DE2909018C3 - Frequenzwandler - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Frequenzwandler mit einem steuerbaren Impulsgeber, an den ein das Verhältnis von der Ausgangs- zur Etngangsfrequenz bestimmender Rückführungs-Frequenzteiler angeschlossen ist, dem der eine Eingang eines Differenzzäh-

M lers nachgeschaltet ist, dessen zweitem Eingang die Eingangsfrequenz zugeführt ist und dessen Stand die Steuergröße für die Impulsgeber ist.

In dem Buch »Digitale Signalverarbeitung der Regelungstechnik« von Keßler, 1962, Seite 162/163 ist eine Schaltungsanordnung zum Regeln des Verhältnisses von Drehzahlen von zwei Motoren beschrieben, bei der mit jedem Motor ein Frequenzgeber gekoppelt ist, welcher die Drehzahl in eine Impulsfolge mit einer zur Drehzahl proportionalen Frequenz umsetzt. Die Frequenz des einen Frequenzgebers wird mittels eines Frequenzwandlers an die Frequenz des anderen Frequenzgebers angepaßt. Aus der Differenzfrequenz wird eine Regelspannung für die Drehzahl des zweiten Motors gebildet, dem als Korrekturgröße die mittels eines Differenzzählers integrierte Frequenzdifferenz zugeführt ist.

Der vom ersten Frequenzgeber gespeiste Frequenzwandler arbeitet nach dem PLL-Prinzip. Hierzu ist ein

mit einer Spannung steuerbarer Oszillator vorgesehen, dessen Ausgangsfrequenz einem Rückführungs-Frequenzteiler zugeführt ist, dessen Teilerverhältnis gleich dem Faktor der Frequenzvervielfachung ist. Seine Ausgangsfrequenz wird in einem Differenzzähler mit der Eingangsfrequenz des Frequenzwandler verglichen. Den jeweiligen Stand des Differenzzählers setzt ein Digital-Analog-Umsetzer in ein Analogsignal um, das die Frequenz des Oszillators steuert.

Der in der bekannten Anordnung verwendete Frequenzwandler hat den Nachteil, daß er nur für Eingangsfrequenzen geeignet ist, die in einem Bereich von etwa 1:10 liegen, und daß er bei tiefen Frequenzen und damit bei niedrigen Drehzahlen der Motoren nicht arbeitet Ein Gleichlauf der Motoren kann daher erst dann erreicht werden, wenn die Motoren eine Mindestdrehzahl erreicht haben. Während des Hochlaufens der Motoren aus dem Stillstand besteht kein Gleichlauf. Ein weiterer Nachteil ist, daß der im Frequenzwandler enthaltene Differenzzähler eine zur Eingangsfrequenz proportionale Impulszahl aufsummieren muß, damit der Digital-Analog-Umsetzer eine Steuerspannung abgeben kann. Die beiden Motoren können dann zwar mit gleicher Drehzahl laufen, jedoch nimmt die Phasendifferenz mit der Drehzahl zu. Dies kann für verschiedene Anwendungen von Frequenzwandlern unerwünscht sein, z. B. wenn sie zur Steuerung des Gleichlaufs von Aufzeichnungs- und Wiedergabegeräten für Bild und Ton eingesetzt werden sollen. Es tritt dann nämlich ein zeitlicher Versatz zwischen den verschiedenen Bild- und Tonereignissen auf.

Aus der DE-OS 27 46 520 ist ein Impulsgenerator zum Erzeugen von zwei Impulsfolgen bekannt, wobei die Summe der Impulse in beiden Impulsfolgen konstant ist, während die Impulsfrequenz einer Impulsfolge wählbar ist. Er enthält einen programmierbaren Frequenzteiler, dem Impulse konstanter Frequenz und zur Einstellung des Teilerverhältnisses Digitalwerte zugeführt sind. Eine Umwandlung einer ersten in einem weiten Frequenzbereich veränderlichen Frequenz in eine zweite Frequenz, wobei das Verhältnis von erster zu zweiter Frequenz konstant ist, findet nicht statt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Frequenzwandler zu schaffen, der in einem weiten, die Frequenz Null einschließenden Frequenzbereich arbeitet

Diese Aufgabe wird bei einem Frequenzwandler der eingangs beschriebenen Art mit einem steuerbaren Impulsgeber dadurch gelöst, daß der Impulsgeber einen Taktgeber enthält, dessen Frequenz mindestens gleich der höchsten Ausgangsfrequenz ist und an den ein programmierbarer Frequenzteiler angeschlossen ist, der vom Differenzzähler gesteuert ist.

Der programmierbare Frequenzteiler blendet aus den Impulsen des Taktgebers, die im allgemeinen eine konstante Frequenz haben, eine durch den Stand des Differenzzählers gegebene Anzahl von Impulsen aus. Daraus ergibt sich zwangsläufig der Nachteil, daß die zeitlichen Abstände, in denen Impulse am Ausgang des Teilers auftreten, unterschiedlich sind. Diesen Nachteil kann man dadurch vermeiden, daß man dem programmierbaren Teiler einen Frequenzteiler mit konstantem Teilerverhältnis nachschaltet, der die Impulsabstände mittelt, so daß dessen Ausgangsimpulse praktisch in gleichen zeitlichen Abständen auftreten. Dies ist z. B. wichtig, wenn mit den Ausgangsimpulsen der Laufwerksmotor eines Ton- oder Bildaufzeichnungsgerätes gesteuert wird. Ungleiche Impulsabstände können bei solchen Geräten zu Tonhöhenschwankungen oder zum Außertrittfallen des Motors führen, insbesondere dann, wenn dieser ein Synchronmotor ist.

Im allgemeinen wird man den programmierbaren Teiler mit dem Stand des Differenzzählers so steuern, daß seine Ausgangsfrequenz um so höher ist, je größer der Zählerstand ist. Es ist jedoch auch möglich, den programmierbaren Teiler an den Differenzzähler so anzuschließen, daß beim höchsten Zählerstand die Ausgangsfrequenz Null ist und beim Zählerstand Null die Nennfrequenz erreicht wird. Im ersten Falle besteht wie bei der eingangs beschriebenen bekannten Anordnung der Nachteil, daß bei hohen Frequenzen die im Differenzzähler aufgelaufene Impulszahl groß ist und, wenn die Anordnung zur Steuerung des Gleichlaufs von Motoren eingesetzt ist, eine Phasendifferenz zwischen den Motorumdrehungen auftritt Im zweiten Falle ist zwar die Phasendifferenz bei Nenndrehzahl vermieden, jedoch besteht im Stillstand eine Differenz. Außerdem kann eine Ausgangsfrequenz die größer als die Nennfrequenz ist, nicht erreicht werden. Für Aufzeichnungs- und Wiedergabegeräte bedeutet dies, daß ein synchrones Umspulen mit erhöhter Drehzahl nicht möglich ist. Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird dieser Machteil dadurch vermieden, daß der Stand des Differenzzählers z. B. durch Zufuhr von Zusatzimpulsen so verändert wird, daß keine Phasendifferenz zwischen den Motoren auftritt, daß also die beiden Motoren synchron laufen. Synchron bedeutet, daß ihre Umdrehungen, nicht nur ihre Drehzahlen, proportional sind, z. B., daß sie einander entsprechende Längen Film transportieren. Im einfachsten Fall, wenn sie mit gleicher Drehzahl laufen sollen, sollen auch ihre Umdrehungen gleich sein. Soll die Drehzahl des einen Motors das Dreifache des anderen Motors sein, so muß auch die Anzahl seiner Umdrehungen das Dreifache der des anderen Motors sein. Eine Phasendifferenz darf nicht auftreten, da sonst z. B. im Falle von Laufwerksmotoren für Bild- oder Tonaufzeichnungs- und -wiedergabegeräte ein Versatz von Bild und Ton oder gar zwischen zwei zu mischenden Tonereignissen aufträte. Da die Frequenz des Taktgebers, das Zählvolumen des Differenzzählers und die Teilerverhältnisse bekannt sind, kann man leicht ausrechnen, wieviel zusätzliche Impulse für jede Eingangsfrequenz erforderlich sind, damit die beiden Motoren synchron sind. Man kann daher die gemessene Eingangsfrequenz in eine geeignete Rechenschaltung oder in einen Speicher, in dem die Zahl der Zusatzimpulse in Abhängigkeit der Eingangsfrequenz enthalten ist, geben. Mit dem Rechenergebnis bzw. dem jeweils ausgelesenen Speicherinhalt wird das Zuführen von Zusatzimpulsen zum Differenzzähler gesteuert. Hierzu kann man so vorgehen, daß man die Zusatzimpulse einem Zweirichtungszähler zuführt und das Rechenergebnis bzw. die aus dem Speicher ausgelesene Impulszahl mit dem Stand dieses Zweirichtungszählers vergleicht und je nachdem, ob die Differenz größer oder kleiner Null ist, weitere Impulse zuführt, die den Stand des Differenzzählers erhöhen oder erniedrigen, bis die Differenz Null ist. Anstatt durch Zufuhr von Zusatzimpulsen auf den Eingang für Vorwärts- oder Rückwärtszählung des Differenzzählers kann man dasselbe Ergebnis auch dadurch erreichen, daß man Impulse sperrt, die dem Eingang für Rückwärts- bzw. Vorwärtszählung zugeführt werden sollten.

Die erfindungsgemäße Anordnung kann auch so ausgestaltet werden, daß sie zur Steuerung des

Gleichlaufs von vor- und rückwärts laufenden Motoren geeignet ist. Zweckmäßig ist hierzu zwischen den Differenzzähler und den programmierbaren Frequenzteiler eine Schaltungsanordnung zum Bilden des Absolutwertes geschaltet, so daß, wenn der Stand des Differenzzählers negativ ist. der programmierbare Teiler in gleicher Weise wie bei positiven Werten angesteuert ist und die gleiche Impulsfrequenz abgibt.

Es ist vorausgesetzt, daß der nachgeführte Motor seine Drehzahl so schnell ändern kann, daß diese der Ausgangsfrequenz des programmierbaren Teilers folgen kann. Die Frequenz ist daher stets ein Maß für die Drehzahl des nachgeführten Motors. Zweckmäßig wird von der höchstwertigen Stelle des Differenzzählers das VorzeichensignaJ abgenommen und mit diesem die Drehrichtung des nachgeführten Moiors gesteuert. Zur Vermeidung von Phasenfehlern zwischen den Motoren ist der Rückführungsfrequenzteiler und der dem programmierbaren Teiler zwecks Mittelung der Impulsabstände nachgeschaltete Teiler vorteilhaft als Zweirichtungszähler ausgebildet, deren Zählrichtung ebenfalls vom Vorzeichensignal des Differenzzählers gesteuert ist.

Damit der Stand des Differenzzählers ein Maß für die Drehzahl ist, sein Vorzeichensignal den der Drehrichtung entsprechenden logischen Zustand hat und gegebenenfalls die phasendifferenz zwischen den beiden Motoren kompensiert ist, müssen die Impulse des Frequenzgebers, die des Rückführungsteilers und gegebenenfalls die Zusatzimpulse in geeigneter Weise dem Differenzzähler zugeführt werden. Hierzu gibt es mehrere Lösungen. Bevorzugt ist dem Differenzzähler ein Schaltwerk vorgeschaltet, das aus mehreren Umschaltern besteht, die von den die Drehrichtungen der Motoren anzeigenden Signalen gesteuert sind. Läuft der führende Motor vorwärts, so werden die Impulse des an ihn angeschlossenen Frequenzgebers oder davon abgeleitete Impulse dem Eingang für Vorwärtszählung zugeführt Bei rückwärtslaufendem Motor gelangen die Impulse auf den Eingang für Rückwärtszählung. Entsprechend werden die Ausgangsimpulse des Rückführungsteiiers bei positivem Vorzeichensignal weiches Vorwärtslauf des nachgeführten Motors bedeuten soll, dem Eingang für Rückwärtszählen und bei negativem Vorzeichensignal dem Eingang für Vorwärtszählen zugeführt. »Vorwärts« und »Rückwärts« sowie »positives« und »negatives« Vorzeichensignal sind dabei nur relative, der Anschaulichkeit wegen gewählte Bezeichnungen für die beiden möglichen Dreh- und Zählrichtungen sowie Polaritäten des Zählerausgangssignals. Sie können daher ohne weiteres vertauscht werden.

Ist die oben erwähnte Einrichtung Tijr Kompensation der Phasenverschiebung der Motoren vorhanden, so sind unabhängig von der Drehrichtung des steuernden Motors bei Drehzahlerhöhung Zusatzimpulse den Impulsen des Frequenzgebers hinzuzufügen oder eine entsprechende Anzahl von Impulsen des Rückführungsteilers auszublenden und bei Drehzahierniedrigung entweder Impulse des Frequenzgebers auszublenden oder Zusatzimpuise den Impulsen des Rückführungsteilers hinzuzufügen.

Anhand der Zeichnung werden im folgenden die Erfindung sowie weitere Ausgestaltungen näher beschrieben und erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Übersichtschaltbild eines Ausführungsbeispiels,

F i g. 2 und F i g. 3 Prinzipschaltbilder von im Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 einsetzbaren Baueinheiten.

In Fig. 1 ist mit M 2 ein Motor, z.B. ein Drehstromsynchronmotor, bezeichnet, der einem Motor Mi nachgeführt werden soll. An diesen ist ein Frequenzgeber FG angeschlossen, der im Ausführungsbeispiel aus einer Sektorenblende besteht, die von zwei Sensoren SEi, SE2 abgetastet wird. Die Sensoren sind so angeordnet, daß sie zwei um 90° phasenverschobene Signale abgeben. Diese Signale gelangen in einen Impulsformer IF, von dem sie einem Laufrichtungsdecoder LDC zugeführt sind. Der Laufrichtungsdecoder stellt in bekannter Weise fest, bei welchem Zustand des einen Signals die positiven und negativen Flanken des anderen Signals auftreten, und bildet daraus an einem Ausgang LM ein Signal, das die Laufrichtung des Motory Mi angibt Aus den Impulsflanken der beiden Signale bildet der Laufrichtungsdecoder LDC eine Folge von Impulsen, deren Frequenz gleich dem Vierfachen der Frequenz der beiden Eingangssignaie ist, wenn alle Impulsflanken ausgewertet werden. Dieses Signal wird über den Ausgang TM abgegeben, seine Frequenz ist ein Maß für die Drehzahl des Motors M1. Es gelangt über eine gestrichelt umrandete Synchronisierschaltung SVW und ein Schaltwerk SIV, die beide zunächst nicht beschrieben werden sollen, auf einen der beiden Eingänge TV, TR eines Differenzzählers DFZ. Dessen Stand wird einer Anordnung BTR zum Bilden des Absolutwertes des Zählerstandes zugeleitet, an den der Steuereingang eines programmierbaren Frequenzteilers PRT angeschlossen ist Die Eingangsimpulse, deren Frequenz geteilt werden soll, werden in einem Taktgeber TG erzeugt Da die Teilerverhältnisse der im Handel befindlichen programmierbaren Teiler zwischen 0 : η und (n — \):n liegen, muß der Taktgeber TG eine Frequenz abgeben, die größer als die höchste geforderte Ausgangsfrequenz des programmierbaren Teilers PRT und damit des Frequenzwandlers ist

Programmierbare Teiler arbeiten in der Weise, daß sie Impulse aus der Eingangsimpulsfolge ausblenden. Die Periodendauer der Ausgangsimpulse beträgt daher ein ganzzahliges Vielfaches der Periodendauer der Eingangsimpulse. Dies bedeutet, daß aufeinanderfolgende Impulse um den Faktor 2 unterschiedliche Periodendauern haben können. Da Synchronmotoren, wie der Motor M 2, gegen solche Frequenzsprünge empfindlich sind, ist dem programmierbaren Teiler PRT ein Frequenzteiler FTl nachgeschaltet, der die Frequenzsprünge der Ausgangsimpulse des Teilers PRT ausgleicht An den Teiler FTt ist eine Motorsteuerung AfS angeschlossen, die einen dreiphasigen Wechselstrom

so erzeugt dessen Frequenz zur Ausgangsfrequenz des Teilers FTl und damit zu der des Teilers PRTund zum Stand des Differenzzählers DfZproportional ist

An den Teiler FTl ist ein zweiter Frequenzteiler FT2 angeschlossen, dessen Ausgangssignal über die Synchronisierschaltung SYNund das Schaltwerk SWeinem Zähleingang des Differenzzählers DFZ zugeführt ist, und zwar, z. B. wenn die Impulse vom Ausgang TM des Laufrichtungsdecoders LDC dem Eingang für Vorwärtszählung TV zugeführt sind, dem Eingang 77? für Rückwärtszählung. Im Differenzzähler DFZ läuft daher eine Impulssumme auf, die bewirkt, daß der Teiler PRT eine solche Impulszahl durchläßt daß nach Frequenzteilung in den Teilern FTt und FTI den Eingängen TV und 77? gleiche Frequenzen zugeführt werden. Die aufsummierte Impulszahl ist am so größer, je höher die vom Laufrichtungsdecoder LDC abgegebene Frequenz ist
Eine der im Differenzzähler DFZ enthaltenen

Impulswahl entsprechende Anzahl von Impulsen ist der Motorsieuerung MSnicht zugeführt worden, so daß der Motor M2 dem Motor Ml nachläuft. Im Falle von l.aufwcrksmotoren für Bild- und Tongeräle bedeutet dies einen Versatz zwischen Bild und Ton. Um diesen Versatz zu vermeiden, werden dem Differenzzähler Dl-Z zusätzliche Impulse zugeführt, die bewirken, daß die Phasendifferenz zwischen dem Motor M 2 und dem Motor M\ verschwindet. Hierzu ist an den Ausgang 77Wdes Laufrichtungsdecoders Z.DCein Frequenzmesscr FM angeschlossen. Die gemessene Frequenz wird einem Kompensationsimpulsgeber KPG zugeführt, der die Zusatzimpulse erzeugt, die über die Synchronisierschaltung SYNund das Schaltwerk SlVauf den Eingang TV für Vorwärtszählung des Differenzzählers DFZ gelangen. Je höher die Frequenz des Signals am Ausgang TM des Laufrichtungsdecoders LDC ist, um so mehr Impulse werden dem Eingang TV zugeführt. Beim Absinken der Frequenz werden entweder die Impulse auf den Eingang TR für Rückwärtszählung geschaltet oder es wird dieselbe Anzahl von den Impulsen, die am Ausgang 7Mauftreten, ausgeblendet.

Die Motoren Ml, M2 sollen vor- und rückwärts laufen. In beiden Drehrichtungen soll ein Gleichlauf erzielt werden. Der Rückwärtslauf unterscheidet sich vom eben beschriebenen Vorwärtslauf dadurch, daß der Laufrichtungsdecoder LDCdas Signal am Ausgang LM ändert und damit das Schaltwerk SWso steuert, daß die Impulse vom Ausgang TM dem Eingang TR für Rückwärtszählung und die Ausgangsimpulse des Frequenzteilers F7"2dem Eingang TVfür Vorwärtszählung zugeführt · /erden. Ferner erreicht der Differenzzähler DFZ negative Werte, so daß sich das Vorzeichensignal an seinem Ausgang VZ ändert und die Motorsteuerung MS die Drehrichtung des Motors M 2 ändert. Wegen des Betragbildners BTR haben die negativen Werte des Differenzzählers DFZkeine Wirkung auf den programmierbaren Teiler PRT. Bei Umkehr der Drehrichtung des Motors Ml müssen auch die Frequenzteiler FTi und FT2 ihre Zählrichtung umkehren, damit keine Fehler auftreten. Die beiden Frequenzteiler sind daher als Zweirichtungszähler ausgebildet, deren Zählrichtung von dem am Ausgang VZ des Differenzzählers DFZ auftretenden Vorzeichensignal gesteuert ist.

Die Synchronisierschaltung SYN dient dazu, die verschiedenen, dem Differenzzähl':r DFZ zuzuführenden Impulse zeitlich aufzulösen, damit der Dhferenzzähler alle Impulse verarbeiten kann. Hierzu sind in jeden Impulsweg zwei bistabile Kippstufen, z. B. in den Impulswegen, vom Frequenzgeber FG die Kippstufen BK 20, BK 2\ gelegt. Im Rückführungsweg mit dem FrequeiUieilct FTI liegen üie KippSiufen BK 30 und BK 31, und dem Kompensationsimpulsgeber KPG sind Kippstufen BKiO, BK11 nachgeschaltet. An den Taktgeber TG ist ein Impulsverteiler PVTangeschlossen, der nach Art eines Ringzählers arbeitet also an drei Ausgängen nacheinander jeweils einen Impuls abgibt. Die Eingangssignale der Synchronisierschaltung SYN setzen zunächst die jeweils erste Kippstufe BK10, BK 20, BK 30, welche im gesetzten Zustand die zweiten Kippstufen BKU, BK 21, BK 31 vorbereiten. Mit den Ausgangsimpulsen des Impulsverteilers PVT werden nacheinander die Schaltzustände der ersten Kippstufen in die zweiten Kippstufen übernommen, so daß, wenn einer oder mehreren der ersten Kippstufen während eines Zyklus des Pulsverteilers PVT Eingangsimpulse zugeführt waren, diese zeitlich nacheinander zum Schaltwerk SW und damit zum Differenzzähler DFZ weilergeleitel werden. Die Riicksetzeingängc der /weiten bistabilen Kippstufen BK 11, BK 21, BK 31 sind so an die Ausgänge des Impulsverteilers PVT angeschlossen, daß die Kippstufen zurückgesetzt werden, noch bevor die jeweils nächste Kippstufe einen Übernahmeimpuls erhält.

Im allgemeinen ist es nicht erforderlich, daß der Kompensationsimpulsgeber KPG für jede Drehzahl Zusutzimpulse auf den Differenzzähler DFZ gibt. Oft genügt es, daß nur bei Nenndrehzahl eine vollständige Kompensation vorgenommen wird. F i g. 2 zeigt das Schaltbild für einen hierzu geeigneten Kompensationsimpulsgeber KPG sowie den gegenüber der Anordnung nach Fig. I vereinfachten Teil der Synchronisierschaltung SYN, der die Ausgangsimpulse des Kompensationsimpuisgebers KPG verarbeitet. Der Frequenzmesser FM braucht in diesem vereinfachten Fall nicht einen vollständigen Digitalwert für die Frequenz auszugeben, sondern es genügt, wenn er ein Signal abgibt, das anzeigt, ob die Frequenz größer oder kleiner als eine fest eingestellte Frequenz, ist, die zwischen der Frequenz Null und der Nennfrequenz liegt. Beispielsweise kann sie 10% unterhalb der Nennfrequenz liegen. Dieses Signal wird einem im Kompensationsimpulsgeber KPG enthaltenen Vergleicher VGL zusammen mit über eine Verdrahtung zugeführten konstanten Potentialen derart zugeführt, daß, wenn die Eingangsfrequenz unterhalb der eingestellten Frequenz ist, dem Vergleicher der Wert Null, und, wenn die Eingangsfrequenz größer als die eingestellte Frequenz ist, dem Vergleicher eine Zahl zugeführt ist, die gleich der Anzahl der dem Differenzzähler DFZ bei Nennfrequenz zuzuführenden Zusatzimpulse ist. Die anderen Eingänge des Vergleichers VGL sind an einen Zweirichtungszähler ZRZ angeschlossen.

Es wird angenommen, daß der Stand des Zweirichtungszählers ZRZ Null ist, und daß die Eingangsfrequenz von Null an stetig ansteigt. Zunächst ist daher beiden Eingängen des Vergleichers VGL der Wert Null zugeführt, so dall an seinem Ausgang » = « ein Signal auftritt, das über einen Inverter /VaIs Sperrsignal auf eine bistabile Kippstufe BK 12 gelangt. Deren Takteingang ist an den Ausgang des Impulsverteilers PVT angeschlossen, der die Synchronisierimpulse für den Kompensationsimpulsgeber KPG liefert. An den Vergleicherausgängen »>« und »<« tritt jeweils »0«-Signal auf, so daß zwei UND-Glieder KGi und KG2 gesperrt sind. Die zweiten Eingänge dieser UND-Glieder sind ebenfalls an den dritten Ausgang des Impulsverteilers PVT angeschlossen. Übersteigt die Eingangsfrequenz die im Frequenzmesser FM eingesicliie Frequenz, äiiüei i dieser sein Ausgangssigna'i, und dem einen Eingang des Vergleichers VGL wird eine Zahl zugeführt, die gleich der zur Kompensation bei Nennfrequenz erforderlichen Impulszahl ist. Der Stand des Zweirichtungszählers ZRZ ist kleiner als diese Zahl, am Ausgang »<« des Vergleichers VGL erscheint »lw-Signal, welches das UND-Glied KG2 freigibt, so daß die Impulse vom dritten Ausgang des Impulsverteilers PVTzum Eingang Vfür Vorwärtszählung gelangen und vom Zweirichtungszähler ZRZ aufsummiert werden. Gleichzeitig wird über den Inverter /Vdie bistabile Kippstufe BK12 freigegeben, so daß jeder Impuls, der vom Zweirichtungszähler ZRZ aufsummiert wird, auch in das Schaltwerk SW und somit auch zum Differenzzähler DFZgelangt Wird der Stand des Zweirichtungszählers ZRZ gleich der dem anderen Eingang des Vergleichers VGL zugeführten Zahl, so werden das

UND-Glied KG 2 und die bistabile Kippstufe BK 12 wieder gesperrt. Sinkt die Eingangsfrequenz unter die im Frequenzmesser FM eingestellte Frequenz, wird dem einen Eingang des Vergleichers VGL wieder Null zugeführt, am Ausgang »>« des Vergleichers VGL erscheint »lw-Signal, und das UND-Glied KG 1, dem der Eingang /?für Rückwärtszählung nachgeschaltet ist, sowie die bistabile Kippstufe BK 12 werden freigegeben, bis der Zweirichtungszähler ZRZ den Stand Null erreicht hat.

Die von der bistabilen Kippstufe BK 12 abgegebenen Impulse müssen im Schaltwerk SW so verarbeitet werden, daß, wenn am Vergleicherausgang »<« »1 «-Signal liegt, der Stand des Differenzzählers DFZ um die von der bistabilen Kippstufe BK 12 abgegebene impulszahl erhöht wird und daß, wenn am Ausgang »>« »!«-Signal erscheint, der Differenzzählerstand erniedrigt wird.

Fig. 3 zeigt Einzelheiten eines in den Anordnungen nach den Fig. 1 und 2 einsetzbaren Schaltwerkes SW. Die Ausgangsimpulse der in der Synchronisierschaltung enthaltenen bistabilen Kippstufe βλ:21 (siehe Fig. 1) werden einem Umschalter 51 zugeführt, dessen Steuereingang an den Ausgang LM des Laufrichtungsdecoders LDC angeschlossen ist. In der gezeichneten Stellung des Umschalters 5 1 gelangen die Impulse der bistabilen Kippstufe BK2\, die von den Impulsen des Frequenzgebers FG abgeleitet sind, auf den Eingang TV für Vorwärtszählung des Differenzzählers DFZ. Die Impulse der bistabilen Kippstufe BK 31, die von den Ausgangsimpulsen des Frequenzteilers FT2 abgeleitet sind, sind über einen Umschalter S2, der vom Vorzeichensignal des Differenzzählers DFZ gesteuert ist, auf den Eingang TR für Rückwärtszahlung geleitet. Die Stellungen der Schalter 51 und 52 sind die für Vorwärtslauf. Ändert sich die Drehrichtung des Motors

M1 und damit das Signal am Ausgang LM des Laufrichtungsdecodierers LDC, wird der Schalter 5 1 in die andere Stellung gebracht, so daß die vom Frequenzgeber FG abgeleiteten Impulse dem Eingang für Rückwärtszählung zugeführt sind. In dem Fall, daß der Motor M 1 rückwärts und der Motor M 2 vorwärts läuft, werden daher sowohl die Impulse der Kippstufe BK2X als auch die der Kippstufe BKM dem Eingang 77? für Rückwärtszählung zugeleitet. Ändert auch der Motor M2 seine Drehrichtung, weil der Stand des Differenzzählers DFZ negativ wird, wird der Schalter

52 in die obere Stellung gebracht, und die Impulse von der Kippstufe BK 31 gelangen auf den Eingang TV. Ändert sich die Drehrichtung des Motors M 1 abermals, so wird der Umschalter S 1 wieder in die gezeichnete Stellung gebracht, und die Impulse von beiden Kippstufen BK 21, BK 31 gelangen auf den Eingang TV.

Die Kippstufe BK 12 ist mit zwei Schaltern 53 und 54 verbunden, die von den Ausgängen »>« und »<« des Vergleichers VGL gesteuert sind. Im Falle, daß der Stand des Differenzzählers DFZ erhöht werden soll, also bei Erhöhung der Drehzahl des Motors M 1 tritt am Vergleicherausgang »<« »!«-Signal auf, der Schalter

53 wird geschlossen, und die Impulse der Kippstufe BK 12 werden denen der Kippstufe BK 21 hinzugefügt, und zwar, wie oben beschrieben, zeitlich versetzt, so daß der Differenzzähler DFZaIIe Impulse verarbeiten kann. Bei Erniedrigen der Drehzahl des Motors Λ/1 erscheint am Ausgang »>« des Vergleichers VGL »!«-Signal, der Schalter 54 wird geschlossen, und es werden damit die Impulse der Kippstufe BK 12 denen der Kippstufe BK 31 hinzugefügt, und zwar wiederum zeitlich versetzt. Die zuvor bei Drehzahlerhöhung vorgenommene Vergrößerung des Standes des Differenzzählers DFZ wird daher wieder rückgängig

gemacht.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Frequenzwandler mit einem steuerbaren Impulsgeber, an den ein das Verhältnis von Ausgangszu Eingangsfrequenz bestimmender Rückführungs-Frequenzteiler angeschlossen ist, dem der eine Eingang eines Differenzzählers nachgeschaltet ist, dessen zweitem Eingang die Eingangsfrequenz zugeführt ist und dessen Stand die Steuergröße für den Impulsgeber ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgeber einen Taktgeber (TG) enthält, dessen Frequenz größer als die höchste, geforderte Ausgangsfrequenz des Wandlers ist und an den ein programmierbarer Frequenzteiler (PRT) angeschlossen ist, der vom Differenzzähler (DFZ) gesteuert ist

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem programmierbaren Frequenzteiler (PRT) ein Frequenzteiler (FTX) mit konstantem Teilerverhältnis nachgeschaltet ist

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Nachlaufsteuerung eines Motors (M2), insbesondere eines Laufwerkmotors für Tonaufnahme- und -wiedergabegeräte ein Frequenzgeber (FG) und ein Laufrichtungsdecoder (LDC) vorhanden sind, die Impulse mit zur Drehzahl des steuernden Motors (M X) proportionaler Frequenz und ein die Drehrichtung anzeigendes Signal liefern, daß die Drehrichtung des nachlaufenden Motors (M 2) vom Differenzzähler (DFZ) gesteuert ist, derart, daß sich der Motor bei positivem Zählerstand vorwärts und bei negativem Zählerstand rückwärts dreht, wobei das vom Differenzzähler (DFZ) abgegebene Vorzeichensignal die Drehrichtung steuert, daß ein Schaltwerk (SW) vorgesehen ist, dem die Impulse des Frequenzgebers (FG) oder davon abgeleitete Impulse und die Ausgangsimpulse des Rückführungs- Frequenzteilers (FT2) zugeführt sind, an das der Eingang (TV) für Vorwärtszählung des Differenzzählers (DFZ) und der (TR) für Rückwärtszählung angeschlossen sind, dem als Steuersignale das die Drehrichtung des steuernden Motors (M 1) anzeigende Signal und das Vorzeichensignal (VZ des Differenzzählers (DFZ) zugeführt sind, und das in Abhängigkeit der Steuersignale die Impulse des Frequenzgebers (FG) oder davon abgeleitete Impulse bei vorwärts drehendem Motor (MX) auf den Eingang (TV) für Vorwärtszählung und bei rückwärts drehendem Motor (M X) auf den Eingang (TR) für Rückwärtszählung des Differenzzählers (DFZ) schaltet sowie die Ausgangsimpulse des Rückführungs-Frequenzteilers (RT2) bei positivem Vorzeichensignal auf den Eingang (TR) und bei negativem Vorzeichensignal auf den Eingang (TV) des Differenzzählers (DFZ) schaltet.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Differenzzähler (DFZ) eine der Frequenz der Impulse des Frequenzgebers (FG) proportionale Anzahl von Impulsen zugeführt ist, derart, daß der steuernde Motor (MX) und der nachlaufende Motor (M 2) synchron sind.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Speicher (VGL) vorhanden ist, in dem die Anzahl der in Abhängigkeit der Frequenz des Frequenzgebers (FG) dem Differenzzähler (DFZ)zuzuführenden Impulse gespeichert ist, daß ein Vergleicher (VGL) vorhanden ist, der die aus

dem Speicher ausgelesenen Werte mit dem Stand eines Zweirichtungszählers (ZRZ) vergleicht, welcher die dem Differenzzähler (DFZ) zugeführten Zusatzimpulse aufsummiert und die Abgabe von weiteren Impulsen freigibt bis sein Stand und der dem Vergleicher zugeführte gespeicherte Wert gleich sind.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß der Speicher aus einem Register besteht, in das die bei Nenndrehzahl erforderliche Anzahl von Zusatzimpulsen eingetragen ist, und daß der Frequenzmesser (FM) bei Oberschreiten einer vorgegebenen, unterhalb der Nennfrequenz liegenden Frequenz ein Steuersignal abgibt das die Ausgabe der Zusatzimpulse bewirkt, und daß bei Absinken der Ausgangsfrequenz des Frequenzgebers (FG) unter die vorgegebene Frequenz dieselbe Anzahl von Zusatzimpulsen auf den Eingang für Rückwärtszählung des Differenzzählers (DFZ)gegeben wird.

7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet daß der Frequenzmesser bei Überschreiten einer vorgegebenen, unterhalb der Nennfrequenz liegenden Frequenz ein Steuersignal abgibt, daß der eine Eingang des Vergleichers so an konstante Potentiale und an den Ausgang des Frequenzmessers angeschlossen ist, daß, wenn die Frequenz des Frequenzgebers (FG) unterhalb der eingestellten Frequenz ist, dem Vergleicher der Wert Null und, wenn die Frequenz des Frequenzgebers (FG) oberhalb der eingestellten Frequenz ist, ein Wert zugeführt wird, die gleich der dem Differenzzähler (DFZ) bei Nennfrequenz zuzuführenden Zusatzimpulse ist.

8. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzteiler (FTX, FT2) Zweirichtungszähler sind, die vom Vorzeichensignal (VZ) des Differenzzählers (DFZ) auf Vor- und Rückwärtszählen gesteuert sind.