DE1516930C3 - Anordnung zur Frequenzmessung einer Wechselspannung mit Hilfe von Zeilgliedern - Google Patents

Description

Spannung U₀ ani Ausgang 14 des Zeitgliedes 10 ist nun in Abhängigkeit von der eingestellten Zeitverzögerung t_nv wenn t_nl < T_xIl ist, in jeder Periode der Frequenz /_v für die Zeit

t_x = T_v/2-i_nlgleich»0«(Fig.3).

Ist nun t„ j Ξ> T_xIl, d. h. tritt am Eingang 13 des Zeitgliedes 10 ein Impuls auf, bevor die Zeit t_nl verstrichen ist, so bleibt die Ausgangsspannung U₂ konstant»!«.

Die Frequenz f_x ist nunmehr bestimmt durch die Formel

Die für t„, < T_xIl entstehenden Impulspausen t_x der Spannung U₀ werden nun über einen Inverter 15 in Impulse t/.j umgeformt und am Ausgang 16 einem zweiten Zeitglied 17 übergeben, dessen Aufgabe darin besteht, die Impulspausen T_x-I_x zu überbrücken.

Die Zeitverzögerung ι,,., des Zeitgliedes 17 wird auf den unteren Frequenzmeßbereich /„ eingestellt, wobei jedoch zu beachten ist, daß die Ansprechverzögerung am Ausgang 18 des Zeitgliedes 17 gleich der Zeitverzögerung r,,., ist. Sie muß im Interesse einer schnellen Anzeige entsprechend klein gewählt werden.

In Fig. 4 ist die Ausgangsspannung U_i des Zeitgliedes 17 als Funktion der Frequenz /_v dargestellt. Die Spannung t/₄ am Ausgang 18 ist »1«, wenn die Einstellung des Frequenzmessers unter der zu messenden Frequenz f_x liegt und ist »0«, wenn die Einstellung darüber liegt.

Bei dieser beschriebenen Ausführungsform zur Frequenzmessung durch Vergleich der Zeit T_xIl mit einem bekannten Zeitintervall I₁, zur Eichung der Anordnung oder zur Bestimmung einer zu ermittelnden Frequenz kann die Einstellung von /„ mittels eines Drehkondensators oder eines Potentiometers, dessen Skala bereits in Hz geeicht ist, erfolgen. Die Anzeige für die richtige Einstellung erfolgt in bekannter Weise digital und kann über eine Hilfseinrichtung optisch oder akustisch oder beides gemeinsam wahrnehmbar gemacht werden. Eine Einstellung von Hand ist auf Grund der digitalen Anzeige verhältnismäßig einfach.

Auch mit der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform einer Anordnung zur Frequenzmessung erfolgt die bereits beschriebene Umformung der Spannung CZ₀ mit der Frequenz f_x in eine Impulsspannung U₁, die mittels eines Vorwiderstandes 21 und einer Zenerdiode 22 erzeugt wird, und in den Eingang 23 des Zeitgliedes 20 gegeben wird. Die Funktion dieses Zeitgliedes 20 ist in der Fig. 6 schematisch dargestellt. Auch hier fallen, wie bei dem zuerst beschriebenen Verfahren, die Anstiegsflanken der Ausgangs- und Eingangsimpulse zeitlich zusammen, jedoch startet die Zeitverzögerung /„_s am Ausgang 24 des Zeitgliedes 20 bereits mit Beginn des Eingangsimpulses. Einem »exklusiven ODER-Gatter« 25 werden nun folgende Impulsspannungen zugeführt:

Der Eingang 26 erhält vom Eingang 23 her eine Impulsspannung U₁ von der Dauer T_xIl. Vom Ausgang 24 des Zeitgliedes 20 wird eine Impulsspannung U., von der Dauer /„., direkt an 25 gegeben. Die Zeit /„ _;i ist mittels des Zeitgliedes 20 einstellbar. Am Ausgang 27 des »exklusiven ODER-Gatters« 25 entsteht, wenn die eingestellte Zeit t_na φ T_xIl ist, eine Impulsspannung ΪΛ, von der Dauer t_x, welche gleich j T_xIl-I_11x I zu setzen ist (Fi g. 7).

Bei t_{n 3} = TJl wird t_x — 0 und damit auch der Ausgang 27. Dann beträgt die zu bestimmende Frequenz

Nun werden die für ί_ηΛφΤ_χ/2 erzeugten Impulse Ά· gegebenenfalls an das Zeitglied 28 weitergegeben, um die Impulspausen von £/., mit der Dauer T_x-t_x zu überbrücken. Auch hier ist die Zeitverzögerung /„., des Zeitgliedes 28 auf den unteren Frequenzmeßbereich einzustellen und im Interesse einer kurzen Ansprechverzögerung am Ausgang 29 entsprechend klein zu wählen. Die Ausgangsspannung t/₄ selbst kann, wie F i g. 8 veranschaulicht, zur Darstellung einer Funktion von f_x herangezogen werden.

Dieses Verfahren zur Frequenzmessung läßt sich nun aber auch in Regelanlagen als So)l-Istwert-Vergleichsglied bzw. als sogenannter Frequenzwächter einsetzen. Bei Zweipunktreglern ist dabei an Ausgang 18 (Fi g. 1) anzuschließen, während hierfür bei linearen Regelanlagen der Ausgang 16 (Fig. 1) bzw. 27 (F i g. 5) zu verwenden ist. In diesen genannten Fällen stellt die Impulsbreite von U₃ das Maß für die Soll-Istwert-Abweichung dar.

Zu erläutern ist noch die Funktion des »exklusiven ODER-Gatters« in der erfindungsgemäßen Anordnung (nach F i g. 5):

Ist Eingang 26 und Eingang von 24 her gleich »0«, so ist auch Ausgang 27 »0«. Ist Eingang 26 gleich »0« und Eingang von 24 her gleich »1«, so ist Ausgang 27 gleich »1«. Dasselbe ergibt sich, wenn umgekehrt Eingang 26 gleich »1« und Eingang von 24 her gleich »0« ist. Sind Eingang 26 und der Eingang von 24 her gleich »1«, so ist Ausgang 27 gleich »0«. Mit anderen Worten ausgedrückt, ist zu sagen, daß Ausgang 27 nur dann »1« ist, wenn entweder Eingang 26 oder derjenige von 24 her gleich »1« ist.

Wie aus Vorstehendem eindeutig hervorgeht, zeichnet sich die erfindungsgemäße Meßanordnung durch große Einfachheit aus, insbesondere dadurch, daß die nach dem neuesten Stand der Technik entwickelten, integrierten, elektronischen Schaltkreise eine weitestgehende raum- und gewichtssparende Bauweise gestatten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1 2 räteeinsatz erfordert, vor allem aber am Ausgang Patentansprüche: ein gleichbleibendes Signal liefert. Dies wird dadurch erreicht, daß dem an sich be-

1. Anordnung zur Ja/Nein-Messung einer un- kannten Zeitglied ein Spannungsteiler aus Vorwiderbekannten Frequenz bezüglich einer vorwählba- 5 stand und Zenerdiode vorgeschaltet ist und ein zweiren Grenzfrequenz, bei der die Ausgangsimpulse tes gleichartiges Zeitglied dem ersten derart nachgeeines in seiner Standzeit einstellbaren Zeitgliedes schaltet ist, daß es durch Impulse gestartet wird, die mit der Periodendauer der zu messenden Fre- bei zeitlicher Abweichung zwischen der Halbperioquenz verglichen werden und das Zeitglied je- dendauer der unbekannten Frequenz und der Impulsweils durch die positive Halbwelle der Meßspan- io länge der Ausgangsspannung des ersten Zeitglieds nunggestartetwird, d ad u rc h ge ke η nzeich- entstehen und die Standzeit des zweiten Zeitglieds net, daß dem an sich bekannten Zeitglied (10, der Periodcndauer des zu überprüfenden Frequenz-

20) ein Spannungsteiler aus Vorwiderstand (U, bereichs angepaßt ist, so daß am Ausgang des zweiten

21) und Zenerdiode (12, 22) vorgeschaltet ist und Zeitglieds ein Signal vorhanden ist, wenn die Meßein zweites gleichartiges Zeitglied (17, 28) dem 15 spannung die Grenzfrequenz unterschreitet. ,
ersten derart nachgeschaltet ist, daß es durch In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung Impulse gestartet wird, die bei zeitlicher Abwei- wird dem ersten Zeitglied als Vergleichselement für chung zwischen der Halbperiodendauer der un- dessen Eingangs- und Ausgangsimpulslängen in an bekannten Frequenz und der Impulslänge der sich bekannter Weise ein »exklusives ODER-Gatter« Ausgangsspannung des ersten Zeitglieds (10, 20) 20 nachgeschaltet.

entstehen und die Standzeit des zweiten Zeitglieds Zur besonders raum- und kostensparenden Ausge-

der Periodendauer des zu überprüfenden Fre- staltung der Erfindung wird vorgeschlagen, als Funk-

quenzbereichs angepaßt ist, so daß am Ausgang tionsbauteile integrierte, elektronische Schaltelemente

des zweiten Zeitglieds ein Signal vorhanden ist, zu verwenden. Dadurch zeichnet sich die Meßanordwenn die Meßspannung die Grenzfrequenz unter- 25 nung durch eine besonders große Einfachheit sowie

schreitet. durch besonders kleine Abmessungen und kleines Ge-

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- wicht aus.

kennzeichnet, daß dem ersten Zeitglied (20) als Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung Vergleichselement für dessen Eingangs- und Aus- gehen aus der nachfolgenden Beschreibung zweier gangsimpulslängen in an sich bekannter Weise 30 Meßmethoden und den ihnen entsprechenden Ausein »exklusives ODER-Gattcr« (25) nachgcschal- führungsformen sowie aus den Zeichnungen hervor, tet ist. Hierbei zeigt

3. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, Fig.! das Schaltbild einer Ausführungsform,
dadurch gekennzeichnet, daß als Funktionsbau- F i g. 2 die schematische Funktionsdarstellung des teile integrierte, elektronische Schaltelemente ver- 35 Zeitgliedes gemäß der Anordnung nach Fig. 1,
wendet werden. Fig. 3 das Meßdiagramm der Anordnung nach

Fig.l,

Fig. 4 schematisch die Darstellung des Ausgangssignals als Funktion der Frequenz gemäß der Anord-40 nung nach Fig. 1,

Fig. 5 das Schaltbild einer zweiten Ausführungsform,

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung Fig. 6 die schematische Funktionsdarstellung des

zur Ja/Nein-Messung einer unbekannten Frequenz Zeitgliedes gemäß der Anordnung nach Fig. 5,

bezüglich einer vorwählbaren Grenzfrequenz, bei der 45 F i g. 7 das Meßdiagramm der Anordnung nach

die Ausgangsimpulse eines in seiner Standzeit ein- Fig. 5,

stellbaren Zeitglieds mit der Periodendauer der zu Fig. 8 schematisch die Darstellung des Ausgangsmessenden Frequenz verglichen werden und das Zeit- signals als Funktion der Frequenz gemäß der Anordglied jeweils durch die positive Halbwelle der Meß- nung nach F i g. 5.

spannung gestartet wird. 50 Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Durch die deutsche Patentschrift 6 97 228 ist ein Zeit TxIl mit Hilfe eines Zeitgliedes 10 gemessen Gerät zum Messen, Anzeigen und Signalisieren der (Fig. 1). Die zu messende Frequenz/,, der Wechsel-Frequenz von Wechselspannungen bekanntgeworden, spannung U_t) wird in eine Impulsspannung U₁ umgebei der bei einer Blinkschaltung der feste oder kon- formt, die bei entsprechender Größe von U_n mittels tinuierliche veränderbare Kondensator oder die 55 eines Vorwiderstandes Il und einer Zenerdiode 12 Glimmlampe durch ein mechanisches Relais im erhalten wird. Diese an der Zenerdiode 12 entste-Rhythmus der zu ermittelnden Frequenz derart kurz- hcnde Impulsspannung U₁ wird in ihrem Spannungsgeschlossen wird, daß die Glimmlampe der Blink- wert entsprechend der Sollspannung am Zeitglied 10 schaltung nur blinkt, wenn die Meßfrequenz niedriger am Eingang 13 angepaßt, wobei die Impulsdauer jeals die Blinkfrequenz ist. Auch hier ist bereits eine 60 weils gleich der halben Periodcndauer —T_xIl — der Ja/Nein-Anzeige verwirklicht. Diese Schaltung hat zu messenden Frequenz f_x ist. Ist U₀ gegen U₁ nicht jedoch den Nachteil, daß beim Blinken keine ein- genügend groß, so ist U₁ mittels eines nichtgezeichdeutige Aussage vorliegt, da das Blinken auch durch neten Schmitt-Triggers zu erzeugen,
schnelle Frequenzsprünge ausgelöst werden kann. In Fig. 2 ist nun schematisch die Funktion des Es ist Aufgabe der Erfindung, zur digitalen Fre- 65 Zeitgliedes 10 dargestellt, dessen Zeitverzögerung /„ _t quenzmessung einer Wechselspannung eine Meßan- einstellbar und von der Eingangsimpulsdauer unabordnung zu verwenden, die sich durch große Ein- hängig ist. Diese Zeitverzögerung t_nl wird dann gefachheit auszeichnet und keinen kostspieligen Ge- startet, wenn der Eingangsimpuls U₁ beendet ist. Die