DE1252737B - Anordnung zum Schalten eines Meß-Gleichstromes auf einen Verbraucher über jeweils einen von mehreren Kanälen m Abhängigkeit von einer Steuerspannung, die Dioden in sperrenden oder leitenden Zustand versetzt - Google Patents

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRrFT

Deutsche Kl.: 21 al -36/18

Nummer: 1252737

Aktenzeichen: L 39571 VIII a/21 al

Anmeldetag: 18. Juli 1961

Auslegetag: 26. Oktober 1967

In der elektrischen Meß- bzw. Rechentechnik tritt oft das Problem auf, einen Strom über einen bestimmten von mehreren Leitungswegen zu führen. Dies soll an Hand der Fig. 1 und 2 der Zeichnung näher erläutert werden. Die F i g. 1 stellt eine an sich bekannte Additionsschaltung der Rechentechnik dar. Mit D ist eine Batterie bezeichnet, an welche über Schalter S₁ und .S_n Bewertungswiderstände R₁ bis R_n angeschaltet sind, an die ein gemeinsamer Widerstand R angeschaltet ist. Die Teilströme I₁ bis I_n ergeben einen Gesamtstrom 7, der den gemeinsamen Widerstand R durchfließt. Es ist bekannt, den Widerstand R als Gegenkopplungswiderstand eines Verstärkers V auszubilden, wobei diesen Widerstand R ein Strom durchfließt, der gleich der Summe der Teilströme ist.

In der Fig. 2 ist eine weitere Schaltung dargestellt, bei welcher die Teilströme über den Widerstand R und über den Widerstand R' in der einen oder anderen Richtung fließen sollen. In diesem Fall wird ein Stromumschalter benötigt, wie er mit U angedeutet ist.

Die Erfindung schlägt ein besonders einfaches Verfahren zum Umschalten von Strömen vor. Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Schalten eines Meß-Gleichstromes auf einen Verbraucher über jeweils einen von mehreren Kanälen in Abhängigkeit von einer Steuer spannung, die Dioden in sperrenden oder leitenden Zustand versetzt, dadurch gekennzeichnet, daß entsprechend der geforderten Anzahl der Stromdurchschaltungen aus Diode und ohmschem Widerstand bestehende Reihenschaltungen vorgesehen sind, daß die diodenseitigen Enden aller Reihenschaltungen miteinander verbunden sind und dem sich so ergebenden gemeinsamen Pol der Meßstrom zugeführt wird, daß zwecks Öffnung eines Kanals und Sperrung der anderen Kanäle an den Verbindungspunkt von Diode und ohmschen Widerstand des zu öffnenden Kanals über eine weitere Diode eine Schaltspannung bestimmter Polarität und an die entsprechenden Verbindungspunkte der zu sperrenden Kanäle über weitere Dioden eine Schaltspannung entgegengesetzter Polarität angelegt ist und daß an den Ausgängen der Reihenschaltungen als Schalter wirkende Dioden angeschlossen sind, die derart gepolt sind, daß sie durch gleichzeitiges Anlegen in der Polarität unterschiedlicher Schaltspannungen den Verbraucher mit einem Pol an die freigegebene Reihenschaltung und mit dem anderen Pol an die Speisequelle schalten. Einer weiteren zweckmäßigen Ausbildung entsprechend sind die mit den Steuerspannungen beaufschlagten Dioden galvanisch Anordnung zum Schalten eines
Meß-Gleichstromes auf einen Verbraucher über jeweils einen von mehreren Kanälen in
Abhängigkeit von einer Steuerspannung, die
Dioden in sperrenden oder leitenden Zustand
versetzt

ίο Anmelder:

Licentia Patent-Verwaltungs-G. m. b. H.,
Frankfurt/M., Theodor-Stern-Kai 1

Als Erfinder benannt:

Dr.-Ing. Hans-Helmut Feldmann,
Berlin-Hermsdorf

mit einem bistabilen Schaltverstärker gekoppelt, der zwei Ausgangsspannungen unterschiedlicher Polarität erzeugt. Zweckmäßig ist bei Verwendung von mehr als zwei Kanälen als Schaltverstärker ein Ringzähler verwendet.

• Es ist bereits eine Anordnung zur Erfassung der statischen Verteilung unregelmäßiger elektrischer Vorgänge bekannt (deutsche Patentschrift 915 750).

An diese Anordnung wird der zu untersuchende Vorgang als Steuerspannung angelegt. Die Anordnung besitzt eine Mehrzahl von Stufen, die je aus einer Diode, einer Batterie für eine Gegenspannung und einem Widerstand bestehen. Diese Stufen dienen zur Ermittlung der statistischen Verteilung des zu untersuchenden Vorganges. Die vorgesehenen Batterien liefern gestufte Gegenspannungen für die vorgesehenen Dioden. Die bekannte Anordnung ist zum Durchschalten von Meßströmen unbrauchbar. Es ist ferner eine Schaltungsanordnung zum Schließen bzw. Öffnen von Schaltverbindungen in Abhängigkeit von Steuerspannungen bekannt (deutsche Auslegeschrift 1032 786). Bei dieser Schaltungsanordnung werden am Schaltungseingang auftretende Spannungsänderungen nur dann am Schaltungsausgang wirksam bzw. unwirksam, wenn die Steuerspannungen innerhalb eines bestimmten, insbesondere wählbaren Intervalls liegen. Die Schaltungsanordnung macht Gebrauch von einer Reihenschaltung eines Gleichrichters mit einem Widerstand, wobei dem Gleichrichter ein weiterer Gleichrichter mit entgegengesetzter Pplung parallel geschaltet ist. Die zu übertragende Eingangs-

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spannung wird über diesen Widerstand eingekoppelt, während die Steuerspannungen in der Parallelschaltung liegen, von welcher auch die Ausgangsspannungen abgenommen werden. Die Schaltelemente und die steuernden Spannungen sind so gewählt, daß nur dann die Eingangsspannungen zum Ausgang übertragen werden, wenn der in Reihe mit dem zur Einkopplung der Eingangsspannungen dienenden Widerstand liegende Gleichrichter in Durchlaßrichtung und der der Reihenschaltung parallelgeschaltete Gleichrichter in Sperrichtung arbeitet. Die Art der Durchschaltung oder Sperrung der sich ergebenden Kanäle unterscheidet sich von der des Anmeldungsgegenstandes grundsätzlich. Es ist auch eine Vorrichtung zum Schalten elektrischer Wechselspannungen mittels einer Schaltspannung und im Längs- und Querzug der Übertragungsleitung liegender Gleichrichter bebekannt, deren Widerstand durch die Schaltspannung beeinflußt wird (deutsche Patentschrift 885 721). Den Gleichrichtern sind getrennt für Längs- und Querzug der Leitungshöhe ohmsche Widerstände in der Größenordnung von Frittwiderständen parallel geschaltet. Dieser bekannten Vorrichtung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ton- oder Hochfrequenz im Takt einer tieffrequenten Wechselspannung zu schalten und dabei die Flanken der Hochfrequenzimpulse möglichst steil zu machen. Die Vorrichtung soll bereits durch möglichst kleine Gleichspannungen geöffnet bzw. geschlossen werden. Erreicht wird dies durch die obengenannten hochohmigen Widerstände. Eine weitere Aufgabe bei dieser bekannten Vorrichtung besteht darin, deren Anspruchsempfindlichkeit zu verbessern, wodurch die Form der geschalteten Hochfrequenzimpulse ebenfalls verbessert werden soll. Dies wird erreicht, indem die verwendeten Gleichrichter bis zum Knick ihrer Kennlinie vorgespannt werden. Die bekannte Vorrichtung unterscheidet sich bezüglich ihrer Aufgabenstellung und Lösung grundsätzlich von der dem Gegenstand der vorliegenden Erfindung zugrunde liegenden Aufgabenstellung und Lösung; Schließlich ist eine Schaltungsanordnung von Wechselspannungen bekannt (deutsche Patentschrift 1006 900), bei welcher, in einem Längszweig eines Vierpoles zwei vorzugsweise von einem eingeprägten Gleichstrom in Durchlaßrichtung durchflossene Dioden mit entgegengesetzter Durchlaßrichtung angeordnet sind. Zur Verbesserung der Begrenzungswirkung ist vom Verbindungspunkt dieser beiden Dioden zum zweiten Längszweig als Querwiderstand ein Zweipol geschaltet, der für den Gleichstrom einen möglichst hohen Widerstand besitzen soll und dessen Wechselstromwiderstand so bemessen sein soll, daß eine Einstellung der gewünschten Begrenzerkennlinie in einem vorgegebenen Frequenzbereich ermöglicht wird. Durch diese Schaltungsanordnung ist lediglich offenbart, daß es bekannt ist, Dioden durch Schaltspannungen zu steuern.

Die Erfindung wird an Hand zweier schematisch in den F i g. 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Gleiche Ausbildungen der F i g. 1 und 2 tragen in den F i g. 3 und 4 die gleichen Bezugszeichen. ;

Gemäß der Erfindung sind nach der Fig. 3 zwischen die Bewertungswiderstände R₁ bis R_n und die gemeinsamen Widerständet bzw. R' Reihenschaltungen B, C vorgesehen, wobei jede Reihenschaltung aus einer Diode 1 bzw. 3 und einem Widerstand 2 bzw. 4 besteht. Wie in der F i g. 3 durch die Strichelung G angedeutet, könnten auch mehr als zwei solcher Reihenschaltungen vorgesehen sein. Die gleichen Enden 5 bzw. 6 der Reihenschaltungen B, C sind miteinander verbunden und bilden so den An-Schluß 7, An diesen wird der Meßstrom I₂ im vorliegenden Fall wegen des geschlossenen Schalters S₂ geführt. An jedem Verbindungspunkt von Diode 1 bzw. 3 und Widerstand 2 bzw. 4 jeder Reihenschaltung ist eine weitere Schaltdiode 8 bzw. 9 vorgesehen.

ίο Eine weitere Schaltdiode 10 bzw. 11 ist mit dem ausgangsseitigen Ende des Widerstandes 2 bzw. 4 jeder Reihenschaltung B, C verbunden.

Die Wirkungsweise der Anordnung U ist folgende: Es sei angenommen, daß der Kanal B geöffnet und der KanalC und alle gegebenenfalls weiteren vorhandenen Kanäle gesperrt sein sollen. In diesem Fall wird an die Anode der Diode 8 eine negative Schaltspannung und an die Anode der Diode 9 eine positive Schaltspannung gelegt. Diese können gegebenenfalls

ao die Potentiale der Speisebatterie D für die Bewertungswiderstände R₁ bis R_n sein. Mit der angegebenen Polarität an den beiden Dioden 8, 9 ergeben sich folgende Verhältnisse: Die Diode 8 ist gesperrt und die Diode 9 ist leitend. Die Längsdiode 1 des Kanals B wird damit durch die Schaltdiode 8 nicht beeinflußt. Die Diode 1 ist leitend. Die Längsdiode 3 des Kanals C wird gesperrt, da deren Kathode durch die offene Diode 9 auf positives Potential gelegt wird. Der Kanal C ist damit vom Punkt 7 abgetrennt.

An der Kathode der Schaltdiode 10 des Kanals B wirkt gleichzeitig eine positive Schaltspannung. Diese Diode 10 ist damit gesperrt. An der Kathode der Schaltdiode 11 wirkt eine negative Schaltspannung. Diese Diode ist damit geöffnet. Der Ausgang A₂ liegt somit praktisch auf dem gleichen negativen Potential, das im allgemeinen das Nullpotential sein wird; Da die Schaltdiode 10 des Kanals B gesperrt ist, hat sie auf diesen Kanal keinen Einfluß. Der Teilstrom I₂ wird also über den Kanal B und den Ausgang A₁ZUm

Widerstand R' fließen.

Werden die an den Schaltdioden 8 bis 11 wirkenden Schaltspannungen in ihrer Polarität geändert, wie durch die Klammern angedeutet ist, so wird der Kanal B vom Anschluß 7 getrennt und der zugeordnete Ausgang A₁ auf Nullpotential geschaltet, während der Meßstrom J₂ über den Kanal C und Ausgang A₂ zum Widerstand jR fließt.

In der F i g. 4 ist eine Schaltungsanordnung dargestellt, bei welcher die für die Schaltdioden 8 bis 11 notwendigen Schaltspannungen durch eine bistabile Kippschaltung B erzeugt werden. Im vorliegenden Fall sind als dessen Verstärkerelemente Transistoren verwendet. Die Kanal- und Schaltdioden tragen wieder die gleiche Bezeichnung wie beim Ausführungsbeispiel nach der Fig. 3. Die Bewertungswiderstände R₁ bis R₃ sind beim Ausführungsbeispiel nach der F i g. 4 über die Schalter S₁ bis S_n an den negativen Pol einer Speisebatterie angeschaltet. Da Transistoren verwendet werden, sind die Kanal- und Schaltdioden des Umschalters in ihrer Polarität umgekehrt gegenüber der Schaltung nach der F i g. 3 angeordnet. Die " Kollektorwiderstände der beiden Transistoren sind mit 12, 13 bezeichnet.

Es sei angenommen, daß der Transistor Tr₁ gesperrt

und der Transistor Tr₂ entsprechend geöffnet sei. Dies

kann durch Anlegen einer geeigneten Gleichspannung an den ■ Eingang ZJ erreicht werden. In diesem Fall ist die Schaltdiode 9 geöffnet. An der Anode der

Diode 3 liegt ein negatives Potential, wodurch diese Diode gesperrt wird. Der Kanal C ist damit vom Einspeisepunkt 7 abgeschaltet. Die Schaltdiode 11 ist geöffnet und legt damit den Ausgang A₂ auf die Nullspannung. Die mit dem Transistor Tr₂ gekoppelte Schaltdiode 8 ist gesperrt. Sie ist damit vom Kanal B abgeschaltet. Die Schaltdiode 10 ist gleichfalls gesperrt und hat somit auch keinen Einfluß auf den Kanal B. Der Teilstrom I₂ fließt also über die leitende Diode 1 und den relativ niederohmigen Widerstand 2 zum Ausgang A _v

Wird die Spannung am Eingang E des Schaltverstärkers F in ihrer Polarität geändert, so ändern sich entsprechend die Kollektorpotentiale der beiden Transistoren Tr₁, Tr₂. Die Schaltdiode 9 wird dann gesperrt und die Schaltdiode 8 geöffnet. Die Schaltdiode 10 wird geöffnet und die Schaltdiode 11 gesperrt. Damit ist der aus der Diode 3 und dem Widerstand 4 bestehende Kanal C leitend und der aus der Diode 1 und dem Widerstand 2 bestehende Kanal B ao einerseits vom Punkt 7 abgeschaltet und bezüglich seines Ausganges A^ auf Nullpotential geschaltet. Der Teilstrom I₂ wird also über den Einspeisepunkt 7 und die Diode 3 und den Widerstand 4 zum Ausgang A₂ fließen. An die Ausgänge A₁, A₂ sind sinngemäß die Widerstände R, R' mit dem Verstärker V nach der F i g. 3 geschaltet.

Sämtliche Dioden des Umschalters sind zweckmäßig als Siliziumdioden ausgebildet. Ist der Stromumschalter U mit mehr als zwei Kanälen B, C ausgerüstet, so wird an Stelle der bistabilen Kippschaltung F nach der F i g. 4 sinngemäß ein elektronischer Ringzähler an die Schaltdioden des Umschalters TJ angeschaltet.

Claims (3)

Patentansprüche: 35

1. Anordnung zum Schalten eines Meß-Gleichstromes auf einen Verbraucher über jeweils einen von mehreren Kanälen in Abhängigkeit von einer Steuerspannung, die Dioden in sperrenden oder leitenden Zustand versetzt, dadurch gekennzeichnet, daß entsprechend der geforderten Anzahl der Stromdurchschaltungen aus Diode (1) und ohmschem Widerstand (2) bestehende Reihenschaltungen (B, C) vorgesehen sind, daß die diodenseitigen Enden (5, 6) aller Reihenschaltungen miteinander verbunden sind und dem sich so ergebenden gemeinsamen Pol (7) der Meßstrom (I₂) zugeführt wird, daß zwecks Öffnung eines Kanals (z. B. B) und Sperrung der anderen Kanäle (C) an den Verbindungspunkt von Diode (1) und ohmschen Widerstand (2) des zu öffnenden Kanals (B) über eine weitere Diode (8) eine Schaltspannung bestimmter Polarität und an die entsprechenden Verbindungspunkte der zu sperrenden Kanäle (C) über weitere Dioden (9) eine Schaltspannung entgegengesetzter Polarität angelegt ist und daß an den Ausgängen (A₁, A₂) der Reihenschaltungen als Schalter wirkende Dioden (10, 11) angeschlossen sind, die derart gepolt sind, daß sie durch gleichzeitiges Anlegen in der Polarität unterschiedlicher Schaltspannungen den Verbraucher mit einem Pol an die freigegebene Reihenschaltung und mit dem anderen Pol an die Speisequelle schalten.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Steuerspannungen beaufschlagten zusätzlichen Dioden (8 bis 11) galvanisch mit einem bistabilen Schaltverstärker (F) gekoppelt sind, der zwei Ausgangsspannungen unterschiedlicher Polarität erzeugt.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von mehr als zwei Kanälen ein Ringzähler als Schaltverstärker vorgesehen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 915 750, 885 721, 900;
deutsche Auslegeschriften Nr. 1032786,1089414.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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