DE1516930C3 - Arrangement for frequency measurement of an alternating voltage with the help of cell elements - 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 ZeitThe voltage U _{0 at the} output 14 of the timing element 10 is now dependent on the set time delay t _nv if t _nl < T _x Il , in each period of the frequency / _v for the time

t_x = T_v/2-i_nlgleich»0«(Fig.3). t _x = T _v / 2-i _nl equal to "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»!«. If now t " j Ξ> T _x II, that is, if a pulse occurs at input 13 of timing element 10 before time t _{nl has} elapsed, output voltage U ₂ remains constant"! ".

Die Frequenz f_x ist nunmehr bestimmt durch die FormelThe frequency f _x is now determined by the formula

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.The pulse pauses t _{x of} the voltage U ₀ that arise for t " , < T _x II are now converted into pulses t / .j via an inverter 15 and transferred to a second timing element 17 at output 16, the task of which is to determine the pulse pauses T _x - I _x bridge.

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.The time delay ι ,,., Of the timer 17 is set to the lower frequency measuring range / ", whereby it should be noted, however, that the response delay at the output 18 of the timer 17 is equal to the time delay r ,,., is. She must be in the interest be chosen accordingly small for a fast display.

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.4 shows the output voltage U _{i of} the timing element 17 as a function of the frequency / _v . The voltage t / ₄ at the output 18 is "1" if the setting of the frequency meter is below the frequency to be measured f _x and is "0" if the setting is higher.

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.In this described embodiment for frequency measurement by comparing the time T _x II with a known time interval I ₁ , to calibrate the arrangement or to determine a frequency to be determined, the setting of / “by means of a rotary capacitor or a potentiometer, the scale of which is already calibrated in Hz is done. The display for the correct setting takes place digitally in a known manner and can be made perceptible optically or acoustically or both together via an auxiliary device. Adjustment by hand is relatively easy due to the digital display.

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: _{The already described conversion of the voltage CZ 0} with the frequency f _x into a pulse voltage U ₁ , which is generated by means of a series resistor 21 and a Zener diode 22, and into the input 23 also takes place with the embodiment of an arrangement for frequency measurement shown in FIG. 5 of the timer 20 is given. The function of this timing element 20 is shown schematically in FIG. Here, too, as in the method described first, the rising edges of the output and input pulses coincide in time, but the time delay ( _s) at the output 24 of the timing element 20 starts with the beginning of the input pulse. The following pulse voltages are now fed to an "exclusive OR gate" 25:

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).The input 26 receives a pulse voltage U ₁ of the duration T _x II from the input 23. From the output 24 of the timing element 20, a pulse voltage U., of the duration / "., Is given directly to 25. The time / "_{; i} can be set by means of the timer 20. At the output 27 of the "exclusive OR gate" 25, if the set time t _na φ T _x Il , a pulse voltage ΪΛ, of the duration t _x , which is to be set equal to j T _x Il-I _11x I (Fi g. 7).

Bei t_{n 3} = TJl wird t_x — 0 und damit auch der Ausgang 27. Dann beträgt die zu bestimmende Frequenz At t _{n 3} = TJ1 , t _x - 0 and thus also the output 27. Then the frequency to be determined is

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.The pulses Ά · generated for ί _ηΛ φΤ _χ / 2 are then passed on to the timing element 28, if necessary, in order to bridge the pulse pauses of £ /., With the duration T _x -t _x . Here, too, the time delay / "., Of the timing element 28 is to be set to the lower frequency measuring range and to be selected correspondingly small in the interest of a short response delay at the output 29. The output voltage t / ₄ itself can, as FIG. 8, can be used to represent a function of f _x .

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.However, this method for frequency measurement can now also be used in control systems as a So) l actual value comparator or as a so-called frequency monitor. In the case of two-position controllers, connection is to be made to output 18 (FIG. 1), while output 16 (FIG. 1) or 27 (FIG. 5) is to be used for linear control systems. In these cases, the pulse width of U _{3 represents} the measure for the target / actual value deviation.

Zu erläutern ist noch die Funktion des »exklusiven ODER-Gatters« in der erfindungsgemäßen Anordnung (nach F i g. 5):The function of the “exclusive OR gate” in the arrangement according to the invention still needs to be explained (according to Fig. 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.If input 26 and input 24 are equal to “0”, output 27 is also “0”. Is input 26 the same "0" and input from 24 equals "1", so output 27 equals "1". The same happens when the other way round Input 26 is equal to "1" and input from 24 is equal to "0". Are entrance 26 and the entrance from 24 equals "1", output 27 is equal to "0". In other words, it should be said that Output 27 is only "1" if either input 26 or the input from 24 is "1".

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.As can be clearly seen from the above, the measuring arrangement according to the invention is distinguished by great simplicity, in particular because the state-of-the-art technology integrated, electronic circuits a largely space- and weight-saving design allow.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

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 2 requires the use of equipment, but above all claims at the output: supplies a constant signal. This is achieved by the fact that 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-1. Arrangement for yes / no measurement of an unknown timing element, a voltage divider from a previously known frequency with respect to a preselectable state and a Zener diode is connected upstream and a two-wire Cutoff frequency at which the output pulses tes similar timing element in such a way after the first in its service life adjustable timer switches is that it is started by pulses that with the period duration of the frequency to be measured with the time difference between the half-period are compared and the timing element each time of the unknown frequency and the pulse width by the positive half-wave of the measuring span length of the output voltage of the first timing element is started, because u rc h ge ke η nzeich- arise and the service life of the second timing element net that the known timing element (10, the period duration of the frequency to be checked 20) ein Spannungsteiler aus Vorwiderstand (U, bereichs angepaßt ist, so daß am Ausgang des zweiten20) a voltage divider from series resistor (U, range is adapted so that at the output of the second 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.21) and Zener diode (12, 22) is connected upstream and a signal is present in the timing element when the measurement, a second similar timing element (17, 28), the voltage falls below the limit frequency. ,
The first is connected downstream in such a way that it is started by pulses which, if there is a time difference, are used as a comparison element for the first timing element between the half-cycle duration of the input and output pulse lengths at a known frequency and the pulse length of the As is known, an “exclusive OR gate” output voltage of the first timing element (10, 20) 20 is connected downstream. entstehen und die Standzeit des zweiten Zeitglieds Zur besonders raum- und kostensparenden Ausge-and the service life of the second timing element. der Periodendauer des zu überprüfenden Fre- staltung der Erfindung wird vorgeschlagen, als Funk-the period duration of the development of the invention to be checked is proposed as a radio quenzbereichs angepaßt ist, so daß am Ausgang tionsbauteile integrierte, elektronische Schaltelementefrequency range is adapted, so that at the output tion components integrated electronic switching elements 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 sowieof the second timer a signal is present to use. This distinguishes the measuring arrangement the measurement voltage and the cut-off frequency by a particularly great simplicity and schreitet. durch besonders kleine Abmessungen und kleines Ge-strides. thanks to particularly small dimensions and 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- wicht aus.2. Arrangement according to claim 1, characterized by weight. 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 zeigtindicates that the first timer (20) as Further details and advantages of the invention Comparison element for its input and output from the following description of two input pulse lengths in a manner known per se 30 measuring methods and the corresponding Ausein »Exclusive OR gate« (25) follow-up forms as well as from the drawings, is tet. Here shows 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 nach3. Arrangement according to claims 1 and 2, Fig.! the circuit diagram of an embodiment,
characterized in that as a functional structure F i g. 2 the schematic functional representation of the part-integrated, electronic switching elements with a timing element according to the arrangement according to FIG. 1,
be turned. 3 shows the measuring diagram according to the arrangement Fig.l,Fig.l, Fig. 4 schematisch die Darstellung des Ausgangssignals als Funktion der Frequenz gemäß der Anord-40 nung nach Fig. 1,4 schematically shows the representation of the output signal as a function of the frequency according to the arrangement of FIG. 1, Fig. 5 das Schaltbild einer zweiten Ausführungsform, 5 shows the circuit diagram of a second embodiment, Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung Fig. 6 die schematische Funktionsdarstellung desThe invention relates to an arrangement. FIG. 6 shows the schematic functional illustration of the zur Ja/Nein-Messung einer unbekannten Frequenz Zeitgliedes gemäß der Anordnung nach Fig. 5,for yes / no measurement of an unknown frequency timer according to the arrangement of FIG. 5, bezüglich einer vorwählbaren Grenzfrequenz, bei der 45 F i g. 7 das Meßdiagramm der Anordnung nachwith regard to a preselectable cut-off frequency at which 45 F i g. 7 shows the measuring diagram according to the arrangement die Ausgangsimpulse eines in seiner Standzeit ein- Fig. 5,the output impulses of a one in its service life one 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.adjustable timing element with the period of the to Fig. 8 schematically the representation of the output measuring end Frequency are compared and the time signal as a function of the frequency according to the arrangement element in each case by the positive half-wave of the measurement according to FIG. 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. Dievoltage is started. 50 In the method according to the invention, the German patent 6 97 228 is a time TxIl measured with the aid of a timing element 10 for measuring, displaying and signaling the (Fig. 1). The frequency to be measured / ,, the alternating frequency of alternating voltages has become known, voltage U _t) is converted into a pulse voltage U ₁ in the case of a flashing circuit of the fixed or conformal, which with a corresponding size of U _n by means of a continuously variable capacitor or the 55 of a series resistor II and a Zener diode 12 glow lamp is obtained by a mechanical relay in the. This pulse voltage U ₁ , which develops at the zener diode 12 and which is so short-lived, is closed in its voltage that the glow lamp only flashes the flashing value according to the nominal voltage at the timing element 10 when the measuring frequency is adjusted lower at the input 13 , where the pulse duration is always the flashing frequency. Here, too, a yes / no display is already implemented that is equal to half the period duration - T _x II. This circuit has to be measured frequency f _x is. If U ₀ versus U ₁ does not have the disadvantage that no one is sufficiently large when flashing, then U _{1 is present} by means of a non-signed statement, since the flashing can also be generated by a Schmitt trigger,
rapid frequency hops can be triggered. In FIG. 2 is now schematically the function of the It is the object of the invention is shown 65 timer 10 to the digital frequency, the time delay / _"t quenzmessung an AC voltage a Meßan- adjustable and use of the input pulse duration unabordnung that by large A - is pending. This time delay t _nl is then characterized by simplicity and no costly start is made when the input pulse U _{1 has} ended. the