und an den Eingängen c der Gatter P\ und Pz. Wenn die Frequenz/j des Primärsignals niedrig ist, führt z. B. der Ausgang α des Schmitt-Triggers 7 eine positive Spannung, während der Ausgang h keine Spannung führt, sich nicht 55 Infolgedessen liegt am Eingang d des Gatters Pi eine positive Spannung, so daß dieses Gatter geöffnet ist, während das Gatter P% geschlossen ist. Deshalb erscheint das Primärsignal am Ausgang e des Gatters Pi. Von diesem Punkt an arbeitet die Schaltungs-60 anordnung normal, so daß an den Eingängen c der Gatter P3 und Pt das Hilfssignal mit der Frequenz nf\ erscheint. Das Gatter Pa ist jedoch geschlossen, weil am Ausgang b des Triggers 7 keine positive Spannung vorhanden ist. Das Gatter Pi ist durch die

Hilfsfrequenz verwendet wird und die entsprechende ⁶S Signale an den Eingängen c und d geöffnet, so daß Umschaltung je nach der Höhe der Primärfrequenz das Hilfssignal im Frequenzteiler 6 durch m dividiert selbsttätig erfolgt. wird. Auf diese Weise erscheint dieses Signal an den

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß der Eingängen c der Gatter P5 und Pe, und es wird vom

frequenz beträgt.

Hinter dem veränderbaren Oszillator besorgt ein zweiter Frequenzteiler die Teilung durch den Faktor m, so daß das verlangte Frequenzverhältnis "

zwischen dem Sekundärsignal und dem Primärsignal erzielt ist.

Wenn jetzt die Primärfrequenz zwischen weiten Grenzen veränderbar ist, muß der regelbare Oszillator diesen Änderungen der Primärfrequenz, multipliziert mit dem erwähnten Faktor «, folgen können. In der Praxis bereitet dies Schwierigkeiten; eine stabile Wirkungsweise der Regelschleife im «-fachen Frequenzbereich des Primärsignals läßt leicht erreichen.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung, bei der eine gute Wirkung in einem großen Frequenzbereich erreicht wird, ohne daß die Regelschleife hohen Anforderungen zu genügen braucht.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Frequenzteiler entweder zur Teilung der Primärfrequenz/1 vor deren Zuführung an den Frequenzdiskriminator oder zur Teilung der geregelten

geöffneten Gatter P$ zum Ausgang 2 v/eitergeleitet. Das Gatter Pa ist geschlossen. Andererseits führt bei hoher Primärfrequenz der Schmitt-Trigger-Ausgang b ein Signal, so daß jetzt die Gatter Pu Pi und Pa geschlossen sind, während die Gatter Pi, Pa und Pe geöffnet sind. Infolgedessen wird das Signal über das Gatter P> unmittelbar zum /w-Teiler 6 und von diesem über das Gatter P& zurück zum Eingang der Regelschleife geführt. Dann erscheint das verarbeitete Signal über das Gatter Pa am Ausgang 2 der Vorrichtung.

In F ι g. 2 ist der bekannte Schmitt-Trigger mit A bezeichnet. Das angebotene Signal wird den beiden Klemmen / der frequenzempfindlichen Eingänge des Schmitt-Triggers zugeführt. Die frequenzempfindlichen Eingänge bestehen aus den Kondensatoren Ci und Ci in Reihe mit den Widerständen /?:i bzw. R\. Die gemeinsamen Punkte des Kondensators Ci und des Widerstandes R.i bzw. des Kondensators Ci und des Widerstandes Ri sind über eine Parallelschaltung eines Widerstandes Ri und einer Diode D\ bzw. eine Parallelschaltung eines Widerstandes Ri und einer Diode Di mit je einem Punkt konstanten Potentials verbunden. Die Dioden Lh und Di sind so geschaltet, daß am einen Eingang die positiven und am anderen Eingang die negativen Signale durch diese Dioden abfließen. Schließlich sind Kondensatoren C3 und Ci parallel zu den Eingängen B bzw. C des Schmitt-Triggers geschaltet.

Die beiden Ausgänge des Schmitt-Triggers A sind mit α und b bezeichnet.

Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung ist wie folgt: Das angebotene Signal wird in der Vorrichtung zunächst von der Kombination des Kondensators Ci und des Widerstandes Ri bzw. des Kondensators Ci und des Widerstandes Ri differenziert. In der Kombination des Kondensators Cs und des Widerstandes Ra bzw. des Kondensators Ci und des Widerstandes R.\ wird das differenzierte Signal integriert, so daß über dem Kondensator Ci und über dem Kondensator Ci eine Gleichspannung erzeugt wird, deren Größe von der Frequenz des Signals abhängt, über dem Kondensator Ca ergibt sich eine positive und über dem Kondensator Ca eine negative Spannung. Der Wert der Verzögerungszeiten 73 und T-i der Widersiands-Kondensator-Kombinationen C3R3 bzw. C1Ä1 sind verschieden gewählt, und zwar so, daß die Frequenzbereiche, in denen die Spannungen über den Kondensatoren den zum Umkippen des Triggers erforderlichen Wert erreichen, verschieden sind. Zum Beispiel ergibt sich bei einer Frequenz./' über dem Kondensator C und bei der Frequenz/' über dem Kondensator Ci eine hinreichende Spannung, um den Trigger umkippen zu lassen. Bei niedrigen Frequenzen des Primärsignals befindet sich der Trigger in einem bestimmten Zustand, in dem z. B. der Ausgang α eine positive Spannung und der Ausgang h eine negative Spannung führt.

Ein Zustandswechsel kann dabei z. B. nur durch eine genügende Spannung an Kondensator C3 ausgelöst werden. Diese Spannung wird erreicht, wenn die Frequenz des Primärsignals einen Wert/ erreicht. Der Trigger kippt um, so daß der Ausgang b nunmehr eine positive und der Ausgang α eine negative Spannung führt, in diesem Augenblick wird der w-Teiler, der hinter die Regelschleife geschaltet war, vor die Regelschleife geschaltet. V/enn die Frequenz des Primärsignals bis unter einen Wert /' absinkt.

bewirkt die Spannung am Kondensator Ci ein Zurückkippen des Triggers in die Ausgangslage. Diese Frequenz/' ist niedriger als die Frequenz/ gewählt. Dadurch ist erreicht, daß, wenn die Frequenz des Primärsignals in der unmittelbaren Nähe von/ oder /' liegt, keine Gefahr besteht, daß der Trigger fortwährend umkippt.

Die Vorrichtung nach der Erfindung kann z. B. zum Aufrechterhalten einstellbarer Drehzahlverhältnisse zwischen zwei umlaufenden Wellen angewandt werden. Dabei werden die üblichen, infolge der Anzahl der zu wählenden Verhältnisse häufig komplizierten Wechselrädergetriebe vermieden. F i g. 3 zeigt diese Verwendung schematisch. Zwei Scheiben 15 und 19, die am Umfang mit Löchern versehen sind, sitzen auf Wellen 14 bzw. 18. Lichtquellen 16 und 20 sind gegenüber lichtempfindlichen Elementen 17 bzw. 21 angeordnet derart, daß die lichtempfindlichen Elemente durch die Löcher in den Scheiben hindurch von den Lichtquellen beleuchtet werden können. Vorrichtungen 11 und 12 sind bekannte Impulsformernetzwerke. Z steht für die Vorrichtung nach Fig. 1, 13 ist ein Detektor, in dem eine Regelspannung erzeugt wird, und 22 ist der geregelte Antriebsmotor für die Welle 18. Durch die Rotation der Scheiben ergeben sich an den Ausgängen der lichtempfindlichen Elemente impulsfönmige Signale. Diese Signale werden in den Netzwerken 11 bzw. 12 zu RechteckimpuSsen verarbeitet. Die Wiederholungs-Frequenzen dieser Impulsreihen sind gleich den Drehzahlen der betreffenden Wellen. In der Vorrichtung Z wird die Frequenz/1 der im Netzwerk 11 gebildeten

Impulsreihe mit einem gewünschten Faktor ~ mulli-

pliziert und dem Detektor 13 zugeführt Dem anderen Eingang des Detektors wird die Frequenz/2 der im Netzwerk 12 gebildeten Impulse angeboten. Im Detektor werden diese Impulsreihen mit den

Wiederholungsfrequenzen /1 · — bzw. fi miteinander

verglichen. Wenn diese Frequenzen — · fi und /2

nicht gleich sind, wird eine Regelspannung abgegeben, die die Frequenz/2 regelt, bis Gleichheit hergestellt ist. Auf diese Weise wird durch das in Z einzustellende Verhältnis ^- zwischen den Drehzahlen /1 und ja eine in einem großen Bereich veränderbare Übersetzung zwischen zwei Wellen erhalten. Die Grenzen innerhalb deren diese übersetzung veränderbar ist, sind deshalb so weit voneinander entfernt, weil in der Vorrichtung Z der zweite Frequenzteiler sowohl vor als auch hinter die Regeischleife geschaltet werden kann.

Wenn z. B. die Frequenz/1 zwischen J. ■/; und 250 ■ fi variieren kann und m z. B. immer gleich 16 ist, wird die Frequenz/, bei der der frequenzempfinc¹-liche Schmitt-Trigger umkippt, gleich 16/j gewählt, so daß der Regelschleife für den ganzen zu verarbeitenden Frequenzbereich nur ein Frequenzbereich zwischen 1 -fi. und 16 · f\ angeboten wird.

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung zum Umwandeln eines Primärsignals der Frequenz/i, z. B. einer Impulsreihe mit innerhalb weiter Grenzen veränderbarer Frequenz (Wiederholungsfrequenz), in ein Sekun-

därsignal^, dessen Frequenz in regelbarem Verhältnis — zu der des Primärsignals steht, wobei

ein Hilfssignal von einem veränderbaren Oszillator geliefert wird, der unter der Einwirkung einer Regelspannung steht, die in einer Regelschleife mit einem durch η teilenden Frequenzteiler erzeugt wird, in welcher die einem Frequenzdiskriminator zugeführte Frequenz und die vom Frequenzteiler* geteilte Frequenz des Hilfssignals miteinander verglichen werden, wobei ferner ein zweiter, durch m teilender Frequenzteiler in der Anordnung vorhanden ist, d a durch gekennzeichnet, daß der zweite Frequenzteiler (6) entweder zur Teilung der Pri-

märfrequenz/i vor deren Zuführung an den Frequenzdiskriminator oder zur Teilung der geregelten Hilfsfrequenz verwendet wird und die entsprechende Umschaltung je nach der Höhe der Primärfrequenz selbsttätig erfolgt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung von einem Trigger, z. B. einem Schmitt-Trigger mit frequenzempfindlichem Eingang (7), durchgeführt wird.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Primärsignal von der Drehzahl einer umlaufenden Welle (14) abgeleitet ist, während das Sekundärsignal zum Regeln der Drehzahl einer zweiten umlaufenden Welle (18) dient.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen