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Elektrische Schaltanordnung zur Überwachung einer Gleichspannungsmeßgröße
Die Erfindung betrifft eine elektrische Schaltanordnung zur Überwachung einer Gleichspannungsmeßgröße
im positiven und negativen Bereich, bei der die Gleichspannungsmeßgröße in einer
Modulationseinrichtung in eine Wechselspannung konstanter Frequenz umgesetzt wird,
deren Phase bei Änderung des Vorzeichens der Meßgröße um 1800 springt, und bei der
die Wechselspannung einer Kippstufe zugeführt wird, die beim Überschreiten eines
Schwellwertes phasenabhängig je eines von zwei nachgeschalteten Relais erregt.
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Eine derartige bekannte Schaltanordnung, die außer für Steuer- oder
Regelzwecke insbesondere zur Warnsignalgabe benutzt wird, zeigt schematisch Fig.
1. Hier wird die Gleichspannungsmeßgröße Xw, wie es häufig der Fall ist, aus zwei
Spannungen x1 und x, gewonnen, wobei x1 beispielsweise die Ausgangsgröße eines elektrischen
Meßfühlers ist und x2 eine einstellbare Vergleichsspannung. In einer Modulationseinrichtung
M, die von einem Wechselspannungsgenerator a angetrieben ist, erfolgt die Umwandlung
der Gleichspannungsmeßgrößexw in eine Wechselspannung konstanter Frequenz, die sodann
in dem Verstärker V eine Verstärkung erfährt. Andert sich das Vorzeichen von xw,
so springt die Phase der Wechselspannung um 1800. Der Betrag von XW bestimmt die
Amplitude der Wechselspannung. Auf den Verstärker folgt die Kippstufe T, die bei
einem bestimmten, im allgemeinen sehr geringen Schwellwert anspricht und die beiden
Relais Rt und R2 phasenabhängig schaltet. Die Zuordnung der Relais zu den Phasenlagen
wird dadurch erreicht, daß sie zusätzlich mit Wechselspannungsquellen S gespeist
werden, die gegeneinander 1800 Phasenverschiebung haben und in Synchronismus mit
der Spannung des Generators a sind. Die so entstehende Gesamtcharakteristik der
Schaltanordnung ist diejenige eines Dreipunktschalters gemäß F i g. 2. Dabei sind
die Abstände der Schaltpunkte der Relais von der Nullinie gleich groß. Bei ausreichend
hohen Signalspannungen kann der Verstärker V unter Umständen entfallen.
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Die Wechselspannung wird dann der Kippstufe T direkt zugeführt.
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In manchen Fällen ist es nun erwünscht, einen Schaltpunkt, beispielsweise
wie in F i g. 2 gestrichelt angedeutet, unabhängig vom anderen zu verändern.
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Man hat dann die Möglichkeit, nach Auslösung eines ersten Signals,
das z. B. eine Vorwarnung bedeutet, eine Hauptwarnung bei bestimmter Zunahme der
Gleichspannungsmeßgröße zu geben.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, der bekannten Kontakteinrichtung
mit möglichst gerin-
gem Aufwand eine derartige Eigenschaft zu verleihen.
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Dies gelingt erfindungsgemäß dadurch, daß vor der Kippstufe eine
weitere phasenabhängige Schaltung eingefügt ist, welche für eine der beiden Phasenlagen
zusätzliche einstellbare Schaltmittel zur Beeinflussung der Signalamplitude einschaltet.
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Eine schaltungstechnisch besonders günstige Möglichkeit, die Signalamplitude
zu beeinflussen, ergibt sich bei Verwendung eines Wechselspannungsverstärkers zwischen
Modulationseinrichtung und Kippstufe.
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Sie besteht nach der Erfindung darin, daß eine von der Steuerspannung
des Modulators angetriebene Schalteinrichtung in dem Verstärker einen zur Einstellung
des Verstärkungsgrades vorgesehenen einstellbaren Spannungsteiler im Rhythmus der
Modulationsspannung ein- und ausschaltet. Diese Schalteinrichtung ist zweckmäßigerweise
ein Schalttransistor, dessen Schaltstrecke im Spannungsteilereingang liegt.
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F i g. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel dieser zuletzt genannten Möglichkeit.
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Es sind zwei Verstärkerstufen I und II des Wechselspannungsverstärkers
V dargestellt. Die im Modulator erzeugte Wechselspannung wird dem Eingang der Transistorstufe
I zugeführt. Die Transistorstufe II ist kapazitiv über einen Einweggleichrichter
E und einen Spannungsteiler P an den Ausgang der ersten Stufe angekoppelt. Im Spannungsteilereingang
befindet sich ein Schalter S, der im Rhythmus der Steuerspannung des Modulators
angetrieben wird. Er ist vorzugsweise ein gesteuerter Schalttransistor.
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Es sei nun angenommen, daß die dem Verstärker zugeführte Wechselspannung
einer Spannung x1 entspricht, die weit unterhalb der eingestellten Vergleichsspannung
x2 liegt. Durch den Oleichrichter E
werden die negativen Impulse
der von der Transistorstufe I verstärkten Wechselspannung unterdrückt.
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Erfolgt die Steuerung des Schalters S so, daß der Kontakt immer dann
geschlossen ist, wenn ein Impuls am Spannungsteiler anliegt, dann wird die Kopplung
zur Transistorstufe II und damit die Verstärkung des Impulses durch den Spannungsteilerabgriff
bestimmt.
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In der Impulspause ist der Kontakt geöffnet. Da kein Signal anliegt,
führt der Ausgang der Stufe II keine Spannung. Es entsteht am Ausgang der Stufe
II eine Wechselspannung, deren Amplitude von der Stellung des Potentiometers P abhängt.
Die Eingangswechselspannung für die nachfolgende Kippstufe läßt sich somit durch
das Potentiometer P des Spannungsteilers in Verbindung mit dem Schalter S beliebig
abschwächen, so daß die Eingangsschwelle der Kippstufe bei einer entsprechend geringeren
Spannung x1 bzw. größeren Spannung XW erreicht wird. Damit ändert sich auch der
Schaltpunkt des phasenmäßig zugeordneten Relais in bezug auf xw (vgl. Fig.2).
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Der einstellbare Spannungsteiler bestimmt das Maß der Schaltpunktverschiebung.
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Dagegen tritt keine Abschwächung der gegenphasigen Wechselspannung
ein, die im Modulator entsteht, wenn die Spannung xt die eingestellte Spannungx2
überschreitet. In diesem Fall ist der Kontakt S geöffnet, wenn ein Impuls am Spannungsteiler
anliegt. Das Potentiometer wirkt als Vorwiderstand zur Verstärkerstufe II. Bei hinreichend
großem Eingangswiderstand dieser Stufe wird durch die Potentiometerverstellung das
Wechselspannungssignal nicht beeinflußt, so daß der Schaltpunkt der Kippstufe und
des jetzt erregten zweiten Relais in bezug auf eine Spannung x1, die über dem eingestellten
Vergleichswert liegt, unveränderlich ist. Dieser Schaltvorgang kann praktisch bei
Gleichheit von x1 und x2 ausgelöst werden, wenn die Ansprechschwelle der Kippstufe
sehr klein ist oder eine große Verstärkung der Wechselspannung vorgenommen wird.
Durch eine Änderung der einstellbaren Spannung x können die Relaisschaltpunkte der
Schaltanordnung höheren oder niedrigeren Eingangsspannungen zugeordnet werden. Dabei
bleibt der Abstand der beiden Schaltpunkte erhalten, denn zur Auslösung der Relais
ist im Eingang der Schaltanordnung stets der gleiche Spannungsschritt von x1 notwendig.
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Durch eine Umkehrung der Schaltphasen des Schalters S läßt sich der
andere Schaltpunkt einstellbar machen. Dies kann z. B. dadurch geschehen, daß zur
Steuerung des Schalters S, wenn er als Transistor-
schalter ausgeführt ist, eine
gegenphasige Steuerwechselspannung benutzt wird. Die Einstellbarkeit dieses Schaltpunktes
erstreckt sich dann über den negativen Bereich von xw, während der zweite Schaltpunkt
wiederum unveränderlich ist.
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Eine andere Möglichkeit, die Signalamplitude einer Phasenlage nach
der Erfindung durch zusätzliche einstellbare Schaltmittel zu beeinflussen, besteht
darin, eine einstellbare Spannung entgegengesetzter Phasenlage einzuspeisen. Dadurch
wird ebenfalls die Signalamplitude in der erforderlichen Weise abgeschwächt.