DE1441812A1 - Elektrischer Schwingungserzeuger - Google Patents

Description

DipUlng. Egon Prinz

Dr. Gertrud Hauser , -

Dipl.-Ing. Gottfried Leiser HAI 812

PaWanwfllte ^ ' *"

. Mönchen-Pasinq München-Pasißg, den 19.Juni 1964

Brnsbereerstroße 19

Telefon 8Ö5941

Unser Zeichen: P 1700

PIlSSEY-UE LIMIIED,
Ilford/Essex, 56, Vicarage Lane

Elektrischer Schwingungserzeuger

Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Schwingungserzeuger.

Gemäss einem Merkmal der Erfindung enthält der elektrische Schwingungserzeuger'eine Normfrequenzquelle, einen Tochteroszillator, dessen Frequenz in einem erforderlichen Bereich veränderlich ist, Einrichtungen zur Erzeugung von Impulsfolgen aus den Ausgangesignaleη der Normfrequenzquelle und des Tochteroszillators, wobei diese Impulsfolgen in solcher Beziehung zur Ausgangsfrequenz der Hormfrequenzqaelle bzw. des Tochteroszillators stehen, dass ihre Folgefrequenzen gleich sind, wenn diese Ausgangsfrequenzen in einem

gewünschten Verhältnis zueinander stehen, und eine !"requenzregelschaltung, weiche auf die beiden Impulsfolgen anspricht und die Frequenz des Tochteroszillators

derart

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derart verändert, dass die Differenz zwischen den Folgefrequenzen der beiden Impulsfolgen zu Null zu werden sucht, wobei die ]?requenzregelschaltung eine'elektromeehanische

Antriebsvorrichtung für ein Abstimmglied des Tochteroszillators enthält, die so ausgeführt ist, dass sie die Abstimmung des T-o cht er Oszillators bei jedem Impuls einer der beiden Impulsfolgen, der nicht zwischen zwei aufeinanderfolgende Impulse der anderen Impulsfolge fällt, um einen vorbestimmten Schritt veränderte

Die Antriebsvorrichtung enthält vorzugsweise einen^Elektromotor, der beim Eintreffen jedes derartigen Impulses um eine festgelegte Strecke in einer bestimmten Richtung in Drehung versetzt wird.

Der Schwingungserzeuger enthält vorzugsweise einen digitalen frequenzteiler mit einem Zähler, der so einstellbar ist, dass er sich wiederholende Zählzyklen abzählt, von denen jeder-aus einer durch Steuerung veränderlichen Zahl von

Zyklen der Toehteroszillatorfrequenz besteht, und der am Ende jedes solchen Zählzyklüs einen Ausgahgsimpuls -_r abgibt, wobei die sich daraus ergebende Impulsfolge in der zuvor angegebenen Weise mit der von der Normfrequenzquelle abgeleiteten Impulsfolge verglichen wird. .

Vorzugswelse 909884/0451

Vorzugsweise ist ferner eine phasenabhängige Regelschaltung vorgesehen, welche die Ausgangsfrequenz des Toohteroezillators derart verändert, dass sie die beiden

Impulsfolgen in eine konstante gegenseitige Phasenlage su bringen sucht, wobei die phasenabhängige Schaltung nur dann wirksam wird, wenn die beiden Impulsfolgen durch die Frequensregelschaltung annähernd auf die gleiche Folgefrequenz gebracht worden sind. Die Antriebsvorrichtung kann einen rotierenden Elektromotor enthalten, dessen Wicklungen so angeordnet sind, dass bei jeder Zuführung eine« Erregungspotentials zu den Motorwicklungen der Anker des Motors einen Schritt, der einem vorbestimmten Bruchteil einer Uadrehung entspricht, in einer bestimmten Richtung ausfuhr* , wobei dann der Schwingungserzeuger Einrichtungen tnthält, welche den Elektromotor zur Abstimmung des Oscillators impulsweise erregen, wobei diese Einrichtungen so ausgeführt sind, dass die Folgefrequenz der dem Elektromotor «ugeführten Impulse ungeachtet der Grosse eines -^ingangssteuersignals auf Werte begrenzt ist, welche die maximale Schrittöehaltgeschwindigkeit des Motors nicht überschreiten.

Gremäse einem weiteren Brfindungsmerkmal enthält dia Steuereinrichtung wenigstens eine monostabile -Anordnung, welche

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die Erregung des Elektromotors so steuert, dass der Motor für Jeden Betriebszyklus der monostabilen Anordnung einen ^üchritt ausführt, wobei die mo-no stabile Anordnung βο ausgeführt ist, dass sie zur Durchführung.-.-eines Betriebezyklus durch einen ^Eingangsimpuls ausgelöst werden kann und auf weitere Eingangsimpulse nicht anspricht* bis der Betriebs-'zyklue. vollendet ist, und wobei die Periode des Betriebs-' Zyklus so gewählt ist, dass die. maximale Frequenz, mit der die monoetabile Anordnung durch EingangsImpulse ausgelöst

werden kann, die maximale Schrittschaltgeschwindigkeit des Elektromotors nicht überschreitet* Vorzugsweise sind von- · einander unabhängige monostabil« Anordnungen für den Vorwärt sbetrieb und für den Hüekwärtsbetrieb des Motors vorgesehen, wobei sie den jeweiligen Betrieb Über Sohaltvorrichtungen, wie Relais «teuernkönnen»

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung be is pi eishalber erläuterte Beria äseigen s

ein allgemeines Blöckschaltbild der Anordnung,

ein Blockschaltbild der Frequenzgrobregel« schaltung des Geräts,

Fig_e2b das Blockschaltbild einer anderen Ausführußgsform der Frequenzgrobregelschaltung des derate

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ORIGINAL INSPECTED

Pig,3 ein Diagramm der Kennlinie der Grobregelsohaltung von Pig,2b und

Pig.4 ein Blooksohaltbild der phasenabhängigen Feinregel·· schaltung des Geräts.

Die in Blockform in der Zeichnung dargestellten Sehaltungsorgane stehen für allgemein verwendete Anordnungen, so dass eine ins einzelne gehende Beschreibung des Sehaltungsaufbaus dieser Anordnungen nicht erforderlich ist,

Bas in der Zeichnung dargestellte Gerät bildet einen Schwingungserzeuger, der in einem breiten Frequenzbereich in festen Frequenzstufen arbeiten kann, wobei die Genauigkeit

durch eine einzelne Frequenzquelie bestimiat ist, beispielsweise einen krietallgesteuerten Oszillator, der die innere Frequenznorm darstellt. Jede beliebige Frequenz in diesem Bereich kann beispielsweise durch eine Eeihe von direkt in Frequenz geeichten Dekadensohaltern unmittelbar eingestellt

Per in Pig.1 gezeigte Schwingungserzeuger enthält einen kristallgesteuerteη Hauptoszillator 1, der als Frequenznerm dient und auf der Frequenz 3? arbeitet, und einen

digitalen

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digitalen Frequenzteiler 2, der mit einem festen Teilungefaktor K so arbeitet,-dass auf seiner AusgangBleitung 3 eine Impulsfolge mit der Folgefrequenz F_/K erzeugt wird. Das "Verwendbare Ausgangssignal des Schwingungs er zeugers wird von einem Tochteroszillator 4 geliefert, der über den gewünschten Frequenzbereich durchstimmbar ist.

Zur Einstellung der Frequenz des Tochteroszillators 4

auf ein gewähltes ganzzahliges Vielfaches der Grundfrequenz • ..--"■

F /S. wird das Ausgangs signal des Tochteroszillators 4

nicht nur der Ausgangsleitung 5 zugeführt/ sondern auch zu einem zweiten Frequenzteiler-6- geleitet, der gleichfalls digital arbeitet, dessen Teilungsfaktor N aber, im ι Gegensatz zu demjenigen des Teilers 2, auf jede beliebige j der ganzen Zahlen einstellbar ist, welche den Vielfachen der Grundfrequenz entsprechen,, bei denen der Tochter-

ι Oszillator 5 arbeiten soll.

Die beiden Frequenzteiler 2 und 6 sind so ausgeführt,

j dass sie impulsformige Ausgangssignale liefern. Das Aus-[ gangssignal des Frequenzteilers 2 mit dem festen Teilungsfaktor wird über die Ausgangsleitung 3 dem einen Eingang und das-Ausgangssignal des Frequenzteilers 6 mit dem veränderlichen Teilungsfaktor wird über die Leitung 7 dem anderen Eingang einer Frequenzvergleichs- und Regel-»

schaltung 8 zugeführt, welche über eine Eegölschleif® 9 ~

90 988■*■/0 4S f ν _0R,_aifJÄU

die Abstimmung des Tochteroszillators 4 derart verändert, dass dessen Schwingungsfrequenz erhöht wird, wenn die Zahl der über die Leitung 3 empfangenen Impulse grosser als di· Zahl der über die Leitung 7 empfangenen Impulse ist, während im umgekehrten Fall die Schwingungsfrequenz des lochteroszillators verringert wird.

Wenn die Frequenz der vom Tochteroezillator erzeugten Impulse nahe bei der gewünschten Frequents liegt, entstehen verhältni«massig lange Perioden, in denen kein ü^ersohueeimpuls auf der Leitung 3 oder auf der Leitung 7 erscheint.} für diesen Fall ist eine phasenabhängige Feinregelung in Form einer Phasenvergleichs- und Hegelschaltung 10 vorgesehen, welche ein Ausgangssignal erzeugt, das der Phasendi f ferem zwischen den Über die Leitungen 3 und 7 empfangenen Impulsen proportional ist. Das Ausgangssignal der fhasenvergleiohsschaltung dient zur Feinregelung der Frequenz des lochterosziilatore, wodurch diese Frequenz phasenstarr mit dem gewählten Tielfachen der von der Frequenznorm erzeugten Grundfrequenz gehalten Kird.

Eine ^usführungsform der Frequenzvergleichs-und fiegela©haltung 8 von Fig.1 ist in Fig.2a genauer dargestellt. Die-Ausgangssignalβ des Frequenzteilers 2 mit festem

3? eiluttgsf akt or

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Teilungsfaktor und des Frequenzteilers 6-mit veränderlichem Teilungsfaktor werden über die zugehörigenAusgangeleitungen 3 bzw. 7 zwei gleichartigen Verzögerungsschaltungen 11 und 12 zugeführt, von denen Jeder zwei Ausgänge 11a, 11b bzw. 12a, 12b aufweist. Die am Ausgang mit dem Index a erscheinenden Signale unterscheiden sich von den EingangsSignalen dadurch, dass jeder impuls verbreitert ist, so dass er sich über einen grösseren Teil des impulszyklus erstreckt als der Eingangsimpuls, während die über die Leitung mit dem Index b abgegebenen Impulse zeitlich gegen die Eingangeimpulse verzögert sind. Die auf den leitungen 11b und 12b erscheinenden verzögerten Ausgangsimpulse werden einer bistabilen binären Anordnung 13 zugeführt, die so ausgeführt ist, dass ein auf der Leitung 11b erscheinender Impuls die Anordnung 13 in den einen ihrer stabilen Zustände bringt, wodurch

eine erste Torschaltung 14 geöffnet und eine zweite Torschaltung 15 geschlossen werden, während ein Über dieLeitung 12b zugeführter Impuls·die bistabile Anordnung 13 in ihren anderen stabilen Zustand bringt, in welchem sie die Torschaltung 14 schliesst und die Torschaltung 15 öffnet.

Wenn angenommen'.wird, dass die Grundfrequen« gleich der Frequeniz Ρ-/ΙΓ der Impulse auf der Leitung 12b

'-■".; - ~ ^r - ■■-■ , :;;^:V■".. . - ■. ist,

ist, (wobei I₀ die Frequenz des Tochteroszillators ist, die durch Einstellung des Frequenzteilers 6 auf den Teilungsfaktor N gewählt wird), kommen die Impulse abwechselnd auf den Leitungen 11b und 12b an, so dasa jeder Impuls die Torschaltung 14 bzw. 15 in seinem eigenen Übertragungsweg gesperrt findet und das Öffnen dieser Torschaltung sowie das Sehliessen der anderen Torschaltung durch Zustandsänderung der

Kippschaltung 13 bewirkt. Dies hat zur Folge» dass Impulse weder über die Torschaltung 14 noch über die Torschaltung 15 gehen.

Wenn dagegen die Frequenz des Tochteroszillators beispielsweise etwas niedriger als die gewählte Frequenz F ist, sind die Abstände der Impulse auf der Leitung 12b länger als diejenigen der Impulse 11b, so dass wenigstens gelegentlich auf einen Impuls der Leitung I2b zwei aufeinanderfolgende Impulse auf der Leitung 11b folgen, bevor wieder der nächste Impuls auf der Leitung 12b erscheint. Wenn dies eintritt, bewirkt der erste dieser beiden aufeinanderfolgenden Impulse wieder die Zustandsänderung der Kippschaltung in der zuvor beschriebenen Weise, wodurch die Torschaltung 14 geöffnet und die Torschaltung 15 geschlossen werden; der zweite dieser beiden Impulse findet aber nun die

Torschaltung H

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Torschaltung H bereits offen, so dass er durch sie hindurchgeht und den Grrobabstimmungsantrieb des Tochteroszillators 4 betätigt.

Die Prequenzgrobregelung des Tochteroszillators 4 erfolgt dadurch, dass über eine mechanische Antriebsvorrichtung 17 ein veränderliches Blindwiderstandsglied des Oszillators, beispielsweise ein veränderlicher

Kondensator oder eine veränderliche Induktivität verstellt wird-, gegebenenfalls im Zusammenwirken mit einer Umschaltung von festen Blindwiderstandsgliedern, die gleichfalls durch die Stellung des Antriebs 17 gesteuert wird. Das Antriebsorgan für die Oszillatorsteuerung ist ein Dreiphasen-Elektromotor 18, der so geschaltet ist, dass er von einer Einphasenquelle 19über die Kontakte von Relais 20 und 21■erregt wird, die mit dem Phasenkondensator 22 des Motors so verbunden sind, dass die Drehrichtung des Motors davon abhängt, welches der Relais 20 und 2Verregt ist.

Die Relais 20 und 21 sind so angeordnet, dass sie durch, die über die Torschaltungen 14 bzw. 15 durchgelassenen Impulse erregt werden. Wie zuvor erläutert wurde, erscheinen auf den Ausgangsleitungen 23 und 24 dieser

Torschaltungen

^i.. s ^ f i9?Q g 8 8 Λ / 0 A S 1

Torschaltungen keine Impulse, wenn der Tochteroszillator richtig abgestimmt ist. Wenn jedoch der Tochteroszillator verstimmt ist, so dass ein merklicher Unterschied zwischen der Zahl der über die Leitung 3 und die Zahl der über die Leitung 7 zur Frequenzvergleichsschaltung 8 gelieferten Impulse in einem vorgegebenen Intervall besteht, erscheinen die "überschussimpulee" am Ausgang über die Torschaltung oder Über die Torschaltung 15· Diese Impulse dienen zur Erregung des zugehörigen Heiais 20 bzw. 21 , so dass diese

ihren Kontakt jeweils für ein vorgegebenes Zeitintervall sohlieasen, wenn ein Impuls über die zugehörige Leitung bzw« 24 ankommt· Die wirkliche Dauer der den Relais zugeführten Impulse und damit die Grosse jedes vom Motor 18 auf einen eichen zugeführten Impuls hin ausgeführten Schritts hängt von Schaltungen 25 ab, welohe die Impulsbreite bestimmen, und denen die ankommenden Steuerimpulse ' zugeführt werden.

Die (Jrösse jedes ,vom Motor 18 ausgeführten und auf das Abstimmglied des Tochteroszillators ausgeübten Schritts ist somit festgelegt, so dass der Motor in einer Polge von solchen Schritten angetrieben wird, deren Häufigkeit in dem Masse abnimmt, in welchem Äer Tochteroszillator 4 sich seiner richtigen Abstimmung nähert. Der kleinstmögliehe Abstimmschritt ist durch die Zeitkonstante des Motors sowie durch die Reibung und •in mögliches Spiel im Antrieb bestimmt.

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Ss

Es ist offensichtlich, dass die elektromechanischen Relais 20 und 21 durch andere'Organe, wie Transistoren oder gesteuerte Halbleitergleichrichter ersetzt werden können. In entsprechender Weise könnte der Motor 18 durch eine elektromechanische Schrittschalteinrichtung ersetzt werden, beispielsweise einenIPernsprechwähler, wodurch die Abstimmschritte unabhäßgig von der Dauer der zugeführten Impulse gemacht würden.

Die Verwendung eines Dreiphasen-Weehselstrommotore 18 ermöglicht es, den Motor torch Heiais 20 und 21 mit einem einziges Kontakt zu steuern« Wenn -'dieVerwendungeines {Gleichstrommotors erwünscht ist, könnten Relais mit Um—

@ ehaltkonfcalrfc für die erforderliche Umkehr der Erreguiigespannung verwendet werden. .

Auf den Leitungen 23 und 24 können Störimpulse erscheinen, wenn ein Impuls an einem Eingang so kurz nach einem Impuls des anderen Eingangs erscheint, dass die Torsehaltuageη 14 und 15 keine Zeit hatten, ihre entsprechenden Zustände anzunehmen. Damit solche Störimpulse den Zähler nicht ■ erreichen können, ist eine Koinzidenzschaltung 26 τογ« gesehen, die zwei Eingänge aufweist, welche an die die verbreiterten Impulse führenden Ausgangsleitungen 11a und 12a angeschlossen sind. Wenn zwei Ausgangsimpulse der

Verzöge rung b- /0451

'.'■' 1AD0RK51NAL

Verzögerungssehaltungen 11 und 12 einander in sehr geringem Abstand folgen, überlappen sich die verbreiterten Impulse. Die Koinzidenzschaltung 26 stellt diese Überlappung fest und erzeugt ein Ausgangssignal auf einer Leitung 27, die zu Sperrtorschaltungen 28 und 29 in den Leitungen 23 bzw. 24 führt. Ba die den Leitungen 23 und zugeführten Impulse verzögert sind, sind die Sperrtorschaltungen 28 und 29 mit Sicherheit geschlossen, wenn irgendeine Gefahr besteht, dass Störimpulse auf diesen Leitungen erscheinen.

Die Verwendung des mechanischen Antriebs 17 zur Abstimmung des Oszillators 4 ist vorteilhaft, wenn der Schwingungserzeuger beispielsweise in einem Puhksender mit abgestimmten Verstärkerstufen enthalten istr Die Verwendung eines mechanischen Abtriebs für die G-robabstimmung des primären ^chwingungserzeugers ermöglicht die Einstellung aller abgestimmten Kreise des Senders auf eine gewünschte Frequenz durch einen einzigen Vorgang.

Die Ausführungsform von Pig.2b arbeitet in gleicher Weise wie diejenige von !ig.2a mit dem Unterschied, dass die Aisführung der Irequenzgrobregelung anders ist»

Die Frequenzgrobregelung des fochteroazillators 4 erfolgt wieder dadurch, dass mittels eines mööhanisohen

17

§Ö9884/0Ut BADORIGINAL

Antriebs 17 ein veränderliches Blindwiderstandsabstimmglied , beispielsweise ein veränderlicher Kondensator oder eine veränderliche Induktivität verstellt wird, möglicherweise im Zusammenwirken, mit umschaltbaren festen Blindwiderstandsgliedern, die gleichfalls durch ■_ die Stellung des Antriebs 17 gesteuert werden. Das Antriebsorgan für die Abstimmsteuerang ist ein elektrischer Schrittschaltmotor 31, welcher mit den Abstimmgliedern des Tochteroszillators über den Antrieb 17verbunden ist» Die Wicklungen des Motors 31 sind so geschaltet, dass der Motor bei jeder Zuführung eines Erregungspotentials zu seinen Klemmen einen Schritt ausführt, der aus-..einem* vorbestimmten Bruchteil einer Umdrehung in einer vorbestimmten Richtung basteht, und dann anhält, bis das Erregungspotential abgeschaltet und erneut angelegt wird. Wenn eine Folge von Erregungsimpulsett in dieser ¥eise den K_otorklemmen zugeführt wird, wird der Motor schrittweise durch eine Folge von in gleichen Abständen liegenden Stellungen weitergeschaltet. Die Schrittgenauigkeit des Motors kann sehr gross sein, so dass der Motor zur unmittelbaren Steuerung der ^teilung der Öszillatorabstimmglieder verwendet werden kann. Motoren dieser Art sind auf dem Gebiet

der Servömechanismen und der automatischen Regelanordnungen inzwischen so allgemeinbekannt geworden, dass eine

nähere

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- 15 nähere Erläuterung ihres Aufbaue unnötig ist.

Der Motor 31 wird von einer Spannungsquelle 32 über eine Steueranordnung 33 erregt, die beispielsweise Beiais enthält, welche die Spannungsquelle 32 mit den Motorklemmen für die richtige Drehrichtung verbinden. Die kteueranordnung 33 hat Eingangsklemmen 34a und 34b, die als "Vorwärtseingang¹¹ bzw. "Rückwärtseingang" bezeichnet werden können. Wenn einer dieser Klemmen ein

Impuls eingeführt wird, bewirkt die Steueranordnung33t ■ dass der Hotor 31 ua eine Stellung in der gewünschten Richtung weitergeschaltet wird. Die Eingänge 34a und 34b sind as entsprechende monoatsbile Anordnungen 35a b*w. 35b angeschlossen, denen wiederum Auslöseimpulse über die Leitungen 36 bzw. 37 von den Sperrtorschaltungen $

28 bzw* 29 zugeführt werden. '

Die monostabilen Anordnungen 3 5a und 35b sind in »

üblicher Weise -aufgebaut und können durch einen einzigen,

von einer geeigneten Quelle gelieferten Eingangsimpuls für einen vollständigen Arbeitszyklus ausgelöst werden, in welchem sie in den anderen Zustand gebracht und wieder in den ursprünglichen Zustand zurückgestellt werden. Ein wesentliches Merkmal solcher Anordnungen

besteht

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besteht d^rin, dass sie nach einer .Auslösung für den Beginn eines .Arbeitszyklus für .veitere Eingangsimpulse unempfindlich sind, bis der Arbeitszyklus praktisch beendet ist und die riionostabile Anordnung in ihren „ Ruhezustand zurückgekehrt ist·. .Die lauer eines Arbeitts-2.yi-lus der .incmc.stabiIeη Anordnung ist durch die. Ze.itk. ustanten ihrer Schal tunoseJLement.e. ,bestimmt und fest-v _%,-gelebt. ".. ., .--..",· . ".-. -■-■-:- -■-. ■ ,- --' :- ■■■■- "..- :'■■ :--.

Ier Sehr 1,ftscha.ltrriotor,. 31 ίξ&ηη mit_; jeder. beliebig^n._:. ;.. -,-■ . i.rittachalt^escii.viiicjigkeit be^trieben../erden.» eiftzu;- ■ ,einem. jiCclist.rert, d"ö_r duren die Liotprelgenschafte.n-J. rc-;· ' b^;^.;ti int ist, und-bei'u-en; der Liotor dazu neigt, unter.,.,. .vie-jemolten Iri^.alsen hiingen zu bleiben. Für e.inen ,.; . bafi-iedigenden Bstrieb der Abjtiniffivorrichtung, ist es . :, GffertS-ichtiicij, erforderlich.,. dass dieses Hün^'eribleiben , vermieden viird, da a'cns-t ,die automatische- Freq.uenz-

robregelcchleife ies Oszillators J\ ciLuernd unv/irksam .-,_.-. .«'Lre, bis von., α sr Bedienungsperson Abhilfe g-ssch&ffen ,.-.-rde. .. .-·--" .- ■ ,■. ·"■■'"■" " ' " ^:

tie Arbeit.^i-eriöden-der iaoiiostabilen Anordnungen 35a und 55b '.Verdeh so äeiVä-r.l.t, -dass die -maximale Folge frequenz, ^: .i,.it dar, sie- durch·- die-.über die; Leitungenv$6■■:und 37 zu— · gefi^irten- Birt^a iig ä impuls e.eU'S gel ob t'^^erd'en fcönneii, die '

BAP °^!

maximale Schrittschaltgeachwindigkeit des Motors 31 nicht überschreitet. Wenn die Folgefrequenz der über die Leitung 36 oder über die Leitung 37 züge fahrten Impulsfolge grosser als die maximale Betriebsfrequenz der zugehörigen monostabilen Anordnung ist, bleiben die Impulse_r die am Eingang der monostabilen Anordnung im Verlauf eines ihrer Arbeitszyklen ankommen,, unwirksam^ so dass sie verloren sind. Sobald die monostabile Anordnung in den Ruhezustand zurückgestellt ist, kann der nächste Eingangsimpuls einen neuen Arbeitszyklus , auslösen. In diesem Fall schwingt dann die monostabile Anordnung mit ihrer maximalen Arbeitsfrequenz, unabhängig

von der Frequenz der Eingangsimpulsfolge· Sobald die Periode zwischen den aufeinanderfolgenden Impulsen der Eingangsimpulsfolge die Arbeitsperiode der monostabilen Anordnung überschreitet, liefert diese wieder Ausgangsimpulse, welche genau mit der Eingangsimpulsfolge übereinstimmen.

Auf diese Weise wird die richtige Fortschaltung des Motors 31 auch bei so hohen Folgefrequenzen der

ankommenden Eingangsimpulsfolgen, welche den Frequenzfehler des lochteroszillators 4· darstellen» sichergestellt, dass bei direkter Zuführung dieser Impulse zu dem Schrittschaltmotor dessen Hängenbleiben verursacht und damit der Abistimmvorgang unterbrochen würde. Die

eich 80 9 88 4/04 St BAD ORIGINAL

H4T812 - τβ -

sich daraus ergebende BetriebskenHlinie ist in Eig-»3 dargestellt,, weiche zeigt _r wie die Schrittsehaltgeschwindigkeit des Motors auf einen; innerhalb des Betriebsbereichs des Motors liegenden festen Höchstwert begrenzt ist_r bis der Erequenzfehler unter die Schwelle £ XaIIt₁₅ welche der maximalen Betriebs·« frequenz der uronostabilen Anordnungen: entspricht■* Dann fällt die Schrittschaltgeschwindigkeit des Motors in irbereinstianiung mit deai .abnehmenden Erequenzfehler_rbis der Arbeitspunkt in die "Einfangzone" f der phasenabiiängigen Eeinregelschaltung fällt»

EIg«4 zeigt die EhasenregelanardEuzng für die Erequenz— feinregelung des Toehteroszillators: 4«, Die Haupt— phasenregelschleife besteht aus der Shasenvergleichsschaltung 1Q_r in welcher die gegenseitige Ehasenlage der Impulsfolgen festgestellt wird, welche über; den veränderlichen: Ere queHzteiler 6 -worn Tochter ο sziLlat or 4- bzw* über dec festen Frequenzteiler 2 von der ITornifreqiuenzquelle T (Fig«t) geliefert werden;;; das Ausgangs signal der Phasenvergleichsschaltung 10 bewirkt die Regelung der Ereguenz öer Schwingung des loehteroszillators 4 über eine veränderliche Blindwiderstandsanordnußg 50·

Die BAD..ORIGINAL

1U1812

Eie Pxiaaenvergleichsiochaltung 10 enthalt einer. · ^.gahiigenerator 51, ,velcher durch die von der Kormfsequenziell kommendTe'Ini:-ilsf olge öuugelüst v;ird und "eine ansteigende oder üb alTendV üil^ezai.nsya.uirang lleYert', 'die die i'clge- " frequenz F"/K hut.

»iine Abtüs - und Speicherschaltung 52 tajtet die aäge2uhnapa;.nung de j üeneivi/urs 51 in Zeitpunkten ab, welche durch das -pi nt reifen der I;..|vlae dea veränderlichen Froquenzteiiara 6 bastinmrt sind. L^ver abgetastete Au.\ iituaentvert uer >\~.yzz&. nspannung ,iru a.viachen den i\btu.j ι Zeitpunkte η in: ^eicher -yd i'e. i._.sh;ilien. '.en:, bie beiden In₁ ..isfolgen genau die jleicr.G ·\ I^ei'i'equenz haben, oleibt iiiv.s gegenseitige : h. dei.lage ^.\.3~ ..ml, jo da^s die ilus^an^atjLgezaimsrannung «iea ileuer. ccrn *j1 ii. jede:.. S^kj-as im gleichen Zeiti-uiJtte abgetütet ,irdj danu lsi die iVu.j^^ngsspannung 55 der Ver.ieicha.iCi-^ItUn₁" 1C eine GleirüiBia^ziung konstanter u*r...3je. '.i'er.n eine geringfügige !«reciuerizdiiTerenz ZTiachen deii Gciie:. Ii-U/ulsfcl^-jr. p-^ieht, i^t d^s an. Ausgang ::;> der Ver.-*ieic::ü..ionollung ei*ocnei:ie;ide Signal 3ine ζVBι . e.-i'Lr ige sa_;:;a:;a: ns| J;.:..^, ^eren rülgef i-equenz; prc] ort!CiI^-i uer rifferenc z.vi^chen' den praquenzen uer beidei. I.:.i ..Idfcl^ju ist. lieses „ignal ;;ix-d der veränderlichen r"iirja..iaer.-it8rxdsancranurig yC- .;ugeführt, die auf

-ien

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den Tochteroszillator 4 so einwirkt, dass dessen Ausgang-s-

frequenz im richtigen Sinne zur Verminderung des von der' Vergleichsschaltung 10 festgestellten Phasenfehlers 'verändert wird, wodurch die Phasenregelschleife geschlossen

Wenn die Speicheranordnung 52 einfach ausgeführt ist, beispielsweise als Kondensator, der in federn Abtastzeitpunkt auf den-Speicherwert aufgeladen wird, besteht die Gefahr, dass eine Änderung des gespeicherten Werts während der Abtastintervalle die F₀ Ige hat, dass am Ausgang: 53 des Speichers Komponenten mit der Frequenz der der Vergleichsschaltung 10 zugeführten Impulsfolgen auftreten. Diese Komponenten könnten über die veränderliche Blindwiderstandsanordnung 50 so auf den Toehteroszillator zurückwirken, dass eine Frequenzmodulation des Ausgängssignals des Tochteroszillators entsteht. Damit dies verhindert wird, ist ein Tiefpassfilter 54 in die Phasenregelschleife zwischen dem Speicher 52 und der B]_indwiderstandsanordnung 50 eingefügt. Das Filter 54 soll lediglich bewirken, dass Komponenten, deren Frequenz in der Grössenordnung der Impulsfolgefrequenzeri liegt, in dem vom Ausgang 55 des Speichers 52 zu der veränderlichen Blindwiderstandsanordnung 50 ü·ertragenen Signal ausreichend gedämpft werden; es kann daher ein einfaches RC-Filter oder einejpassive Integrationsschaltung sein. -,9 09:88 4/0451;

Durch

Durch das Vorhandensein dieses Filters in der Phasen. .-regel-schleife wird praktisch verhindert, dass die Regelsehleife auf verhältnismässig grosse Frequenzdifferenzen zwischen den beiden Impulsfolgen anspricht, die eigentlich von der in Fig.2 dargestellten FrequenzregeIschleife auszuwerten sind. Das Vorhandensein des Filters bedeutet jedoch, dass das Ansprechen der Phasenregelschleife auf verhältnismässig grosse Phasendifferenzen zwischen den beiden Impulsfolgen, wie sie unmittelbar nach dem Gleichlauf der Frequenzregelschleife bestehen können, gleichfalls begrenzt wird. Deshalb ist eine Sperrtorschaltung 55 vorgesehen, welche eine Umgehung des Filters 54 während der Periode bewirkt, die unmittelbar auf die Erzielung des Frequenzgleichlaufs folgt, und in der die Phasenregelschleife den -^hasengleichlauf zu erzielen sucht. Die Torschaltung 55 wird zur Umgehung des Filters 54 geöffnet, wenn ein "Frequenzgleichlaufdetektor" 56 zeigt, dass der Frequenzgleichlauf erreicht worden ist, was dadurch angezeigt wird, dass kein Steuerimpuls auf der Leitung 23 oder auf der leitung 24 für eine merkliche Zeit erscheint. Die Sperrtorschaltung 55 wird wieder geschlossen, wenn ein Phasengleichlaufdet&tor 57, der von der binären Kippschaltung von ^¹Ig.2 erregt wird, anzeigt, dass der Phasengleichlauf erzielt worden ist, was dadurch angezeigt wird, dass das !Tastverhältnis

des

■9098847045t

des der Torschaltung I4 zugeführten -Ausgangssignals der Kippschaltung konstantbleibt.

Der Tochteroszillator 4 ist mit einer automatischen Verstärkungsregelschleife ausgestattet, die s.ehematisch bei 58 dargestellt ist und die Amplitude der Ausgangsspannung stabilisiert. Die automatische Verstärkungsregelschleife verläuft über eine Torschaltung 59, welche von dem Phasengleichlaufdetektor 57 betätigt wird. Die Torschaltung 59 ist zur'Verhinderung des Betriebs der automatischen Verstärkungsregelung geschlossen, bis der Phasengleichlauf eintritt. Somit ist die automatische Verstärkungsregelschleife des Tochteroszillators' während der Abstimmung des Oszillators unwirksam, und sie tritt erst in Tätigkeit, nachdem die richtige Betriebsfrequenz

erreicht worden ist.Dadurch kann der automatischen Vsr-

stärkungsregelschleife eine höhere Verstärkung und eine grössere¹Zeitkonstante erteilt werden, was eine wirksamere Amplitudenregelung und einen kleineren Klirrfaktor des Ausgangssignals ermöglicht·

Wenn der Tochteroszillator 4 auf eine bestimmte Frequenz eingestellt werden soll, erfolgt die Erzielung des Gleichlaufs in folgender Weise. Die frequenzabhängige Gr6b-

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regelschleife stimmt zunächst den Tochteroszillator annähernd auf die gewünschte Frequenz ab, während die phasenabhängige- Feinregelschleife, unc^die automatische

Verstärkungsregelschleife des Tochteroszillators unwirksam sind. Die Frequenzempfindlichkeit der G-pobregelechleife hängt weitgehend von den Anordnungen ab, welche zur Veränderung der Tochteroszillatorfrequenz unter Steuerung durch diese Hegelschleife verwendet werden. Mit dem in Pig.2 gezeigten elektromechanischen Antrieb lässt sich eine Einstellung der gewünschten

frequenz bis auf etwa 0,1$ erreichen. Dies ermöglicht eine verhältnismässig einfache Ausführung der Peinregelschaltung mit begrenztem Regelbereich.

Nachdem der Frequenzgleichlauf erzielt worden ist, übernimmt die'Phasenregelschleife die Steuerung des Tochteroszillators 4, wobei das Filter 54 zunächst ,umgangen, wird, damit es den Betrieb nicht beeinträchtigt. Die Frequenzregelseiileife unc^die· automatische Verstärkungsregel— schleife des Tochteroszillators sind ausser. Betrieb. Sobald der Phasengleichlauf eintritt, wird das Tiefpassfilter in di.e phasenregelschleife eingeschaltet, unedle auto-, matische Verstärkungsregelschleife des Tochteroszillators wird,„ge^ohlossen. Der Schwingungserzeuger ist nun auf die; gewünschte Ausgangsfrequenz eingestellt.

Patentansprüche BAD M

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Claims (9)

1. _₂₄.

   P a t en i a η s pr ΐΐ c la θ

   I, Elektrischer Schwingungserzeuger , gekennzeichnet durch eine lJoriafrequenzq.uelley einen Tochteroszillator, dessen Fr j _duenz in einem gewünschten Bereich veränderlich ist, -gi,!richtungen zur Erzeugung von Impulsfolgen aus de η A usgangs Signalen der Bormfregiaönzquelle und des TochterosziilstOrs, wobei diese Impulsfolgen mit den AUs^angsi'reqiuenzen der HormfrecLuenzquelle bzw. de ".j Tochteroszi-Lletors in solcher Beziehung atehern,' dass ihr? lolgefrequenzen gleich sind, i/enn die Üusgahgs-

   i'equenzen in einem gewünschten ¥erhaltnis zueinander stehen, und durch eine Frequenzregelschaltung, die auf "die- beiden impuls folgen anspricht und so ausgeführt ist, d&ss sie die Frequenz des Tochteroszillators derart ändert, dass die Lif^erenz der Jiolgefrequenzen der beiden Ii..Lulsfolg9n zu Null zu werden sucht, wobei die Erequenzregelscrialtung eine elektromechanische Antriebs- - vorrichtung iT.r-ein .Abstirnr:, organ des Tochter es zillatprs entLOt, die so ausgeführt ist, dass sie die -Abstimmung des TochtsroszillatOrs bei jedem Impuls einer der beiden Impulsfolg.er_, der nicht z7/isehen zv/'ei' aufeinanderfolgende

   Impülae

   0 9 8 8 4/04 S 1 bad

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   ~ 25 -

   Impuls fier änderen Impulsfolge ,fällt, mm einen vorbestimmten Sehritt verändert.
2. 2. Schwingungserzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsvorrichtung einen Elektromotor enthält, der beim Eintreffen jedes derartigen Impulses um eine bestimmte Strecke in einer gegebenen Sichtung in Drehung versetzt wird.
3. 3. "Schwingungserzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein digitaler Frequenzteiler vorgesehen ist, der einen Zähler enthält, welcher zur Abzählung aufeinanderfolgender Zählzyklen einstellbar ist, von denen jeder aus einer einstellbaren Anzahl von Zyklen der Tochteroszillatorfrequenz besteht, dass der Zähler am Ende jedes Zählayklus einen Ausgangsimpuls abgibt und dass die dadurch erhaltene Impulsfolge in der angebenen Weise mit der von der Normfrequenz gewonnenen Impulsfolge verglichen wird.
4. 4. Elektrischer Schwingungserzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine phasenabhängige Regelschaltung vorgesehen ist, welche die Auggangafrequenz des Toohteroszillators derart verändert» dass eie die beiden I_mpulsfolgen in eine konstante gegenseitige Phasenlage zubringen aucht,

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   und dass die phasenabhängige Regelschaltung erst dann wirksam wird, wenn die beiden Impulsfolgen durch die

   Frequenzregelschaltung annähernd auf die gleiche Polgefrequenz gebracht worden sind.
5. 5. Schwingungserzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsvorrichtung einen Dreiphasen-Elektromotor enthält, der über die eine oder die "andere von zwei steuerbaren Anordnungen von einer Einphasenquelle erregbar ist, wobei die Anordnung so getroffen ist, dass die Drehrichtung des Motors davon abhängt, welche der beiden Anordnungen betätigt ist, dass jede der beiden Anordnungen durch eine getrennte Einrichtung betätigbar ist, und dass jede dieser Einrichtungen auf eine der beiden Impulsfolgen und auf deren "Vergleich anspricht. ' ·
6. 6. Schwingungserzeuger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jede der steuerbaren Anordnungen ein Relais enthält, und dass die Kontakte der Relais mit dem Phasenkondensator des Motors derart verbunden sind, dass die Drehrichtung dös Motors davon abhängt, welches der Relais erregt ist·

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7. 7· Schwingungserzeuger nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Einrichtungen eine die Impulsbreite bestimmende Schaltung enthält.
8. 8. Schwingungserzeuger nach Anspruch 1 oder nach einem der Ansprüche 3 oder 4 ohne Rückbeziehung auf Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsvorrichtung einen rotierenden elektrischen Motor enthält, dessen Wicklung so angeordnet ist, dass bei jeder Zuführung eines Erregungspotentials zu der Motorwicklung der Kotcran ker einen Schritt, der einem vorbestimmten Bruchteil einer Umdrehung entspricht, in einer gegebenen Richtung ausführt, dass der Schwinungserzeuger Einrichtungen zur impulsweisen Erregung des Elektromotors für die Abstimmung des Oszillators enthält, und dass diese Einrichtung se ausgeführt ist, dass die Folgefrequenz der dem Elektromotor zugef-üirten Impulse, ungeachtet

   des Werts eines ihr zugefEhrten Eingangssteuersignals auf Werte begrenzt ist, welche die maximale Schrittschaltgesciiwindigkeit des Motors nicht übersteigen.
9. 9. Schwingungserzeuger nach An-struch 1, nach einem der Ansprüche 3 oder 4 ohne Ii/oicfceZiehung auf Anspruch 2, oder nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass

   die

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   jofjfipstafellaQ löbröteng: eißiem S^etoarfLt*; aiisfafert ^ daas;

   so ausigefiferifc is*,; dass st» . zfir· .Ba

   ward «tttd.. für ««eitere «δ©πιρ£iiidliek ist;« ibis der· Äirbeürsz^ , siass #i^ Eeastode des Ärlieitszy&iuie sogewM.t

   ist, dass die fnaxiaajLe.FüeqaensE* mit der- die ^liQiPdBufig diircii Sißgaugsimpulss au'sgel©.et die maximale Seferittsefealtgesclivfindigfceit des

   Ansprueli 9* dadtirch geJcennzeiclioet, daps irDfleiöaßder unabiiäßgige mono stabile ^noranmngen für den forwärtslbetiriieb und ßir den HucicwartaljetrifiiJ des .· ¥orgese&en sind. " '

   It, ^^towingjängsepgeuigea? nach Aasprueli 10, dadurch gefcenn-, lass jede der japneetabilefi

   i^frwißgungserzeuger naen Anspruch 11, dadur-cii gekenn«· et;, dass die Sehaltglieder Helais sind» ■

   BAD ORIGINAL