DE2353473A1 - Pulse train frequency fluctuations measuring device - uses frequency-to-voltage converter and electronic quotient forming network - Google Patents

Pulse train frequency fluctuations measuring device - uses frequency-to-voltage converter and electronic quotient forming network

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DE2353473A1 DE19732353473 DE2353473A DE2353473A1 DE 2353473 A1 DE2353473 A1 DE 2353473A1 DE 19732353473 DE19732353473 DE 19732353473 DE 2353473 A DE2353473 A DE 2353473A DE 2353473 A1 DE2353473 A1 DE 2353473A1
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Abstract

The network forms the ratio of the fluctuation amplitude to the mean frequency. It consists of an amplifier with a logarithmic characteristic, to whose input the long term mean value of the d.c. voltage and the fluctuation components are applied. A high-pass filter whose time constant can be varied, is connected to the amplifier output. The quotient forming network is connected through a voltage controlled blocking element to the high-pass filter, whose time constant is automatically reduced when the long term mean frequency value at the network output changes, while the fluctuation a.c. component is prevented from reaching the filter by the blocking element. It is an RC low-pass filter, whose time constant can be switched by a field-effect transistor.

Description

AG FA-GEVAERTAG FA-GEVAERT

PATENTABTEILUNGPATENT DEPARTMENT

LEVERKUSENLEVERKUSEN

Ki/deKi / de

2 4. OHt. 19732 4th OHt. 1973

Vorrichtung zur Messung von relativen FrequenzschwankungenDevice for measuring relative frequency fluctuations

Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Messung und Registrierung von relativen Frequenzschwankungen einer Impulsfolge. Insbesondere eignet sich die Erfindung zur Überwachung der Drehzahlschwankung von rotierenden Wellen oder der Geschwindigkeitsschwankung von gleichmäßig bewegten Papier- oder Fölienbahnen. Bei Geräten dieser Bauart wird eine mit der Drehzahl bzw. Geschwindigkeit proportionale Frequenz mit Hilfe eines Frequenz Spannungs-Wandlers in eine drehzahlanaloge Spannung umgewandelt und mittels eines elektronischen Quotienten-Netzwerkes mit den Mittelwert der Frequenz ins Verhältnis gesetzt.The invention relates to a device for measurement and registration of relative frequency fluctuations of a pulse train. In particular the invention is suitable for monitoring the speed fluctuation of rotating shafts or the speed fluctuation of evenly moving paper or film webs. With devices of this type, one with the speed resp. Speed proportional frequency using a frequency voltage converter converted into a speed-analog voltage and related to the mean value of the frequency by means of an electronic quotient network.

Impulsfolgen lassen sich zum Beispiel !mittels elektronischer Generatoren, aber auch durch mechanische Impulsgeber auf optischer, induktiver oder mechanischer Basis erzeugen. Pulse sequences can, for example, be! By means of electronic Generate generators, but also by mechanical pulse generators on an optical, inductive or mechanical basis.

In vielen Fällen bestimmt die Arbeitsgeschwindigkeit einer Produktionsmaschine direkt die Qualität oder die physikalischen bzw. chemischen Eigenschaften des Produktes. Koppelt man zum Beispiel einen mechanischen Impulsdrehgeber mit vernachlässigbar kleinem Teilungsfehler an eine rotierende Welle einer solchen Maschine, so läßt sich aus der Schwankung der Frequenz der Impulsfolge direkt auf die Schwankung der Drehzahl oder Umfangsgeschwindigkeit dieser Welle schließen. Umgekehrt liefert die ImpulsfolgeSchwankung eines mit konstanter Winkelgeschwindigkeit angetriebenen Impulsdrehgebers dessen Teilungsfehler. Weitere Anwendungsbeispiele sind die Messung von Tonhöhenschwankungen an Tonbandgeräten, der Frequenz-Jitter bei Impulsgeneratoren.In many cases the working speed of a production machine directly determines the quality or the physical one or chemical properties of the product. For example, a mechanical pulse encoder with a negligibly small pitch error is coupled to a rotating shaft of a such a machine, it can be seen from the fluctuation of the frequency the pulse train directly on the fluctuation in speed or Close peripheral speed of this wave. Conversely, the pulse train fluctuation provides one with constant angular velocity driven pulse encoder whose division error. Other application examples are the measurement of pitch fluctuations on tape recorders, the frequency jitter in pulse generators.

A-G 1164 :A-G 1164:

509818/0623509818/0623

Viele auf der Basis von Impulsfolge-Schwankungsmessungen arbeitende Meßverfahren verlangen die Kenntnis der relativen Frequenzschwankung bezogen auf den zeitlichen Mittelwert der Impulsfolge.Many based on pulse train fluctuation measurements Measurement methods require knowledge of the relative frequency fluctuation based on the time average of the Pulse train.

Ein derartiges Meßgerät ist zum Beispiel in der deutschen Patentschrift DT-PS 1 056 403 beschrieben. Dieses Gerät bildet mit Hilfe eines Quotienten-Netzwerkes den Quotienten aus der Schwankungsamplitude und dem zeitlichen Mittelwert der Impulsfolge. Genauigkeit und Meßbereichsumfang werden hierbei durch den eingebauten magnetischen Schalter und die Quotientenstufe stark begrenzt. Bei sequentiellem Betrieb des Meßgerätes mit mehreren Meßstellen besitzt das Gerät eine zu lange Einstellzeit.Such a measuring device is for example in the German patent specification DT-PS 1 056 403 described. With the help of a quotient network, this device forms the quotient from the Fluctuation amplitude and the mean value of the pulse train over time. The accuracy and the scope of the measuring range are determined by the built-in magnetic switch and the quotient stage are severely limited. With sequential operation of the measuring device with The device has too long a response time for several measuring points.

Der Erfindung liegt daher als wesentliche Aufgabe die Verbesserung dieses Meßgerätes zugrunde. Insebesondere soll die Betriebssicherheit, die Meßgenauigkeit, der Meßumfang und die Eichstabilität erhöht werden.The main object of the invention is therefore to improve this measuring device is based. In particular, the operational safety, the measurement accuracy, the measurement scope and the Calibration stability can be increased.

Diese Aufgabe wird bei dem oben beschriebenen Gerät erfindungsgemäß in folgender Weise gelöst: Das Quotientennetzwerk besteht aus einem Verstärker mit logarithmischer Kennlinie, dessen Eingang der langzeitige Mittelwert der Gleichspannung Um und die Schwankungsamplitude U zugeführt werden und dessen Ausgang ein umschaltbares Hochpaßfilter nachgeschaltet ist.This object is achieved in the device described above according to the invention in the following way: The quotient network consists of an amplifier with a logarithmic characteristic, whose input is supplied with the long-term mean value of the direct voltage U m and the fluctuation amplitude U and whose output is followed by a switchable high-pass filter.

Eine Weiterentwicklung der Erfindung sieht VOr1, daß der Ausgang des Quotientennetzwerkes über ein spannungsgesteuertes Sperrglied T2 mit dem Hochpaßfilter R1C1 verbunden ist, und die Zeitkonstante des Hochpaßfilters automatisch reduziert wird, wenn sich der langzeitige Mittelwert U am Ausgang des Quotientennetzwerkes ändert, während die Ausgangswechselspannung Uas(T) des Quotientennetzwerkes durch das Sperrglied T2 automatisch vom Eingang des Hochpasses getrennt wird. Als Sperrglied kann ein R/C-Glied, als Hochpaß ein C/R-Glied benutzt werden. Die Widerstände sind in beiden Fällen mit Feldeffekt-Transistoren überbrückt, so daß die Zeitkonstanten umschaltbar sind.A further development of the invention provides 1, that the output of ratio network is connected via a voltage-controlled locking member T 2 with the high-pass filter R 1 C 1, and the time constant of the high pass filter is automatically reduced when the long-time mean value U at the output of ratio network changes, while the output alternating voltage U as (T) of the quotient network is automatically separated from the input of the high-pass filter by the blocking element T 2. An R / C element can be used as a blocking element and a C / R element can be used as a high-pass filter. In both cases the resistors are bridged with field effect transistors so that the time constants can be switched.

A-G 1164 - 2 -A-G 1164 - 2 -

5098-1 8706-235098-1 8706-23

Weitere Verbesserungen des Gerätes, zum Beispiel der Einbau einer Anzeigesperre, sowie einer Grenzwertanzeige, sind in den Patentansprüchen näher beschrieben.Further improvements of the device, for example the installation a display lock and a limit value display are described in more detail in the claims.

Mit dem neuen Gerät wird eine, wesentlich höhere Temperatur Stabilität, ein größerer. Frequenzbereich, ein geringerer offset, sowie eine bessere Linearität erzielt. Ein weiterer Vorteil liegt in dem erweiterten; Meßbereich bei gleichzeitig verbesserter Genauigkeit. Es wird eine Meßgenauigkeit von ca·..+ 1 % erzielt. Da sich eine logarithmische Funktion auch über lange Zeiten genau darstellen läßt, entfällt die früher notwendige Nacheichung des Meßgerätes. ·■"■".-■ ; With the new device, a significantly higher temperature stability becomes a greater one. Frequency range, a lower offset and better linearity. Another advantage lies in the extended; Measuring range with improved accuracy at the same time. A measurement accuracy of approx. + 1 % is achieved. Since a logarithmic function can be represented precisely even over long periods of time, there is no need to recalibrate the measuring device. · ■ "■" .- ■ ;

Mit dem umschaltbaren Hochpaßfilter erreicht man eine kürzere Umladungszeit des Hochpaßfilter und damit eine Reduzierung der Einstellzeit auf ^. 5 s.With the switchable high-pass filter you can achieve a shorter one Reloading time of the high-pass filter and thus a reduction in the response time to ^. 5 s.

Im folgenden wird' ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeichnungen näher.beschrieben. Dabei wird auch das Prinzip der Schaltung näher erläutert.; Es zeigen:In the following, an embodiment of the invention is based on described in more detail by drawings. Thereby also the principle the circuit explained in more detail .; Show it:

Figur T:. .Ein Blocksehaltbild der Meßanordnung Figur 2: Das Prinzip der F/U-Wandlung Figur 3: Die Wirkungsweise des Quotientennetzwerkes und Figur 4: Das umschaltbare Hoch- Tiefpaß-Filter mit ■ . Anzeigesperre und Grehzwertanzeige.Figure T :. .A block diagram of the measuring arrangement Figure 2: The principle of the F / U conversion Figure 3: The mode of operation of the quotient network and Figure 4: The switchable high-low-pass filter with ■. Display lock and speed value display.

Das Meßobjekt, z.B. eine rotierende Welle 1, ist mit einem photoelektrischen Geber 2 mechanisch direkt gekoppelt. Die Zeitfunktion der Drehzahl n(t) läßt sich in zwei Komponenten:The measurement object, e.g. a rotating shaft 1, is provided with a photoelectric encoder 2 mechanically coupled directly. the The time function of the speed n (t) can be divided into two components:

n(t) = n n (t) = n

zerlegen, einen konstanten Anteil η (mittlere Drehzahl) und" einen Schwankunsanteil η (t). : - -decompose, a constant component η (mean speed) and "a fluctuation component η (t) .: - -

Die Zeitfunktion der Impulsfrequenz f(t) des Gebers 2 ist .proportional der Zeitfunktion n(t) der Welle 1:The time function of the pulse frequency f (t) of the encoder 2 is .proportional to the time function n (t) of wave 1:

". . f(tW n(t) . (2)".. f (tW n (t). (2)

A-G 1164 ■"'"-■-../ " 3 ~ -AG 1164 ■ "'" - ■ - .. / " 3 ~ -

:■ 509818/0 623: ■ 509818/0 623

Diese Frequenz-Zeitfunktion wird durch den Frequenz-Spannungswandler 3 (F/U-Wandlung) in eine proportionale Spannungs-Zeit-Funktion U(t) umgewandelt:This frequency-time function is generated by the frequency-voltage converter 3 (F / U conversion) converted into a proportional voltage-time function U (t):

UCtW f(t) (3) .UCtW f (t) (3).

Da zwischen der Ausgangs spannung des F/U-Wandlers und der Drehzahl-nach Beziehung (2) Proportionalität besteht, ergibt sich:Because between the output voltage of the F / U converter and the speed according to Relationship (2) proportionality results:

n(t) (4)n (t) (4)

und unter Berücksichtigung von Gleichung (1):and taking into account equation (1):

U(t) = Um + Us(t) (5)U (t) = U m + U s (t) (5)

Die nachfolgende Quotientenstufe 4 bildet den Quotienten aus der Schwankungsfunktion Ug(t) und der mittleren Spannung Um:The following quotient stage 4 forms the quotient from the fluctuation function U g (t) and the mean voltage U m :

•Durch die Beziehung (4) und der Gleichung (1) ist dieser Quotient proportional der Drehzahlschwankung bezogen auf die mittlere Drehzahl;• This quotient is given by the relationship (4) and the equation (1) proportional to the speed fluctuation based on the average speed;

Us(t) ns(t)U s (t) n s (t)

also der gewünschten Meßgröße.that is, the desired measurand.

Die am Ausgang des Quotientennetzwerkes 4 auftretende Wechsel spannung wird anschließend einem umschaltbaren Hoch- Tiefpaß-Filter 5 zugeführt und nach Verstärkung im Verstärker 6 durch das Anzeigeinstrüment bzw. den Schreiber 7 angezeigt. Nachfolgend werden die einzelenen Funktionsgruppen 2 bis 6 näher beschrieben.The alternating voltage occurring at the output of the quotient network 4 is then a switchable high-low-pass filter 5 and displayed after amplification in the amplifier 6 by the display instrument or the recorder 7. The individual function groups 2 to 6 are described in more detail below.

A-G 0164 - 4 -A-G 0164 - 4 -

509818/0623509818/0623

■■ , ■ . ■■"■"■■ Γ - -- - ■-.- .■■, ■. ■■ "■" ■■ Γ - - - ■ -.-.

1. Geber , ;1st encoder,;

Der Geber 2 hat die Aufgabe, bei einer Drehbewegung oder einem als Drehbewegung abgebildetem anderen Vorgang, eine dem Winkel proportionale Anzahl elektrischer Impulse zu erzeugen.The encoder 2 has the task of a rotary movement or a Another process depicted as a rotary movement, one of the angles to generate a proportional number of electrical impulses.

Er ist z.B. als photoelektrischer Geber ausgebildet und besteht aus einer drehbar gelagerten Impulscheibe, die mit einer speichenförmig angeordneten Schlitz- oder Strichmarkeneinteilung hoher Teilungsgenauigkeit versehen ist. Die Impulsscheibe unterbricht durch ihre Teilungsmarken periodisch einen Lichtstrahl, der von einer feststehenden Lichtquelle auf eine feststehende Photodiode gerichtet ist. Die Photodiode wandelt die Lichtimpulse in Spannungsimpulse um.It is designed, for example, as a photoelectric transmitter and consists of a rotatably mounted impulse disc, which is divided into slits or bar marks arranged in the shape of a spoke high pitch accuracy is provided. The pulse disc periodically interrupts a light beam with its graduation marks, which is directed from a fixed light source onto a fixed photodiode. The photodiode converts converts the light pulses into voltage pulses.

2. F/tr-Wandler, 2. F / tr converter,

Im F/U-Wandler 3 (Figur 2) werden die Spannungsimpulse des Gebers 2 durch einen monostabilen Multivibrator in Spannungsimpulse konstanter Impulshöhe U und konstanter Impulsdauer ~tumgesetzt. Unterdrückt das nachfolgende aktive Tiefpaß-Filter alle Frequenzkomponenten oberhalb einer Grenzgrequenz, so erhält man als Ausgangsspannung Ü_ des Tiefpaßfilters:In the F / U converter 3 (Figure 2), the voltage pulses of the Encoder 2 is converted into voltage pulses of constant pulse height U and constant pulse duration by a monostable multivibrator. If the following active low-pass filter suppresses all frequency components above a limit frequency, see above the following is obtained as the output voltage Ü_ of the low-pass filter:

also eine der Drehzahl bzw. Geschwindigkeit proportionale Spannung. -thus one proportional to the speed or speed Tension. -

3. Quotientennetzwerk 3. Quotient network

Im Quotientennetzwerk (Figur 3) erhält man durch Aussteuerung einer nichtlinearen Kennlinie mit der Ausgangsspannung des F/U-Wandlers 3 nach Gleichung (8) den Quotienten gemäß Gleichung (6). Als nichtlineare Kennlinie dient die logarithmische Funktion:In the quotient network (FIG. 3), a non-linear characteristic curve with the output voltage of the is obtained by modulating F / U converter 3 according to equation (8) according to the quotient Equation (6). The logarithmic function serves as the non-linear characteristic:

uv = K.mue (9)uv = K.mu e (9)

A-G 1164 - 5 -A-G 1164 - 5 -

509818/0623509818/0623

.Im Arbeitspunkt A der Kennlinie, der durch die Spannung U eingestellt wird, ergibt sich die Ausgangswechselspannung Uas(t) zu:At the operating point A of the characteristic, which is set by the voltage U, the output alternating voltage U as (t) results as:

uas(t) = v (um). . üa(t) (10)u as (t) = v (u m ). . ü a (t) (10)

Die Verstärkung V(U ) der Quotientenstufe ist gleich der Steigung der Kennlinie im Arbeitspunkt A (tr = U):The gain V (U) of the quotient level is equal to the slope of the characteristic curve at operating point A (tr = U):

Mit Gleichung (9) wird jetztWith equation (9) now becomes

d (k. In Ue)d (k. In U e )

damit erhält man Gleichung (10) zu:this gives equation (10):

(t)(t)

uas(t) = k .u as (t) = k.

Um U m

also den geforderten Quotienten nach Gleichung (7)i.e. the required quotient according to equation (7)

4. Umschaltbares Filter mit Verstärker (Figur 4) Die Ausgangswechselspannung U (t) des Quotienten-Netzwerkes 44. Switchable filter with amplifier (FIG. 4) The alternating output voltage U (t) of the quotient network 4

do ..do ..

wird durch ein Hochpaßfilter R^C^ ausgekoppelt, in V^ verstärkt, in einem weiteren Verstärker V9 zu einem zu U__(t) proportionalenis decoupled by a high-pass filter R ^ C ^, amplified in V ^, in a further amplifier V 9 to a proportional to U __ (t)

i— CLOi - CLO

Strom umgewandelt und einem in % geeichten Registrierschreiber zugeführt. Zur Erfassung auch von sehr niederfrequentmodulierten Impulsfolge Schwankungen (A^ Geschwindigkeitsschwankungen) hier.0,01 Hz - wird R^,(L· = 16 s dimensioniert; das aber bedeutet z.B. bei sequentiellem Betrieb des Gerätes mit mehreren Gebern unterschiedlicher mittlerer Drehzahl ein von R1C,. abhängiges, unzumutbar langes Einschwingverhalten des Gerätes.Converted electricity and fed to a recorder calibrated in%. For the detection of very low-frequency modulated pulse train fluctuations (A ^ speed fluctuations) here 0.01 Hz - R ^, (L = 16 s is dimensioned; however, this means, for example, when the device is operated sequentially with several encoders with different average speeds, one of R 1 C, dependent, unreasonably long transient response of the device.

A-G 1164 - 6 -A-G 1164 - 6 -

509818/0623509818/0623

Darum wird die Zeitkonstante R1C1 mit T1 so reduziert, daß sich C1 in wenigen Sekunden auf U_ einstellen kann. Gleichzeitig wird U (t) durch ein mit T9 einschaltbäres Tiefpaß-FilterThis is why the time constant R 1 C 1 is reduced with T 1 so that C 1 can adjust to U_ in a few seconds. At the same time, U (t) is passed through a low-pass filter that can be switched on with T 9

aS . £L. as. £ L.

R2Cp vom Eingang des Höchpaßfilters getrennt. ;R 2 Cp separated from the input of the high pass filter. ;

Der Betrieb des Gerätes unter häufig sich ändernden Betriebsparametern (kontinuierliche oder spontane Änderungen des langzeitigen Mittelwertes U, Überschreitung des Meßbereiches The operation of the device under frequently changing operating parameters (continuous or spontaneous changes in the long-term mean value U, exceeding the measuring range

durch U _(t) ) erfordert zur Vermeidung von Überlastungen asby U _ (t)) required to avoid overloads as

des Registriergerätes sowie später unerklärlichen Diagramm-Aufzeichnungen eine Kontrolle" des Gerätes durch eine Anzeigesperre. Solange der Impulsgeber keine Impulsfolge liefert, ist durch das Flip-Flop FF die Anzeige des Gerätes gesperrt, also T1 leitend und T2 gesperrt (die Source von T1 liegt virtuell auf 0).of the recording device as well as later inexplicable diagram recordings a control of the device by a display lock. As long as the pulse generator does not deliver a pulse train, the display of the device is locked by the flip-flop FF, i.e. T 1 conductive and T 2 locked (the source of T 1 is virtually on 0).

Eine von 0 an zunehmende Impulsfolgefrequenz hebt die nachtriggerbar Mono-Flip-Flop- seitige Sperre des Gerätes MF über das Oder-Gatter R auf, wenn eine eingestellte" Impulsfolgefrequenz überschritten wird* Gleichzeitig wird aber über den Impedanzwandler I der Kondensator C1 auf U- geladen und hält das One of 0 to increasing pulse repetition frequency cancels the retriggerable mono-flip-flop-side lock of the unit MF via the OR-gate R, when a set "pulse train frequency is exceeded * At the same time via the impedance converter I to capacitor C 1 to U is loaded and holds that

ι dm -..---ι dm -..---

Gerät mit dem Flip-Flop FF über den Ladestrom-Detektor Z- .. - D mit dem Logikausgang Ιβ1 0 über R solange gesperrt, bis über C, kein Umladestrom mehr fließt. Ist C1 geladen, so erscheint das Logiksignal. Ic1 = 0. Das Logiksignal I2 = 0 erscheint, wenn U__(t) durch 0 geht. Beide Signale werden im Und-Gatter U ver-Device with the flip-flop FF via the charging current detector Z- .. - D with the logic output Ι β1 0 blocked via R until no more charging current flows via C. If C 1 is loaded, the logic signal appears. I c1 = 0. The logic signal I 2 = 0 appears when U __ (t) goes through 0. Both signals are processed in the AND gate U

el S -el S -

knüpft und geben das Flip-Flop FF frei. Damit wird T1 gesperrt und T2 nach einer Verzögerung Z leitend.ties and releases the flip-flop FF. This means that T 1 is blocked and T 2 is switched on after a delay Z.

Ein Grenzwertdetektor GW 1 erzeugt an seinem Ausgang ein Logik--A limit value detector GW 1 generates a logic at its output

signal, wenn-U„a(t) die Meßbereichsgrenze des Gerätes, da'rge-. assignal, if-U „ a (t) is the measuring range limit of the device, there- fore. as

stellt durch eine Schwellspänhung U^1 überschreitet. Einerepresents by a Schwellspänhung U ^ 1 exceeds. One

erneute Sperrung, des Gerätes kann jetzt nur hoch mittels des ,. Grenzwertdetektors GW 1 eingeleitet — und gegebenenfalls über das Logiksignal. I Λ ^O im oben beschriebenen Sinne aufrechterhalten werden. Überschreitet U__(.t) eine zweite (digitalein stellbare) Schwellspannung O^ 2^11GW 1' s0 erz(äiXlgt der Grenzwert-Detektor GW 2 an seinem Ausgang ein Logiksignal, das überBlocked again, the device can now only be upgraded using the. Limit value detector GW 1 initiated - and possibly via the logic signal. I Λ ^ O can be maintained in the sense described above. If U __ (. T) exceeds a second (digitally adjustable) threshold voltage O ^ 2 ^ 11 GW 1 ' s0 (äiXl gt the limit value detector GW 2 at its output a logic signal that has

A-G 1164 / r - 7: - ■"■-; ; -■-.-._.. :.AG 1164 / r - 7 - ■ "■ -; - ■ -.-._ ..:.

: 509018/0623/ : 509018/0623 /

ein nachtriggerbares Mono-Flip-Flop den Schnellvorschub eines Registrierschreibers einschaltet. Überschreiten die relativen Impulsfolgeschwankungen bzw. Geschwindigkeitsschwankungen mit U (t) die Schwellspannung IL^ 2 Pr0 Zeiteinheit mehrfach, so wird ein Alarmzeichen ausgelöst.a retriggerable mono flip-flop switches on the fast feed of a recorder. If the relative pulse train fluctuations or speed fluctuations with U (t) exceed the threshold voltage IL ^ 2 P r0 time unit several times, an alarm signal is triggered.

5. Kontroll- und Eich-Generator 5. Control and calibration generator

Da eine betriebsmäßige Funktionsprüfung und Eichung des Gerätes mit am Geber künstlich erzeugten definierten Impulsfolgeschwankungen nicht möglich ist, übernimmt diese Funktion ein eingebauter digital--frequenzmodulierter Impuls-Generator der wahlweise mit dem Eingang des F/U-Wandlers - auch während der eigentlichen Messungen - verbunden werden kann. Hierbei erzeugt ein Quarz-Generator über einen Frequenzteiler mit digital feingestuft wählbarem Teilungsfaktor eine Impulsfolgefrequenz. Durch eine kontinuierlich digitale Änderung des Teilungsfaktors in sehr kleinen Binär-Schritten zeitkonstanter Folge zwischen zwei digital festgelegten Grenzen entsteht eine quasi-lineare dreieckförmige Frequenzmodulation der Impulsfolgefrequenz mit absolut definiertem Frequenzhub. Die Hubfrequenz wird zweckmäßig so gewählt, daß diese weit unterhalb der Grenzfrequenz des Schreibers liegt.Since an operational functional test and calibration of the device is not possible with artificially generated defined pulse train fluctuations on the encoder, this function takes over built-in digital - frequency-modulated pulse generator of the can optionally be connected to the input of the F / U converter - even during the actual measurements. Generated here a quartz generator via a frequency divider with a finely graded digitally selectable division factor a pulse repetition frequency. By continuously digitally changing the division factor in very small binary steps in a time-constant sequence between Two digitally defined limits result in a quasi-linear triangular frequency modulation of the pulse repetition frequency absolutely defined frequency deviation. The stroke frequency is expediently chosen so that it is well below the cutoff frequency of the scribe lies.

6. Technische Daten für ein Ausführungsbeispiel 6. Technical data for an exemplary embodiment

Die mit dem beschriebenen Gerät zur Messung und Registrierung von relativen Impulsfolge-Schwankungen herausragenden Daten für einen Meßbereich U (t) = + 10 96 sind:The one with the described device for measurement and registration Outstanding data from relative pulse train fluctuations for a measuring range U (t) = + 10 96 are:

~us(t)~ u s (t)

a) Die Bildung des Quotienten |j über einen Bereich vona) The formation of the quotient | j over a range of

1 Um bis ^ 40 Um. m 1 U m to U ^ 40 m. m

b) Meßbereich der Schwankungsfrequenz 0,01 Hz bis 100 Hz (-3dB) für f(t) ^-300 Hz (zur Definition von f(t) siehe Gl. 2).b) Measuring range of the fluctuation frequency 0.01 Hz to 100 Hz (-3dB) for f (t) ^ -300 Hz (for the definition of f (t) see Eq. 2).

c) Meßgenauigkeit über den Quotientenmeßbereich <£ + 1 % für f (t) ^1300 Hzc) Measurement accuracy over the quotient measurement range <£ + 1 % for f (t) ^ 1300 Hz

A-G 1164 . - 8 -A-G 1164. - 8th -

509818/0623509818/0623

Claims (9)

PatentansprücheClaims M ^N Gerät zur Messung und Registrierung von relativen Frequenzschwankungen einer Impulsfolge, unter Verwendung eines Frequenz-Spannungs-Wandlers und eines elektronischen Quotientennetzwerkes, in dem die Schwankungsamplitude U_ und der Mittelwert U der Impulsfolge miteinander ins Verhältnis gesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Quotientennetzwerk "(4) aus einem Verstärker mit logarithmischer Kennlinie besteht, dessen Eingang der langzeitige Mittelwert der Gleichspannung Um und die Schwankungskomponente U_ zugeführt werden und dessen Ausgang ein bezüglich seiner Zeitkonstante umschaltbares Hochpäßfilter(5) nachgeschstäLtet ist.M ^ N device for measuring and registering relative frequency fluctuations in a pulse train, using a frequency-voltage converter and an electronic quotient network in which the fluctuation amplitude U_ and the mean value U of the pulse train are related to each other, characterized in that the quotient network "(4) consists of an amplifier with a logarithmic characteristic, whose input is supplied with the long-term mean value of the direct voltage U m and the fluctuation component U_ and whose output is followed by a high-pass filter (5) that can be switched with respect to its time constant. 2. Gerät, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Quotientennetzwerkes (4) über ein spannungsgesteuertes Sperrglied mit dem Hochpaß (5) verbunden ist und die Zeitkonstante des Hochpasses automatisch reduziert wird, wenn sich der langzeitige Mittelwert Un am Ausgang des. Quotientennetzwerkes (4) ändert, während die Ausgangswechselspannung U _(t) des Quotientennetzwerkes (4) durch das Sperrglied automatisch vom Eingang des Hochpasses (5) getrennt wird.2. Device, in particular according to claim 1, characterized in that the output of the quotient network (4) is connected to the high-pass filter (5) via a voltage-controlled blocking element and the time constant of the high-pass filter is automatically reduced when the long-term average value U n at the output The quotient network (4) changes, while the output AC voltage U _ (t) of the quotient network (4) is automatically separated from the input of the high-pass filter (5) by the blocking element. 3. Gerät nach Anspruch 1 - 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrglied ein RC-Tiefpaß (RpjCp) ist, dessen Zeitkonstante mittels eines Feldeffekttransistors Tp umschaltbar ist.3. Apparatus according to claim 1-2, characterized in that the Blocking element is an RC low-pass filter (RpjCp), the time constant of which by means of of a field effect transistor Tp is switchable. 4. Gerät nach Anspruch 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochpaß ein CR-Glied (C1R1) ist, dessen Zeitkonstante mittels des Feldeffekttransistors T1 zu niedrigeren Werten umschaltbar ist. .."4. Apparatus according to claim 1-3, characterized in that the high-pass filter is a CR element (C 1 R 1 ), the time constant of which can be switched to lower values by means of the field effect transistor T 1. .. " 5. Gerät nach Anspruch 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeige des Gerätes für die Dauer der Umladung der Kondensatoren C1 und Cp gesperrt wird. ,5. Apparatus according to claim 1-4, characterized in that the display of the device is blocked for the duration of the charge reversal of the capacitors C 1 and Cp. , A-G 1164 - 9—A-G 1164 - 9— 509018/0623509018/0623 6. Gerät nach Anspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß das Tiefpaß-Filter mittels des Feldeffekttransistors T2 später geschaltet wird, als das Hochpaß-Filter mit dem Feldeffekttransisitor T^„'6. Apparatus according to claim 1-5, characterized in that the low-pass filter is switched by means of the field effect transistor T 2 later than the high-pass filter with the field effect transistor T ^ "' 7« Gerät nach Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzeigesperre vorgesehen ist,- die in Funktion tritt, wenn die ■ Schwankungsamplitude Ug(t) den Grenzwert U^ ^ des Meßbereiches überschreitet.7 «Device according to claims 1-6, characterized in that a display lock is provided - which comes into operation when the fluctuation amplitude U g (t) exceeds the limit value U ^ ^ of the measuring range. 8. Gerät nach Anspruch 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Grenzwertschaltvorrichtung vorgesehen ist, welche die Meßwertregistrierung jeweils für eine definierte Zeit erst dann freigibt, wenn die Schwankungsamplitude U_(t) einen digital einstellbaren Grenzwert Un^r o überschreitet.8. Apparatus according to claim 1-7, characterized in that a further limit value switching device is provided which only releases the measured value registration for a defined time when the fluctuation amplitude U_ (t) exceeds a digitally adjustable limit value U n ^ r o. 9. Gerät nach Anspruch 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein digital-frequenzmodulierter Eichgenerator (8) zur Kontrolle und Eichung eingebaut ist. 9. Apparatus according to claim 1-7, characterized in that a digital frequency-modulated calibration generator (8) is also installed for control and calibration. A-G 1164 - 10 -A-G 1164 - 10 - 509818/0 623509818/0 623 Leers e i t eBlank page
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