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Empfangsverfahren für das Freduenzfernmeßverfahren Für das Frequenzfernmeßverfahren,
bei dem die zu Meßgröße mittels einer Wechselstromhilfsgröße übertragen wird, deren.
Frequenz dem Meßwert zugeordnet wird, so daß sie sich mit der Größe und unter Umständen,
mit dem Vorzeichen der Meßgröße ändert, ist eine nach dem Kompensationsprinzip arbeitende
Empfangseinrichtung bekanntge-,vorden. Bei .dieser wird in der Empfangseinrichtung
ein Hilfsgenerator vorgesehen, der selbsttätig ,durch eine Steuergröße so eingeregelt
wird, daß er in Frequenzübereinstimmung mit der von der Gebereinrichtung her abgeleiteten
und zur Empfangsstelle übertragenen Frequenz steht, wobei die zur Herstellung dieses
Gleichgewichtszustandes erforderliche Hilfsgröße zur Anzeige des Meßwertes dient,
da zwischen ihr und der Frequenz nahezu Proportionalität besteht. Diese Einrichtung
hat den Nachteid, daß sie bei stark wechselnder Frequenz arbeiten muß, so daß nur
wenige Vergleichsverfahren für dlie Frequenz möglich sinid, insbesondere ein Verfahren.,
bei dem die Hilfsgröße durch einfache Überlagerung der beiden Spannungen gewonnen
wund, wobei abhängig von ihrer Phasenlage eine verschieden große Steuerspannung
abgeleitet wird, die die völlige Gleichheit der Frequenz erzwingt.
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Diese Einrichtung ist. zwar grundsätzlich sehr einfach, hat aber dien.
Nachteil, daß sie leicht zum Pendeln neigt.
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Die Erfindung hat eine Einrichtung zum Gegenstand, die ebenfalls nach
dem Kompensationsprinzip arbeitet, jedoch eine einsfache Regelung ermöglicht, weil
dile Kompensation bei einer wenig veränderlichen Frequenz erfolgt.
Erfindungsgemäß
wirddieKompensatiomseinrichtung für :die zu empfangende und zur Anzeige umzuwandielnde
Übertragungsfrequenz so ausgebildet, daß die von dem Hilfsgenerator der Kompen=
sationseinrichtung ge;lIzferten Frequenz die der Empfangseinrichtung zugeführte
Übertragungsfrequenz zu einer konstanten, oder nahezu konstanten Summen- oder Differenzfrequenz
ergänzt. -Die, erfinidungsgemäßie Einrichtung wird an. Hand der Abbildungen erläutert,
von. denen Fig. i ein grundsätzliches Schaltungsschema, Fig. 2 eine kurvenmäßige
Darstellung der Erläufiemunig der Wirkungsweise der Einrichtung zeigt.
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Die: vom Gelber her übertragene, als Hilfsgröße dienende Meßfrequenz
fi wird einer Mischeinrichtung i zugeführt, edier andererseits -die von dem Hilfsgenerator
2 der Empfangseinrichtung gelieferte Frequenz f2 zugeführt wird. Die bei-dien miteinander
gemischten; Frequenzen. ergeben sowohl die Summen- als auch die, Differenzfrequenz,
von denen eine herausgefiltert wird und als Frequenz f der Meßeinrichtung 3 zugeführt
wird. Diese Meßeinrichtung 3 besteht z. B. aus einem Resonanzkreis, der auf den
Normalwert der Frequenz f abgestimmb ist. Liegt sder Wert dieser Frequenz f unterhalb
der Resonanzfrequenz, so, wird eine Steuergröße: s im positiven Sinn, - im anderen
Fall im negativen Sinn geliefert. Die Steuergröße swirlzt einerseits auf dien Generator.-
im Sinn einer Richtigstellung der Frequenz ,ein und wird andererseits im Empfangsinstrument
q zur Anzeige benutzt.
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Zur Erläuterung- der Wirkungsweise muß über die einzelnen Geräte noch
etwas Näheres ausgesagt werden. Das Mischgerät i ist ein. normales Gerät der Fernmeld
ebechni.k und kann z. B. aus Trockengleichrichtern ins der Schaltung .eines Ring-
oder Sbernmodulators oder auch aus einer Röhrenschaltung bestehen. Ebensoi ist das
für die Aussiebung der gewünschten Frequenz f erforderliche Filter ein normaler
Bauteil der Fernmeldetechnik, über den nichts Besonderes zu bemerken ist.
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Der steuerbare Generabo.r 2 kann z. B. als Röhrengenerator mit einer
durch Voarmagnetisierung steuerbaren Drossel im Schwingkreis aufgebaut sein. Je,
nach der Größe des Vormabgn:etisierungsgleichstromes ändert sich sdie Indulcbivität
der Drosselspule, damit aber auch die Frequenz des Generators. Bei passender Wahl
der verwendeten Eisensorte und bei entsprechender Bemessung kann ein nahezu linearer
Zusammenhang zwischen Steuergrößes und' Frequenz f2 erreicht werden. Durch einen
weiteren konstanten Vormagnetisierungsstrom kann die Einrichtung auch so ausgebildet
werden, daß bei Wechsel des Vorzeichens der Steuergleichstromgröße s eine gegensätzliche
Frequenzversch;ielbung des Generators auftritt. Die Einrichtung 3, die die Aufgabe
hat, eine von dem Wert der Frequenz f abhängige Steuergröße, vorzugsweise eine G1eichstrom:gröfles,
zu liefern, kann, wie erwähnt, aus einem Resonanzkreis- mit phasienabhängiger Gleichrichtung
oder aus einer Frequen:zmeßbrücke. mit- nachfolgender Verstärkung. und Gleichrichtung
bestehen..
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In Fig. 2 sind die Betriebskurven eines auf die Frequenz f abgesti'mmtern
Resonanzkreises aufgezeichnet, wobei die, Kurve a die Amplitude bezeichnet, die
im Resonanzfalle ein Maximum ist, während die Kurve 9p die Phasenverschiebung des
Stromes und .der Spannung gegeneinander darstellt. Im ,Resonanzfall, also bei der
Frequenz f0, wirkt der Kreis als. einreiner Wirkwiderstand un!d hat daher die Phasenverschiebung
Null; oberhalb der Resonanzfrequenz wirkt er als induktiver, unterhalb -der Resonanzfrequenz
als kapazitiver Blindwiderstand. Durch eine ebenfalls in der Einrichtung 3 vorgesehene
phasenabhängige Gle-ichrichterschaltung kann, wie erwähnt, eine Steuergleichspannung
s abgeleitet werden, die sich in ihrem Verhalten etwa mit .der Kurve 9P in Fig.
2 .deckt.
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Die Einrichtung wird nun zweckmäßigerweise so bemessen, daß nur geringfügige
Aussteuerungen auf der Steuerkurve der Fig. 2 erfordierlich werden, d. h. d:aß schon
geringe Werte von s zur völligen Aussteuerung der Frequenz des Generators 2 führen.
Dann wird die Frequenz f auch nur um geringe Bruchteile ihres Wertes veränderlich
sein, wobei ein: linearer Zusammenhang eingeeicht werden kann. Beträgt z. B. die
Nullfrequenz für die von der -Gebereinrichtung her angeliefeirte Meßfrequenz 25
Hz und ist der Resonanzkreis auf den Wert ioo Hz abgestimmt, so muß die Frequenz
f2 75 Hz betragen. Ändert sich die Frequenz f1 z. B. auf 37 Hz, so- müßte, streng
genommen, die,- Frequenz f2 genau 6.3 Hz sein, .damit die Summen.-frequenz f wieder
iou Hz beträgt. Dies ist jedoch nicht ganz möglich, -da sonst keine Steuergröße
s zustande kommen kann. Nimmt man an-, d.aß diie Sfieuergröße s, die zur Einsstellung
der Frequenz auf 63 Hz führt, nacht bei der Frequenz f = loo Hz, sondern bei der
Frequenz f = 99 Hz :geliefert #wird, so. muß info-lged4essen die Frequenz f2 nicht
mehr 63 Hz, sondern etwa 62, Hz betragen. Die Änderung der Frequenz f1 um
i--i Hz führt also nunmehr zu einerÄnderung der Frequenz f2 um rund ii Hz; die Steuereinrichtung
3 beansprucht also einen Spielraum von i Hz.
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Nimmt man nun an, daß die- Steuereinrichtung ihre Kennlinie um z.
B. io% in -der Steilheit ändert, was durch Änderung, der Temperatur, der Hilfsspannung
od. dgl. verursacht sein möge, so bedeutet dies eine Änderung der Frequenz um o,i
Hz, bezogen auf Iden, Meßibereich von 12 Hz nur mehr o,8@%.
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Die Tatsache, daß die Summenfrequenz nicht absolut genau gehalten
wird, sondern eine gewisse Nachgiebigkeit in dieser Beziehung -vorhanden ist, bringt
also bei richtiger Bemessung keinen unzuläss-iig groß-en Fehler, hat aber den großen
Vorteil, daß die Regelung selbst eine gewisse Nachgiebigkeit aufweist und daher
sehr stabil und pendel.ungsfrei ist.
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Statt der Summenfrequenz kann auch die Differenzfrequenz verwendet
werden. Dabei ist allerdings zu beachten, daß dies nur dann möglich ist,
wenn
die Frequenzen selbst entweder verhältnismäßig hoch sind oder wenn bei niedriger
Differenzfrequenz die Regeleinrichtung verhältnismäßig träge ausgebildet, werden
kann.
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Die Kompensationseinrichtung sowohl als auch ihre einzelnen Teile
können außer in, der beschriebenen Weise auch noch in anderer grundsätzlich gleich
arbeitender Ausführung vorgesehen werden; so. kann z. B. der Generator 2 auch durch
einen Zähler ersetzt. werden, ähnlich dem auf der Geberseite verwendeten, der mit
einer Einrichtung zur Erzeugung einer Meßfrequenz versehen ist. Für die Steuereinrichtung
3 kann statt eines Resonanzkreises auch ein anderes Element verwendet werden, das
geeignet ist, eine von .der Frequenz abhängige Steuergröße abzuleiten.
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Eine solche mechanisch arbeitende Einrichtung kann z. B. aus einem
Differentialgetriebe bestehen, das einen Regulierwiderstand verstellt und von zwei
Synchromnoto,ren in der Bauart von Uhrenmotoren angetrieben wird, deren einer von
der Summen.- oder Differenzfrequenz, deren zweiter von. einer konstanten, z. B.
der Netzfrequenz, gespeist wird. Statt des letzteren Antriebes kann auch ein konstant
laufendes Uhrwerk verwendet werden, dessen konstante Drehzahl als Maß für die Frequenz
dient. Eine- solche Vergleichseinrichtung wirkt integrierend, vergleicht also die
Frequenzintegrale und hält damit die Frequenz selbst in völliger Genauigkeit-.
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Der steuerbare Generator z kann vorteilhafterweise auch in. der Form
eines Zählers mit Hilfseinrichtung zur Erzeugung einer We.chselstromfrequenz ausgeibüldet
werden, wie er auch auf der Geberseite zur Erzeugung der für die Übertragung notwendigen
Frequenz Verwendung findet. Vorteilhafterweise wird dann für ,den Hilfsgenerator
auf der Empfangsseite ein Gleichstromamperestundenzähler benutzt, da die Anzeige
und Surnmierung mit Gleichstrom am einfachsten ist.
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Statt des einfachen Anzeigeinstrumentes, 4 kann natürlich auch ein
Registrier,instrument verwendet werden, oder es kann eine Summenschaltung für mehrere
Meß«nerte angeschlossen werden.