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Halbleiterbestüokter . ..F-re q u e n z m e s s er -Die Erfindung
betrifft halbleiterfestückte Frequenzmesser, insbesondere Geräte zum Nessen der
Spannungskraft in Stangen und Seilen naoh deren Sohwingungsfrequenz beim Herstellen
von vorgespannten Bauteilen.
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Bekannt sind Frequenzmesser, die einen monostabilen Multivibrato,
dessen Auslösung durch kurzzeitige, aus dem Ausgangssignal mit Hilfe eines Begrenzungsverstärkers
und eines Differenziergliedes gebildete Impulse erfolgt, und eine Binrichtung zur
Registrierung der der Bingangssignalfrequenz proportionalen Ausgangsspannung enthalten.
a Ein Nachteil, der bekannten. Frequenzmesser ist eine große Temperaturinstabilität,
die dadruch bedingt ist, daß ein von der Umgebungstemperatur abhängiger Strom während
der intervalle durch den normalerweise gesperrten Transistor des monostabilen Multivibrators
fließt Die vorliegende Erfindung bezweckt, diesen Nachteil. zu beseitigen.
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Der Erfindung ist die Aufgabe zugrunde gelegt, einen halbleiterbestüokten
Frequenzmesser zu entwickeln, in dem die Temperaturinstabilität minimal bleibt.
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Diese Aufgabe wird bei einem halbleiterbestückten Frequenzmesser,
in dem der an den Ausgang des Begrenzungsverstärkers mit einem Differenzierglied
geschaltete monostabile Mu-ltivibrator mit der Einrichtung zur ReDistrierung der
der Eingangssignalfrequenz proportionalen Ausgangsspannung verbunden ist, erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß an den monostabilen Multivibrator'eine zur Kompensation der
Temperaturinstabilität geschaltet ist.
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Die Einrichtung zur Komiensation der Temperaturinstabilität ist zweckmäßg
in Form eines an den monostabilen Multivibrator parallel zur Strecken Emitter -
Xollektor des normalerweise gesperrten Transistors des genannten Multivibrators
geschalteten Stabilisierungswiderstands ausgebildet.
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Es ist auch zweckmäßig die Einrichtung zur Kompensation der Temperaturinstäbilitt
in Form eines Zusatzwiderstandes auszuführen. Dieser ist derart zwischen dem Emitter
des normalerweise gesperrten Transistors des monostabilen Kultivibrators und dem
Zusatzwisderstand der Einrichtung zur Spannungsregistrierung geschaltet, daß er
zusammen mit dem Stabilisierungswiderstend zwei benachbarte Brückenzweige bildet,
wobei die übriger zwei Zweige von dem Zusatzwiderstand der Binrichtung zur Spannungsregistrierung
und dem Widerstand der Xollektorbelastung des normalerweise gesperrten Transistors
gebildet werden.
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Als Stabilisierungs-und Zusatzwiderstände können Thermistoren verwendet
werden.
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Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels
und
den Fig. 1 und 2 Daher erläutert.
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Es zeigen : Fig. 1-die erfindungsgemäße Frequenzmesserschaltung ;
Fig, 2-die erfindungsgemäße Einrichtung zur Kompensation der Temperaturinstabilität.
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Ferner wird eine Ausführungsvariante eines Frequenzmessers betraohtet,
der zum Hessen der Spannungskraft in Stangen und Seilen nach deren Schwingungsfrequenz
bein. Herstellen von vorgespannten Bauteilen bestimmt ist.
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Der Frequenzmesser enthält einen Begrenzungsverstärker mit den Transistoren
1,2 und 3, ein Differenzierglied, bestehend aus einem Kondensator 4, einem Widerstand
5, ejr.emmonostabilen Multivibrator mit den Transistoren 6, 7 und 8, der eir. e
Kollektorbelastung 9 und 10 hat und mit t einem Widerstandssatz 11-15, eirem Kondensatorensatz
16 - 20 und einem Meßbereichumschalter 21 versehen ist. Der Frequenzmesser enthält
eine Binrichtung 22 zur Registrierung der der Eingangssignalfrequenz proprotionalen
Spannung und einen Zusatzwiderstand 23.
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Die Einriahtung zur Kompensation der Temper turinstabilität ist in
Form eines Stabilisierungsweiserstasndes 24 ausgeführt.
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Der Geber 25 wandelt die mechanischen Schwingungen einer Saite oder
eines Seils in Wechselspannung um, deren Freouenz von der Spannungskraft abhängt.
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Diese Spannung wird an den Transistor 1 des Bergrenzungsverstärkers
gelegt
und in Rechteckimpulse umgewandelt. Die Impulse werden vom Begrenzungsverstärkerausgang
auf den Eingang des Differenziergliedes gegeben. Die am Ausgang dieses Gliedes erhaltene
Spannung in Form von kurzzeitigen Impuleen, die im Anstiegmoment der Planken der
Rechteokimpulse erscheinen, wird an die Basis des Transistors 6 zum Auslosen des
monostabilen Multivibrators gelegt. Der Transistor 6 hat mit dem normalerweise gesperrten
Transistor 7 eine gemeinsame Kollektorbelastung 9; deswegen. führt das Öffnen des
Transistore 6 durch den Auslöseimpuls zum Absinken des negativen Potentials am Transistorkollektor
7. Seinerseits ruft dies eine Aufladung des Kondensators 20 und das Sperren des
normalerweise geöffneten Transistors 8 hervor.
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Das Absinken des Stromes im Kollektorkreis des Transistors 8 fuhrt
zum Spannungsabfall an seiner Kollektorbelastung 10 und zur Sparnungserhöhung an
der Transistorbasis 7, die den Transistor 7 öffnet. Der Sperrvorgang des Transistors
8 und der Offnungsvorgang des Transistors 7 geht lawinenhaft so lange vor sioh hin,
bis der Kondensator 20 noch nicht vollgeladen ist. Danach entlädt sich der Kondensator
20 über den Widerstand 11. Bei eihem gewissen Absinken der Sperrspannung an der
Transistorbasis 8 öffnet sich der letztere, und der monostabile Multivibrator kehrt
sprunghaft in die Ausgangslage zurück.
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Die dabei erhaltene Impulsdauer der Spanr ! ung an der Kollektorbelastung
9 hängt von der Zeitkonstante des aus dem Kondensator 20 und dem Widerstand 11 gebildeten
Kreises ab, und -deshalb ist der Mittelwert dieser Spannung der Impulsfolgefrequenz,
d. h. der Eingangssignalfrequenz, proportional.
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-Die Spannung wird an die Einrichtung 22 zur Spannungsregistrierung
gelegt.
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Der normalerweise gesperrte Transistor 7 kann nicht vollkommen gesperrt
sein, da im Gegenfall der monostabile Multivibrator wenig empfindlich zu den Auslöseimpulsen
sein wird ; deshalb durchfließt den Transistor während des Impulsintervals ein schweacher
Strom, dessen Stärke weitgehend von der Umgebungstemperatur abhängt.
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In den bekannten requenzmessern ist dies die Ursache der Temperaturinstabilität.
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Zur Verminderung der Stromänderfung, der durch die Kollektorbelastung
9 während der Impulsintervalle fließt, ist es zweckmäßig, parallel der Strecke Emitter-Kollektor
des Tansistors 7 einen Stabilisierungswiderst@nd 24 zu schalten, der ein Thermistor
mit einem Temperaturkoeffizient sein kann, der dem des Transistorwiderstandes der
Strecke Emitter-Kollektor entgegenwirkend ist. Dabei wird sich der elektrische Nullpunkt
der Einrichtung zur Spannungsregistrierung etwas verschieben, doch wird seine Lage
bei der Xnderung der Umgebungstemperatur stabiler.
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9 Die Behebung der Nullverschiebung und Verbesserung seiner Stabilität
wird in n der Einrichtung zur Kompensation der Temperaturinstabilitä t verwirklicht;
die Ausführungsart ist. in Fig. 2 gezeicgt.
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Zur Verminderung der Verschiebung und der Lagestabilität des elektrischen
Nullpunkts der Einrichtung zur Spannungsregistrierung
wird zwischen
dem Transistoremitter 7 und dem Zuaatzwiderstand. 23 ein Zusatzwiderstand 26 geschaltet,
der ein Thermistor sein kann. Dabei ist die Einrichtung 22 zur Spannungsregistrierung
in die Brückendiagonale geschaltet; der Abgleioh der Bräcke erfolgt in den Im@ulsintervallen
bei der Änderung der Umgebungstemperatur durch die Xnderung der Widerstände 24 und
26, Der Brückenabgleich kann @utomatische vor sich geken. Dazu werden die Temperaturkennwerte
der Stabilisierungs-und Zusatzwiderstände vor dem Einsatz in den Frequenzmesser
entsprechend dimensioniert. Eine der praktischen Verfahren zur Dimensionierung der
Temperaturkennwerte, das in diesem Fall zur Verwendung gelangen kan, besteht darin,
daß parallel und in Reihe mit dem Thermistor restwiderstände eines entsprechenden
Wertes geschaltet tverden.
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Wenn während der Messungen keine extremen Änderungen der Umgebunstemperatur
erwartet werden, kann der Stabilisierungswiderstand aln Festwiderstard sein"und
als Zuaatzwiderstand kann ein Drehwiderstand mit Handregelung dienen, Die Erfindung
kann bei der Entwicklung von Kelinfrequenzmessern Anwendung finden, die zum Messen
nichtelektrischer Werte bestimmt sind, die unter Feldbedingungen durchgeführt werden
und deren Änderung durch Geber in eine Anderung der Wechselstromfrequenz umgewandelt
wird.