DE1616374B1 - Anordnung zur Messbereichumschaltung bei einem digitalen Spannungsmesser - Google Patents
Anordnung zur Messbereichumschaltung bei einem digitalen SpannungsmesserInfo
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- DE1616374B1 DE1616374B1 DE1968S0114324 DES0114324A DE1616374B1 DE 1616374 B1 DE1616374 B1 DE 1616374B1 DE 1968S0114324 DE1968S0114324 DE 1968S0114324 DE S0114324 A DES0114324 A DE S0114324A DE 1616374 B1 DE1616374 B1 DE 1616374B1
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Description
S ■;,
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur und daß eine Einrichtung zur waMweisen Änderung
Meßbereichumschaltung bei einem digitalen Span- der dem '.Impulszähler zugeführten Impulsfolgefrenungsmesser
mit einer Integriereinrichtung, der unter quenz den in die Pividieranordnung eingeführten
der Steuerung einer Steuerschaltung zu Beginn des Divisor ändert. '· ■■- -
Meßvorganges während eines durch das Auftreten 5 Zur Meßbereichumschaltung kann die Dividiereiner vorgegebenen Anzahl von Taktimpulsen eines anordnung von der Steuerschaltung derart beeinflußt
Taktimpulsgebers vorbestimmten Äbtastintervalls die werden, daß die Impulsfolgefrequenz bei anhegender
analoge Eingangsspannung zugeführt wird, worauf Eingangsspannung, also beim Spannungsanstieg am
die Ausgangsspannung der Integriereinrichtung aus- . Ausgang der Integriereinrichtung und bei anhegender
gehend von einem Bezugswert ansteigt, und der an- io Vergleichsspannung, also bei abfallender Ausgangsschließend
während eines Meßintervalls eine, von einer spannung, verschieden ist. Wenn man also das Ver-Vergleichsspannungsquellestammende
Vergleichsspan- hältnis der Impulsfolgefrequenz beim Anstieg und nung derart zugeführt wird, daß die Ausgangsspän- ~ beim Abfall ändert, dann wird auch der Meßbereich
nung der Integriereinrichtung abfällt, und mit einem geändert.
Impulszähler, der mit dem Beginn des Spannungs- 15 Vorzugsweise wird die Impulsfolgefrequenz während
abfalls an der Integriereinrichtung die vom Täktim- des Anstiegintervalls vermindert,
pulsgeber stammenden Taktimpulse so lange zählt, Die Änderung der dem Zähler zugeführten Impuls-
bis beim Abfall der Spannung auf den Bezugswert folgefrequenz braucht nicht in demjenigen Äugenblick
ein der Integriereinrichturig nachgeschalteter Bezugs- vorgenommen zu werden, bei dem der Anstieg in
wertdetektor über die Steuerschaltung dem Impuls- 20 den Abfall übergeht. Eine Impulsfolgefrequenzände-
zähler zur Beendigung des Meßintervalls anhält. rung kann vielmehr zu einem oder zu mehreren vor-
Das Verhältnis einer Eingangsspannung V zu einer gegebenen Taktimpulszählwerten während des Abfalls A
Vergleichsspannung U verhält sich dabei wie das Ver- stattfinden. In diesem Fall ergibt sich eine nichtlineare -
hältnis der während des Spannungsabfalls am Aus- Abhängigkeit zwischen V und N, so daß man auf
gang der Integriereinrichtung gezählten Anzahl von *5 diese Weise eine nichtlineare Messung linearisieren
Taktimpulsen N zu der während des Spannungs- kann. Ist beispielsweise V eine nichtlineare Funktion
anstiege am Ausgang der Integriereinrichtung auf- einer Variablen, dann kann man den Spannungsmesser
tretenden vorbestimmten Anzahl von Taktimpulsen M. , linearisieren und eine lineare Abhängigkeit zwischen
Da alle Größen außer der Eingangsspannung bekannt N und-"der Variablen erzeugen,
sind, kann diese gemessen werden. Die Vorteile eines 30 Die Erfindung soll an Hand von Figuren beschrieben
derartigen Spannungsmessers mit einer Anstieg-und werden.
Abfallfunktion sind darin zu sehen, daß die duale Fi g. !zeigt das Blockschaltbild einer Ausführungs-Funktion,
also die Anstieg- und Abfallfunktion, von form nach der Erfindung;
demselben Verstärker erzeugt wird, so daß sich durch F i g. 2 ist ein Zeitdiagramm;
Nichtlinearitäten hervorgerufene Fehler ausgleichen 35 F i g. 3 ist ein ausführlicheres Blockschaltbild einer und lediglich ein Zähler notwendig ist. Äusführungsform nach der Erfindung;
demselben Verstärker erzeugt wird, so daß sich durch F i g. 2 ist ein Zeitdiagramm;
Nichtlinearitäten hervorgerufene Fehler ausgleichen 35 F i g. 3 ist ein ausführlicheres Blockschaltbild einer und lediglich ein Zähler notwendig ist. Äusführungsform nach der Erfindung;
Die Ausdrücke »Anstiegfunktion« und »Abfall- Fig. 4 ist das Blockschaltbild eines linearisierten
funktion« können sowohl auf eine positiv gerichtete digitalen Spannungsmessers.
als auch auf eine negativ gerichtete Spannung bezogen Bei dem in F i g. 1 gezeigten Blockschaltbild ist
werden. Bei einer negativ gerichteten Spannung würde 40 eine Eingangsklemme 10 über einen Eingangsver-
der Abfall oder die Äbfallfunktion in positiver Rieh- stärker 12 und einen Halbleiterschalter 14 sowie einen
rung zunehmen. Eihgängswiderstand16 an einen Integrierverstärker 18
Die Erfindung befaßfcsich mit der Bereichumschal- mit einem Rückführkondensator 20 angeschlossen. i
rung eines digitalen'Spannungsmessers. Ein der- Dem Integrierverstärker ist ein Nulldetektor 22, bei- ™
artiger Spannungsmesset muß nämlich im allgemeinen 45 spielsweise ein Schmitt-Trigger, nachgeschaltet. Das
mehr als einen Spannungsmeßbereich aufweisen. Ausgangssignal des Nulldetektors ist einem der Ein-
Bei den bekannten Spannungsmessern, die eine gänge einer Steuerschaltung 24 zugeführt, die den
duale Funktion benutzen, wird die Bereichumschal- Schalter 14 betätigt. Die Steuerschaltung 24 ist ferner
tung durch das Einschalten von verschieden großen ,an einen Zähler 26 angeschlossen, an dessen Eingang
Eingangswiderständen Vorgenommen. Dabei ist ein 50 28 Taktimpulse gelegt werden. Der Zählerstand wird
einziger geeichter Bereich vorhanden. Die Genauigkeit in_einem Anzeigegerät 30 decodiert und angezeigt,
der anderen Meßbereiche hängt von der Genauigkeit Obwohl der bis jetzt beschriebene Schaltungsteil der benutzten Eingangswiderstände ab« Die Wider- des Spannungsmessers bekannt ist, soll die Betriebsstandswerte dieser Widerstände können sich jedoch weise kurz geschildert werden. Wie aus Fig. 2 herändern, beispielsweise- in Abhängigkeit -von- der 55. vorgeht, setzt eül·Rückstellimpüls 32 den Zähler 26 Temperatur oder mit dem Alter, so daß die Genauig- zum Zeitpunkt t0 auf Null zurück. Die Rückflanke keit des Meßgerätes beeinträchtigt wird. Ferner treten dieses Impulses betätigt zur Zeit tx über die Steueran den Relaiskontakten, die zum Einschalten der schaltung 24 den Schalter 14. Damit wird die Eingangsverschiedenen Eingangswiderstände benutzt werden, spannung F dem Integrierverstärker 18 zugeführt und thermisch erzeugte Spannungen auf. 60 die Anstiegfunktion 34 mit einer der Eingangsspan-
der anderen Meßbereiche hängt von der Genauigkeit Obwohl der bis jetzt beschriebene Schaltungsteil der benutzten Eingangswiderstände ab« Die Wider- des Spannungsmessers bekannt ist, soll die Betriebsstandswerte dieser Widerstände können sich jedoch weise kurz geschildert werden. Wie aus Fig. 2 herändern, beispielsweise- in Abhängigkeit -von- der 55. vorgeht, setzt eül·Rückstellimpüls 32 den Zähler 26 Temperatur oder mit dem Alter, so daß die Genauig- zum Zeitpunkt t0 auf Null zurück. Die Rückflanke keit des Meßgerätes beeinträchtigt wird. Ferner treten dieses Impulses betätigt zur Zeit tx über die Steueran den Relaiskontakten, die zum Einschalten der schaltung 24 den Schalter 14. Damit wird die Eingangsverschiedenen Eingangswiderstände benutzt werden, spannung F dem Integrierverstärker 18 zugeführt und thermisch erzeugte Spannungen auf. 60 die Anstiegfunktion 34 mit einer der Eingangsspan-
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die nung V proportionalen Steigung am Ausgang des
genannten Schwierigkeiten zu beseitigen und gleich- Integrierverstärkers 18 erzeugt. Während dieses Interzeitig dabei eine nichtlineare Abhängigkeit zwischen valls wird der Zähler 26 bis zum Überlauf weiterder
Eingangsspannung V und der Anzahl der Takt- geschaltet, beispielsweise bis 19 999. Der folgende
impulse N zu erreichen. 65 Taktimpuls setzt zum Zeitpunkt t% den Zähler auf
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch NuU. zurück und veranlaßt, daß die Steuerschaltung
gelöst, daß eine Dividieranordnung zwischen den den Schalter 14 betätigt, um an Stelle der Eingangs-
Taktimpulsgeber und den Impulszähler geschaltet ist spannung die Vergleichsspannung U einer Vergleichs-
Spannungsquelle 38 dem Integrierverstärker 18 zuzuführen.
Der Zähler beginnt wieder zu zählen, und die Vergleichsspannung U erzeugt eine Abf allfunktion 36,
deren Steigung der Vergleichsspannung U proportional ist. Zum Zeitpunkt t3 ist die Ausgangsspannung
des Integrierverstärkers auf Null zurückgekehrt, und die Messung ist beendet Der Nulldetektor 22 teilt
dies der Steuerschaltung mit, worauf diese den Zähler 26 anhält. Die im Zähler 26 gespeicherte Zahl, die
vom Anzeigegerät 30 angezeigt wird, stellt ein Maß für die Eingangsspannung V dar. Dabei gilt die Beziehung
JV = MVjU, wobei M die vorgegebene Anzahl von Impulsen ist, die in der Zeit von ^1 bis i2 gezählt
wurden. Ferner wird dabei angenommen, daß der Verstärker 12 einen Verstärkungsgrad von eins
hat. Die Vergleichsspannung U kann der Eingangsspannung V entgegengerichtet sein. Beide Spannungen
können aber auch dasselbe Vorzeichen haben, wobei die Spannung U dem Integrierverstärker derart zugeführt
wird, daß sie der Eingangsspannung V entgegengerichtet ist; So können die beiden gleichgerichteten
Spannungen beispielsweise den beiden Eingängen eines Differenzverstärkers zugeführt werden.
Um eine zitterfreie Anzeige zu gewährleisten, wird der Impuls 32 mit der Netzfrequenz synchronisiert
und die Zeitspanne I2-I1 derart bemessen, daß sie
einem ganzzahligen Vielfachen der Netzwechselstromperiode ist. Vorzugsweise wird sie gleich der Netzwechselstromperiode
gewählt, also gleich 20 Millisekunden bei einer Netzwechselstromfrequenz von 50 Hz. Diese Maßnahme ist an sich bekannt.
Bei bekannten Spannungsmessern werden die verschiedenen
Meßbereiche durch Änderung des Verstärkungsfaktors des Operationsverstärkers 12 erreicht.
Hierzu wird ein Bereichschalter benutzt, der verschiedene Widerstände einschaltet, um das Verhältnis von
Rückführwiderstand zu Eingangswiderstand des Operationsverstärkers
12 zu ändern. Bei einem begrenzten, durch den dynamischen Bereich des Verstärkers vorgegebenen
Eingangsspannungsbereich ist es nach der Erfindung möglich, die durch diese Art der Meßbereichumschaltung
hervorgerufenen Fehler auszuschalten. Im Gegensatz zu den bekannten Anordnungen werden die dem Eingang 28 des Zählers 26
zugeführten Impulse nicht direkt am Taktimpulsgeber 40 abgenommen, sondern über eine Anordnung aus
Dividierschaltungen 42 und 44 sowie aus Schaltern S1,-
S2 und S3 dem Zähler 26 zugeführt. Bei den Dividierschaltungen
handelt es sich um Dekadenteiler, da man im allgemeinen die Dekadenbereiche umschaltbar
macht. In der folgenden Tabelle sind die Impulsfrequenzen an der Klemme 28 für drei verschiedene
Schalterstellungen I, II und III dargestellt:
Frequenz | St | 1 2 |
S* | Schalterstellung |
1:1 1:10 1:100 |
1 2 2 |
1 2 3 |
I II III |
|
Die Frequenz des Impulsoszillators 40 ist zehnmal höher als bei einem herkömmlichen Spannungsmesser.
Zur Spannungsmessung im geeichten Bereich des Spannungsmessers dient die Schaltereinstellung II, so
daß die an der Klemme 28 auftretenden Impulse eine herkömmliche Frequenz von beispielsweise 20 000 Impulsen
in 20 Millisekunden haben, was einer Frequenz von 1 HMz entspricht. Damit ergibt sich der oben
beschriebene Meßbereich JV = MVjU.
Zur Messung in einem Bereich, der ein Zehntel
dieses Grundbereichs beträgt, wird die Einstellung Il bis zum Zeitpunkt t2 und danach die Einstellung I
benutzt. Zu diesem Zweck werden die Schalter S1, S2
und S3 ebenfalls von der Steuerschaltung 24 betätigt,
wie es durch die gestrichelt eingezeichneten Linien 46
angedeutet ist. Dsr Einfachheit halber sind in der
ίο Fig. 1 mechanische Schalter gezeigt, obwohl es sich
in Wirklichkeit um Halbleiterschalter handelt, die eine wesentlich höhere Schallgeschwindigkeit als
mechanische Schalter aufweisen.
In dem von t2 bis t3 reichenden Zeitraum werden
daher lOmal soviele Impulse gezählt wie beim Grundmeßbereich,
und die Spannungsmesserempfindlichkeit wird um das Zehnfache erhöht. Es gilt dann die
Beziehung N = IQMVjU. In ähnlicher Weise erreicht
man eine Bereichvergrößerung um 100, indem man bis zur Zeit t2 die Einstellung III und danach die
Einstellung I benutzt. Hierbei ergibtsich JV=100 MVjU.
Die geeichte Genauigkeit des Grundbereichs kann
in allen Meßbereichen aufrechterhalten- werden, da es sich bei den Dividierschaltungen 42 und 44 um
digitale Einrichtungen handelt, und zwar vorzugsweise um Halbleiterschaltungen.
Ein beachtlicher Vorteil wird darin gesehen, während des eigentlichen Meßintervalls t2 bis t3 eine höhere
Impulsfolgefrequenz als während des Abtastintervalls
tx bis t2 zu benutzen, unabhängig davon, ob
Dividierschaltungen zur Meßbereichumsehaltung benutzt werden oder nicht. Dieser Vorteil ist in der
höheren Betriebs'geschwindigkeit des Spannungsmessers zu suchen. Wie es bereits erwähnt wurde, soll das
Abtastintervall der Netzfrequenzperiode von beispielsweise 20 Millisekunden oder einem Vielfachen der
Netzfrequenzperiode entsprechen, um eine maximale Serienstörunterdrückung zu erhalten. Bei einem bekannten
Spannungsmesser ist das Meßintervall beim vollen Anzeigewert gleich dem Abtastintervall, so daß
sich eine gesamte Analog-Digital-Umsetzzeit von mindestens 40 Millisekunden ergibt. Beim praktischen
Messen kann man etwa nur alle 60 Millisekunden einen Abtastzyklus auslösen, d. h., man erhält etwa
70 Ablesungen pro Sekunde. Nach der Erfindung wird das Meßintervall verringert, ohne dabei die
numerische Auflösung des Spannungsmessers zu beeinträchtigen. Der Grund hierfür ist darin zu sehen,
daß die Taktimpulsfrequenz während des Meßintervalls erhöht wird. Die Spannung U muß um den
gleichen Faktor erhöht werden, um die Abf allfunktion
36 innerhalb der Zählkapazität des Zählers auf Null zu bringen.
Benutzt man beispielsweise einen durch 4 teilenden Teiler, dann beträgt die gesamte Umsetzzeit [20+(20/4) J
= 25 Millisekunden. Auf diese Weise kann man sehr leicht alle 40 Millisekunden einen Abtastzyklus auslösen,
d. h. 25 Ablesungen pro Sekunde.
In F i g. 3 sind die Einzelheiten des in Fi g. 1 dargestellten Spannungsmessers gezeigt. Die Steuerschaltung 24 enthält im wesentlichen einen Taktgeber 50, der die Impulse 32 beispielsweise mit einer Frequenz von 25 Hz liefert, ferner mit einer bistabilen Kippstufe 52 sowie mit UND-Gliedern Gl, GIa, Gib und G3, die zusammen mit Meßbereichschaltern S4a bis S4d die Funktion der Schalter 1S1, S2 und S3 übernehmen.
Die Impulse 32 vom Taktgeber 50 führen die Null-
In F i g. 3 sind die Einzelheiten des in Fi g. 1 dargestellten Spannungsmessers gezeigt. Die Steuerschaltung 24 enthält im wesentlichen einen Taktgeber 50, der die Impulse 32 beispielsweise mit einer Frequenz von 25 Hz liefert, ferner mit einer bistabilen Kippstufe 52 sowie mit UND-Gliedern Gl, GIa, Gib und G3, die zusammen mit Meßbereichschaltern S4a bis S4d die Funktion der Schalter 1S1, S2 und S3 übernehmen.
Die Impulse 32 vom Taktgeber 50 führen die Null-
rückstellung am Zähler 26 und am Integrierverstärker
18 aus, indem sie einen dem Kondensator 20 parallelgeschalteten Feldeffekttransistor 54 und einen an
Masse und den Eingang des Integrierverstärkers 18 angeschlossenen Transistor 56 in den leitenden Zustand
bringen. . ■ ■
Jedesmal, wenn der Zähler 26 in den Nullzustand zurückkehrt, ändert die bistabile Kippstufe 52 ihren
Zustand. Wenn der Zähler von einem Impuls 32 auf Null zurückgesetzt wird, dann schaltet die bistabile iq
Kippstufe 52 in einen solchen Zustand, daß an der Leitung 80 ein Impuls auftritt, der den Feldeffekttransistor 14 a einschältet, so daß die Eingangsspannung
V zum Integrierverstärker 18 gelangt. Wenn der Zähler 26 zum. Zeitpunkt t2 überläuft, also auf
Null zurückschaltet, dann schaltet die bistabile Kippstufe in einen solchen Zustand, daß an der Leitung 81
ein Impuls auftritt und der Feldeffekttransistor 14Z»
in den leitenden Zustand geschaltet wird. Jetzt gelangt die Spannung U zum Verstärker 18. Die Feldeffekttransistoren
14a und 14Z>
bilden zusammen den in Fig. 1 gezeigten Schalter 14. Der Nulldetektor 22
steuert ein UND-Glied 58, über das die Taktimpulse von einer Leitung 60 zum Zähler 26 gelangen. Die
Impulse auf der Leitung 60 kommen entweder direkt Über das UND-Glied Gl vom Oszillator 40 (10 MHz)
oder über die UND-Glieder G2a oder Gib von der
Dividiersehaltung 42 (IMHz) oder über das UND-Glied (?3 über beide Dividiersehaltungen 42 und 44
(100 kHz). Welches dieser UND-Glieder geöffnet ist, hängt von den Signalen auf den Leitungen 80 und 81
sowie von der Stellung des Bereichschalters S4 a bis
SAd ab..
Dsr Bereichschalter hat vier mechanisch miteinander
gekuppelte Kontaktarme S4a, S4b, S4c und S4d.Dieser 4polige Schalter kann drei Stellungen Rl,
Rl und R3 einnehmen. Diese Stellungen entsprechen
dem Grundmeßbereich, einem Zehntel des Grundmeßbereichs
und einem Hundertstel des Grundmeßbereichs. Die Kontaktarme S4a und S4b dienen zur
Verteilung der Impulse an den Leitungen 81 und 80. Die Kontaktarme S4c und S4d dienen zum Anlegen
von überdeckenden, positiven Sperrsignalen an die UND-Glieder,
• Für die einzelnen Meßbereiche nimmt die Steuerschaltung
die folgenden Einstellungen I, II und III vor:
S4a
S4b
S4c
S4d
Einstellung
Grundbereich Rl
-' 1. Anstieg (tt~ Q
2. Abfall (tz-t3)
2. Abfall (tz-t3)
Vio-Bereich Rl
1. Anstieg
2. Abfall
i/ioo-Bereich R3
1. Anstieg
2. Abfall
GIa gesperrt
GIa offen
GIa offen
Gl gesperrt
Gl offen
Gl offen
Gl gesperrt
Gl offen
Gl offen
G2& offen G2Z> gesperrt
Gib offen Gib gesperrt
G3 offen G3 gesperrt Gl
Gl
Gl
gesperrt
gesperrt
gesperrt
G2a gesperrt
G2a gesperrt
G2a gesperrt
G2a -gesperrt
G2fl gesperrt
G2fl gesperrt
G3 gesperrt
G3 gesperrt
G3 gesperrt
G3 gesperrt
G3 gesperrt
G3 gesperrt
Gib gesperrt
Gib gesperrt
Gib gesperrt
II
II
II
II
I
I
III
I
I
Das Umschalten der Impulsfolgefrequenz auf der
Leitung 60 braucht nicht zum Zeitpunkt tz zu geschehen.
Wenn das Umschalten zu einem oder zu mehreren Zeitpunkten nach dem Zeitpunkt t2 erfolgt
und diese Zeitpunkte durch den Zählerstand des Zählers 26 bestimmt werden, dann erhält man eine
vorgegebene, nichtlineare Beziehung zwischen N
und V. Die Fi g. 4 zeigt eine Ausführungsform der
Erfindung, bei der das Umschalten zu einem anderen Zeitpunkt als dem Zeitpunkt t2 erfolgt. -
Bei der in Fig. 4 gezeigten Anordnung nimmt die
bistabile Kippstufe 52 zum Zeitpunkt tz keine Änderung
der Impülsfolgefrequenz auf der Leitung 60 vor. Außer der bistabilen Kippstufe 52 ist eine weitere
bistabile Kippstufe 62 vorgesehen. Von einem Impuls 32 wird die bistabile Kippstufe 62 in einen solchen
Zustand gebracht, daß eine UND-Schaltung 64 öffnet und es gestattet, daß Impulse direkt vom Impulsgeber
40. zur Leitung .60 gelangen können. Wenn die bistabile
Kippstufe 62 in ihren anderen Zustand gesetzt
wird, dann sperrt die UND-Schaltung 64, und eine UND-Schaltung 66 öffnet, so daß über eine Dividierschaltung
68, die einen vorgegebenen Divisor aufweisen kann, Impulse zur Leitung 60 gelangen. Diese
Einstellung der bistabilen Kippstufe 62 findet dann statt, wenn der Zähler 26 einen vorgegebenen Zählerstand
erreicht hat. Damit dies jedoch nur beim Abfall der Spannung am Integrierverstärker 18 stattfindet,
ist an den einen Eingang der bistabilen Kippstufe 62
ein UND-Glied 70 mit mehreren Eingängen angeschlossen,
von denen einer mit der Leitung 81 von der bistabilen Kippstufe 52 verbunden ist.
An den anderen Eingängen des UND-Gliedes 70
tritt ein Signal nur auf, wenn der Zähler 26 den vorgegebenen
Zählerstand erreicht hat. Damit man diesen Zählerstand wahlweise einstellen kann, ist der
Zahler mit einem Binär-Dezimal-Umsetzer 72 verbunden,
dessen Ausgangssignale für jede von drei Dekaden durch einstellbare Einzelschalter 1S5, S6
und Sy; eingestellt werden können, die die übrigen
Eingangssignale für das UND-Glied 70 bilden. Im praktischen Fall können der.Umsetzer oder Decodierer
72 und das Decodierer- und Anzeigegerät 30 zu einer einzigen Baueinheit zusammengefaßt werden.
Die Anstieg- bzw. Abfallfunktion 34 und 36 werden in der gleichen Weise erzeugt, wie es im Zusammenhang
mit Fig. 2 beschrieben wurde. Zum Zeitpunkt t2 beginnt der Zähler 26 zu zählen, und zwar
10-MHz-Taktimpulse, bis er die von den Schaltern S5,
S6 und S7 eingestellte Zahl erreicht hat. Danach zählt
der Zähler 26 bis zum Zeitpunkt t3 mit einer verminderten
Impulsfolgefrequenz weiter, die von der einstellbaren Dividiersehaltung 68 bestimmt ist. Dazu ist
es allerdings nicht notwendig, daß die Taktimpulsfrequenz
auf der Leitung 60 vermindert wird. Die Steuerschaltung kann derart abgeändert werden, daß
eine Frequenzerhöhung stattfindet, wenn der vorbestimmte
Zählerstand erreicht worden ist. Die Anstieg- und Abfallfunktion 34 und 36.bleiben linear. Lediglich
das Verhältnis zwischen 2V und V wird nichtlinear.
Der ausgewählte Zählerstand bestimmt den Brechungspunkt in der nichtlinearen Funktion von N
und V. Außer diesem einen Brechungspunkt kann man mehrere Brechungspunkte entsprechend den im
Zusammenhang mit der Schaltung nach F i g. 4 aufgezeigten Maßnahmen vorsehen. Für jeden Brechungspunkt
sind einstellbare Einzelschalter S5, S6
und S7 und ein dazugehöriges UND-Glied 70 sowie
eine bistabile Kippstufe 62 vorzusehen. Ferner müssen
die Dividierschaltung 68 und die UND-Glieder 64 und 66 durch eine verwickeitere Anordnung ersetzt
werden, die die verschiedenen notwendigen Divisoren auswählt, wenn die bistabilen Kippstufen 62 aufeinanderfolgend
gesetzt werden.
Bei der Schaltung nach F i g. 3 wird die Impulsfolgefrequenz an der Leitung 60 lediglich zum Zeitpunkt
i2 umgeschaltet, und bei der in F i g. 4 gezeigten
Schaltung wird die Impulsfolgefrequenz lediglich bei einem Brechungspunkt umgeschaltet, der dem
Zeitpunkt t2 folgt. Die im Zusammenhang mit den F i g. 3 und 4 beschriebenen Maßnahmen können
kombiniert werden, so daß sowohl zum Zeitpunkt t2
ein Umschalten, beispielsweise zur Meßbereichänderung,
als auch nach dem Zeitpunkt t2 ein oder
mehrere Umschaltpunkte auftreten, und zwar bei einem oder mehreren Brechungspunkten, beispielsweise
um eine nichtlineare Beziehung zwischen N und V herzustellen.
Grundsätzlich könnte man auch eine nichtlineare Beziehung zwischen N und V durch Umschalten der
Impulsfolgefrequenz auf der Leitung 60 bei einem oder bei mehreren Brechungspunkten während des Anstiegintervalls
^1 bis i2 erzeugen.
Claims (6)
1. Anordnung zur Meßbereichumschaltung bei einem digitalen Spannungsmesser mit einer Integriereinrichtung,
der unter der Steuerung einer Steuerschaltung zu Beginn des Meßvorganges während eines durch das Auftreten einer vorgegebenen
Anzahl von Taktimpulsen eines Taktimpulsgebers vorbestimmten Abtastintervalls die
analoge Eingangsspannung zugeführt wird, worauf die Ausgangsspannung der Integriereinrichtung
ausgehend von einem Bezugswert ansteigt, und der anschließend während eines Meßintervalls eine
von einer Vergleichsspannungsquelle stammende Vergleichsspannung derart zugeführt wird, daß
die Ausgangsspannung der Integriereinrichtung abfällt, und mit einem Impulszähler, der mit dem
Beginn des Spannungsabfalls an der Integriereinrichtung die vom Taktimpulsgeber stammenden
Taktimpulse so lange zählt, bis beim Abfall der Spannung auf den Bezugswert ein der Integriereinrichtung
nachgeschalteter Bezugswertdetektor über die Steuerschaltung den Impulszähler zur
Beendigung des Meßintervalls anhält, dadurch
gekennzeichnet, daß eine Dividieranordnung (42, 44 bzw. 68) zwischen den Taktimpulsgeber
(40) und den Impulszähler (26) geschaltet ist und daß eine Einrichtung (S1, S2, S3 bzw. S4
bzw. 62) zur wahlweisen Änderung der dem Impulszähler (26) zugeführten Impulsfolgefrequenz den
in die Dividieranordnung (42, 44 bzw. 68) eingeführten Divisor ändert.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (24) die
den Divisor ändernde Einrichtung (S1, S2, S3)
steuert und die Änderung des Divisors in demjenigen Augenblick veranlaßt, zu dem die Ausgangsspannung
der Integriereinrichtung vom Anstieg in den Abfall übergeht.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den Divisor ändernde Einrichtung
eine mehrere Stellungen aufweisende Bereichstelleinrichtung (.S4) enthält, die zur Bereitstellung
von verschiedenen Divisoren für verschiedene Stellungen im Anstiegintervall und bzw.
oder im Abfallintervall der Ausgangsspannung der Integriereinrichtung die den Divisor ändernde Einrichtung
(Gl, GI, G3) beeinflußt, so daß bei den verschiedenen Stellungen der Bereichstelleinrichtung
(S4) während des Anstieg- und Abfallintervalls
Taktimpulse mit verschiedenen Impulsfolgefrequenzverhältnissen dem Zähler (26) zugeführt
werden.
4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Divisor ändernde Einrichtung
(68) auf den Impulszähler (26) anspricht, um den Divisor mindestens zum Zeitpunkt eines
Brechungspunktes zu ändern, der einem besonderen Zählerstand des Zählers (26) entspricht.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (52, 70) die
Änderungen des Divisors auf das Anstiegintervall oder vorzugsweise auf das Abfallintervall der Ausgangsspannung
der Integriereinrichtung beschränkt.
6. Anordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (72, S5, S6,
S1) wahlweise den besonderen Zählerstand festlegt.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen 009 535/115
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB9743/67A GB1213634A (en) | 1967-03-01 | 1967-03-01 | Improvements in digital voltmeters |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1616374B1 true DE1616374B1 (de) | 1970-08-27 |
Family
ID=9877919
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1968S0114324 Pending DE1616374B1 (de) | 1967-03-01 | 1968-02-27 | Anordnung zur Messbereichumschaltung bei einem digitalen Spannungsmesser |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US3617885A (de) |
DE (1) | DE1616374B1 (de) |
FR (1) | FR1564758A (de) |
GB (1) | GB1213634A (de) |
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