DE1294053B - Vorrichtung zur Umwandlung der Ausgangsspannung eines mit zwei gleichfrequenten Wechselspannungsgroessen gespeisten Hallmultiplikators in eine Impulsfolge gleicher Wertigkeit - Google Patents

Description

• Es ist eine Integrationsvorrichtung, insbesondere für Bandwaagen bekannt, bei der das Produkt aus zwei Meßgrößen als Spannungswert einer Meßvorrichtung zugeleitet und durch diese periodisch ein die Werte der integrierenden Meßvorrichtung anzeigendes Zählwerk gesteuert wird. Hierbei wird als Integrator ein Drehspulinstrument, z. B. ein Kriechgalvanometer, in der Weise verwendet, daß der Zeiger desselben nach einem bestimmten Ausschlag in seinen diesen begrenzenden Endstellungen je einen Kontakt schließt, durch den mittels einer Umpolvorrichtung die Rückfühiung des Instruments in seine andere Endstellung sowie die Schaltung eines Zählwerkes bewirkt rvird.*Nachteilig hierbei ist, daß durch veränderliche übergangswiderstände an den Kontakten eine Verfälschung des Meßergebnisses eintreten kann.
• Es ist auch eine Schaltungsanordnung zur Bildung eines Stromes als Produkt zweier Wechselspannung bzw. -ströme mittels elektronischer Bauelemente bekannt, bei der der das Produkt darstellende Strom durch mittels eines elektronischen Schalters erfolgende periodische Durchschaltung eines von der einen Spannung abgeleiteten Stromes mit der Maßgabe gebildet ist, daß das Verhältnis der Durchschaltdauer zur Schaltperiodendauer proportional der anderen Spannung ist, wobei für das Durchschalten des Stromes die aus einer Hilfsgleichspannung und einer Netzwechselspannung proportionalen Spannung gebildete Differenzspannung die Steuerung eines den elektronischen Schalter bildenden Schalttransistors bewirkt und der durchgeschaltete Strom eine Zählschaltung steuert.
• Weiter ist eine Einrichtung bekannt, mit der das Zeitintegral der Ausgangsspannung eines Hallmultiplikators gebildet werden kann. Als Integrator wird hierbei ein Elektrolytzäller verwendet, der bei Verwendung als Maximumzähler umpolbar ausgebildet sein kann. Ferner ist es bekannt, die zu integrierende Spannung einem Kondensator zuzuführen, welcher nach Erreichen einer gewissen Spannung über ein Schaltglied wieder entladen wird. Für den Entladevorgang ist eine gewisse Zeit erforderlich, die für jeden Impuls gleich groß ist. Bei großer Impulsfrequenz, also kurzem Zeitabstand der Impulse, ist die Entladezeit relativ zum Impulsabstand größer als bei kleiner Impulsfrequenz. Zwar könnte das Anzeigeglied, z. B. ein Zählwerk, so geeicht sein, daß bei einer bestimmten Impulsfrequenz die Anzeige richtig wäre. Nicht möglich ist es aber, -bei verschiedenen Impulsfrequenzen eine jeweils richtige Anzeige zu erhalten.
• Ein weiterer Nachteil entsteht durch die Tatsache, daß die Bauelemente der Einrichtung mit einem Nullfehler behaftet sind,. d. $., .,am Ausgang kann auch; dann eine Spannung vorhanden sein, wenn am Ein-"', gang keine Spannung anliegt. Zur Kompensation solcher Nullfehler ist es bei Annalogmultiplikatdren mit Haugeneratoren bekannt, den Steuerstrom oder das Steuerfeld oder auch beide zusammen auf einen Träger aufzumodulieren. Das erfolgt in der Weise, i daß die Signalgleichspannung und eine entsprechende negative Spannung an die Klemmen eines zweipoligen Umschalters gelegt wird, der im Takt einer Trägerfrequenz umgeschaltet wird. Bei der bekannten Schaltung handelt es sich um die Integration i von Gleichstromsgrößen, wobei der Aufwand für die Modulation und die Demodulation jedoch sehr beträchtlich ist. .Bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung wird ebenfalls von einem modulierten Steuerfeld Gebrauch gemacht, wobei jedoch der zusätzliche Aufwand für Modulation und Demodulation in Grenzen gehalten werden kann, weil diese mit in die Schaltung einbezogen sind. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Umwandlung der Ausgangsspannung eines mit zwei gleichfrequenten Wechselstromgrößen gespeisten Hallmultiplikators in eine Impulsfolge gleicher Wertigkeit mittels eines .Integrators und.- eine dem Integrator nachgeschalteten Schaltstufe; die nach Erreichen eines dem Impulswert entsprechenden Zeitintegrals den Integrator jeweils in den Ausgangszustand zurückführt. Die Erfindung besteht darin, daß durch die Schaltstufe zwei zur Erregung des Haugenerators dienende gegensinnige Wicklungen abwechselnd einschaltbar sind. Der Modulationstakt wird also der nachgeschalteten Schaltstufe entnommen, so daß hierfür keine Mittel benötigt werden. Dadurch, daß die Polaritätsumschaltung zudem noch für den Multiplikator vorgenommen wird, .und, nicht .wi. bei .den bekannten Einrichtungen hinter dein Multiplikator, gehen Meßfehler infolge der Verwendung von Schaltmitteln im Meßergebnis nur zu einem vernachlässigbaren Bruchteil ein. @r, . .
• Eine kontaktlose Anordnung .ergibt sich-gemäß einem weiteren Vorschlag ' der Erfindung dadurch, daß jede Erregerwicklung im Wechselstromkreis eines Brückengleichrichters liegt, in dessen Gleichstromkreis einer von zwei Schalttransistoren liegt, die von einer der Schaltstufe nachgeschalteten Binärstufe steuerbar sind:.
• In der Zeichnung ist die Erfindung am Beispiel eines elektronischen Wattstundenzählers dargestellt. Es zeigt F i g. 1 eine schematische Darstellung des Wattstundenzählers, -F i g. 2 eine kontaktlose Schaltung des Multiplikators und des Phasenwenders.
• Durch den Wattstundenzäbler soll (vgl. F i g.1) der Wirkverbrauch 1 gemessen werden. Hierzu wird in bekannter Weise der Halleffekt benutzt. In dem insgesamt mit 2 bezeichneten Multiplikator wird das Produkt Nxi, = U - J - cos 9p .gebildet. Der durch Verbraucherleitung 10 fließende Verbraucherstrom wird über einen Stromwandler 21 geleitet, an dem der Steuerstrompfad des Hallplättchens 20 angeschlossen ist. Der durch das Hauplättchen fließende Strom ist also dem Verbraucherstrom proportional. Ein der Verbraucherspannung proportionaler Strom fließt über einen Widerstand 22 abwechselnd durch Wicklungen 23, 24. Durch diese Wicklungen werden das PWtchen 20 durchsetzende Magnetfelder erzeugt. Der arithmetsche Mittelwert der Hallspannung ist dem Produkt U - J - cos cp proportional, d. h., daß auch Phasenverschiebungen zwischen Verbraucherspannung und, Verbraucherstrom beim Multiplikationsvorgang im Hallplättchen mit berücksichtigt werden.
• Die an den Längsseiten des Hallplättchens bei 25 und 26 abgenommene leistungsproportionale Spannung wird einer insgesamt mit 3 bezeichneten Integrationsstufe zugeführt. Die Integrationsstufe führt eine Integration aus, deren Ergebnis als Spannung an den Ausgängen 30 und 31 erscheint. Die Größe dieser Ausgangsspannung ist abhängig von der Größe und der zeitlichen Wirkungsdauer der am Eingang 25, 26 liegenden Hallspannung. Die Integrationseigenschaft der Stufe 3 ist symbolisch durch die ansteigende Gerade 32 dargestellt. Der Integrationsstufe 3 ist eine Schaltstufe 4 nachgeschaltet. Diese Schaltstufe ist ein Schaltverstärker, der auf eine gewisse, an seinen Eingang angelegte Spannung mit einem Impuls an seinen Ausgängen 40 und 41 antwortet. Diese Eigenschaft ist durch das Symbol 42 angedeutet.
• Der Schaltstufe 4 ist eine Binärstufe 5 nachgeschaltet. Diese ist für die Umschaltung der Hallgeneratorerregung nötig; außerdem ist noch eine Teilung der Zählfrequenz im Verhältnis 2 : 1 möglich. Von der Binärstufe aus wird ein Zählwerk 6 betrieben. Dieses Zählwerk, das ebenfalls elektronisch arbeiten kann oder ein Schrittschaltwerk sein kann, wird bei jedem Impuls am Ausgang der Binärstufe um einen Schritt weitergedreht. Außerdem kann zusätzlich auch eine Fernleitung angeschlossen sein.
• Von der Binärstufe aus wird über die gestrichelt angedeutete Verbindung 71 ein Phasenwender 7 betätigt. Dieser ist in F i g. 1 des leichteren Verständnisses wegen als Schalter angedeutet. Tatsächlich wird dieser Phasenwender mit elektronischen Bauteilen ausgeführt. Ein Beispiel dazu wird weiter unten erläutert werden. Der Schalter ist zweipolig (Kontakte 72, 73). Je nach seiner Stellung liegt entweder die Wicklung 23 oder die Wicklung 24 an der Verbraucherspannung. Durch diese periodische Umschaltung wird die Nullspannung der nachgeschalteten Verstärker im Mittel unwirksam. Die durch Alterungserscheinungen der Transistoren oder anderer Schaltungselemente, Schwankungen der Versorgungsspannung und Temperatureinflüsse entstehenden Änderungen bleiben also ohne Einfluß auf die Zählgenauigkeit.
• F i g. 2 zeigt die Schaltung des Multiplikators 2 und des Phasenwenders 7. Der Verbraucherstrom wird mittels eines Stromwandlers 21 auf den für das Hauplättchen zulässigen Strom übersetzt. Aus fertigungstechnischen Gründen ist die Hallspannung bei Steuerfeld Null des Multiplikators nicht gleich Null. Um diese kleine Spannung zu kompensieren, sind die Widerstände 27, 28, 29 vorgesehen. An der Verbraucherspannung liegt die eine Seite eines Spannungswandlers. Der Wandler besitzt zwei Sekundärwicklungen 74 und 75, in deren Stromkreis die den Hallgenerator erregenden Wicklungen 23 und 24 liegen. Zum Einprägen der Erregerströme für die Wicklungen 23, 24 dienen Widerstände 23', 24'. In jedem Wicklungsstromkreis liegt ein Brückengleichrichter (76, 77). Zur Einschaltung des einen oder des anderen Stromkreises dienen Transistoren 78 und 79. Die Basen der Transistoren 78 und 79 werden von der Binärstufe 5 aus angesteuert. Die mit den Basen verbundenen Klemmen A und B sind mit entsprechenden Klemmen der Binärstufe verbunden. Nur bei Durchlässigkeit des Transistors 78 kann die Wicklung 23 und bei Durchlässigkeit des Transistors 79 die Wicklung 24 Strom erhalten. Die Transistoren 78 und 79 können nie gleichzeitig geöffnet sein, so daß also nur jeweils eine der Wicklungen 23, 24 unter Strom steht.

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Vorrichtung zur Umwandlung der Ausgangsspannung eines mit zwei gleichfrequenten Wechselspannungsgrößen gespeisten Haumultiplikators in eine Impulsfolge gleicher Wertigkeit mittels eines Integrators und einer dem Integrator nachgeschalteten Schaltstufe, die nach Erreichen eines dem Impulswert entsprechenden Zeitintegrals den Integrator jeweils in den Ausgangszustand zurückführt, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Schaltstufe (4, 5) zwei zur Erregung des Haugenerators (20) dienende gegensinnige Wicklungen (23, 26) abwechselnd einschaltbar sind.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Erregerwicklung (23, 24) im Wechselstromkreis eines Brückengleichrichters (76, 77) liegt, in dessen Gleichstromkreis einer von zwei Schalttransistoren (78, 79) liegt, die von einer der Schaltstufe (4) nachgeschalteten Binärstufe (5) steuerbar sind.