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Me#anordnung zur Messung des Scheitelwertes von Wechsel=und Wellenspannungen.
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Die Erfindung bezieht sich allf eine Me#anordnung zur Messung des
Scheitelwertes von Wechselspannungen und Wellenspannungen.
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Vorzugsweise in der Hochspannungstechnik tritt die bedeutung der Scheitelwertmessung
wegen der Zuordnung der Durchschlag spannung von Isoliermitteln zur höchsten aufgetretenen
Spannung gegenüber der Effektivwertmessung, die in Beziehung zur elek= trisch übertragenen
Leistung steht, - vor allem in Prüffeldern -in den Vordergrund.
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Es ist bekannt, zur Scheitwlwertmessung die zu messende Spannung,
die im Falle einer Hochspannungsmessung einem Me#spannungsteiler entnor-men wird,
über ein Gleichrichterventil einem Kondensator zuzuführen, welcher sich dadurch
auf die höchste im Spannungs= kurvenverlauf auftretende Spannung auflädt. Die Entladung
des Kondensators bei wieder absinkender Spannung wird durch den hohen Spernwiderstand
verhindert. Die Messung der Kondensator= spannung muß dabei allerdings mit einem
nraktisch leistungslos messenden Instrument, beinspielsweise einem statischen Voltmeter
oder einen Röhren - bzw. Transistorvoltmeter mit sehr hohem Eingangswiderstand erfolenv'
Eine solehe Anordnung kann aber ausschlie#lich gleichbleibende oder ansteigende
Wechselspannungen richtig erfassen. Bei ina nerhalh des ffjr die Messung interessanten
Zeitraumes sinkenden Spannungen bleibt namlich der Kondensatornstets ar den höchsten
dabei erreichten Wert geladen. Soll die Kondensatorladung je= doch auch einer absinkenden
Spannung laufend entsprechen, so mu# eine teilweise Entladung gemä# der inzwischen
ahgefallenen Wechselspannung möglich sein - im allgemeinen mittels eines geeigneten
Entladewiderstandes.
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Das anzeigende Instrument ist dabei mit der Ladekondensator-Entladewiderstand-Zeitkonstanten
fest verhaftet.
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Während eine ansteigende Spannung durch Energienachachub iihr Spannungsquelle-Me#teiler
und ihrer das Ventil. die Ladekonden=
satorsnannung sofort folgen
läßt, wobei der durch den Entlade= widerstand flie#ende Strom durch die Spannungsquelle
mitgedeckt wird, ist es nötig, bei absinkender Spannung die Kondensator= energie
teilweise abzuführen, wobei die Entladezeitk@nstante für die schnellste mögliche
Abwä.rtsanzeige maßgebend ist.
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Dadurch stellt sich das Problem dieser Art Anordnungen allgemei. als
ein Kom@romi# zwischen zwei Forderungen dar: Bei kleinem Entladewiderstand (der
durch den Eingangswiderstand dns angeschlossenen Meßgerätes dargestellt werden kann)
erhält man eine relativ schnellere Anpassung des angezeigten Me#wertes an den tatsächlichen
Scheitelwert. Nachteilig ist jedoch die dann in den Pausen zwischen den Halbwellen
auftretende Entla= dung des Kondensators, so daß durch diesen als #Entladefehler"
bezeichneten Vorgang der zeitliche Mittelwert der Kondensator= spannung unterhalb
der z@ messenden Scheitelwertgrö#e bleibt; ein weiterer Fehler entsteh-t dadurch,
da2 der Kondensator in jeder Halbwelle wieder nachgeladen werden mu#, dabei aber
die Meßspannungsquelle mit seiner Kapazität belastet, so beispiels weise an einem
kapazitiven Snannungsteiler für diesen Zeitraum dessen Teilerverhältnis in Richtung
einer zu kleinen Unterspan= nung ändert so daß durch diesen #Nachladefehler" der
wirkliche Scheitelwert nie ganz erfaßt wird.
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Hingegen wird bei großen Entladewiderständen zwar der Meßfehler geringer,
jedoch muß man andererseits eine größere zeitliche Verzögerung zwischen dem wirklichen
umd dem angezeigten Wert der absinkenden Spannung hinnehmen. Die Meßanordnung wird
dann bszflglich der genauen Erfassung sich schnell verändernder Spannungsscheitelwerte
zu träge.
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Es sind mehrere Anordnungen bekanntgeworden, um bei nicht zu trägem
Verhalten der Meßeinrichtung die genannten Fehler zu verringern, so z.B. die Entladung
über eine als #Stützglied" angegebene Schaltring von Kondensator und Widerstand
hinter einem zeigten Gleichriehterventil-ebenfalls an die zu messen= de Wechselspannung
angeschlossen. Hierdurch entlädt sich der Ladekondensator über z w e i, hintereinandergeschaltete
Zeit konstanten. Der Verlauf der Entladekurve (zweiter Ordntlng) ist dann vor allem
am Anfang flacher gegenüber der mit nur einen
hestimmenden Z@jtkonstanten.
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T3n.i dieser Art von anordnungen ist die Eineichung der Entlade= und
Nachladefchler exakt nur für eine einzige Frequenz und jDirvnnför r;lfl,h.
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E@ @e andere bekannte Anordnung, di e Frequenzunpabhängigkei t in
weitem Me#e anstrebt, um die Oberwellen mit zil erfassen, addiert vIlr Kondensatorspannung
eine Zusatzspannung, die in einen beson= deren Me#yerstärker in Abhängi@keit von
der zu messenden Wechsel= spannung erzeugt wird und in ihrem Verlauf der Differenz
zwi= schen der wirklichen Scheitelspannung und der Kondensatorspan= pund mä@lichst
@@hekommt - wegen ihrer sägezahnähnlichen Form #Rippelspannung" genannt. Es handelt
sich also um ein Kompen= sationsverfahren gegenüber der "mangel=oder Unterladung"
des Ladekondensators.
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D@@@o@h ist auch die Genauigkeit dieser Verfahren, teils bei nie=
einer Fre@uenz, teils beim @uftreten höherer Oherwellen, be= Schränkt.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Me#anordnung zur Messung des Scheitelwertes
von Wechselspannungen und Wellenspannungen durch Kond@@satoraufladung über Gleichrichterventile,
welche die ge n@nnten F@hler prinzipiell vermeidet, ohne daS ein Kompromi# zwischen
Genauigkeit und Trägheit bezüglich einer absinkenden Spannung, no eine Kompensation
der #Unterladung" notwendig wind.
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Erfindungs@emä# sind mindestens zwei Spitzenwertgleichrichter, jeweils
mit Ladekondensator und vorzugsweise mit angeschlossenem Me#wertverstärker hohen
Eingangswiderstandes, in Kaskade geschal= tet, wovon einer, beide oder auch alle
eine steuerbare Entlade= mäglichkeit ihres Ladekondensators besitzen; diese Entlademög=
lichkeiten werden vorzugsweise durch freilaufende oder durch die zu messende Spannung
synchronisierte Taktgeher in passend gewähl= ten Zeitabständen so gesteuert, da#
jeweils der nachfolgende Gl@ichrichter durch @eilweise Entladung seines Kondensators
bis auf die Ausenblicksspannung seines Vorgängers herab letz@enen @@ djesen Zeitabständen
auf eine möglicherweise abgesunkene W@@hselspannung hin #abfragt".
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@@ Fig. 1 ist die prinzinielle Wirkungsweise der Erfindung dar gestellt.
Es sind darin:
1 der erste Spitzenwertgleichrichter mit der Diode
11, dem: Ladekondensator 12 und dem Meßwertve'rstärker 13; 2 der zweite Sni. tzenwertleichrichter
mit Diode 21, Ladekon= densator 22 und Me#wertverstärker 23; 3 das anzeigende Me#instrument
oder auch ein digitales Voltmeter; 4 das Schaltglied zur Entladung des Ladekondensators
22, vorteilhaft ein Transistor, wie dargestellt (es könnte sich an. dessen Stelle
ein relais eingesetzt werden); 5 der Entladewiderstand, 6 ein Taktgeber, der einige
Male in der Sekunde das Schaltglied 4 kurzzeitig betatigt; hierzu kann beispielsweise
ein astabiler Multivibrator Verwendung finden, dessen Ausgangssignal in Fig. 1 angedeutet
ist.
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Fig. 2 zeigt den zeitlichen Venlauf der Spannungen am Kondensator
12 (u12) und ain Kondensator 22. (u22), die über die Verstärker 23 dem Instrunent
3 zugeführt werden, a) bei gleichbleibender Wechselspannung, b) bei absinkender
Wechselsnannllng.
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Der Kondensator 12 wird mit einer verhältnismä#ig kleinen Zeit konstanten
- gebildet hauptsächlich aus C1@ und dem Entladewider= stand, der wiederum aus dem
nicht besonders eingezeichne ten Eimgangswiderstand des es Me#wertverstärkers 13
3 bestehen kann - nach jedem Spannungshö@hstwert jeweils um einen Betrag u entladen,
der @twas größer ein mu#, als der schnellsten, praktisch interes= sierenden und
möglichen Spannungsabsenkung innerhalb eines Me#= vorganges entspricht.
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Der Kordensator 22 wird über den Verstärker 13 und die Diode 21 auf
den Höchstwert des Spannuingsverlaufes am Kondensator 12 auf= geladen. Der Eingangswiderstand
des Verstärkers 23 ist so hoch bemessen, bzw, die Kapazität von C22 ist so hoch,
da# im Dunkt P24 die Spannung zwischen den einzelnen Perioden lim keinen meßba=
ren Betrag mehr absinken kann.
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Der r Punkt 14 folgt demnach jeder Absenkung der Me#spannung beliebig
schnell nach Ma#gabe der Zeitkonstanten an C12, während p24 praktisch das Potential
des Spannungshöchstwertes über längere Zeit in der Grö#enordnung von Minutan fest
bzw. @eibehält.
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Während der in Fig. 3 mit te bezeichneten Zeit ist der Schalter 4
durch den Taktgeber 6 geöffne. Der Kondensator 22 wird dann über
den
Widerstand 5 so weit entladen, bis das Potential in 24 gleich dem im Augenblick
an P14 aufgetretenen ist0 Eine Entladung darunter ist nicht möglich, weil dann sofort
der Verstärker, aber die Diode 21 nachspeist. Dadurch kann das Potential in P 24
in den vom Taktgeber angegebenen Zeitabständen der absinkenden Wechselspannung nachfolgen.
In der Zwischenzeit liegt der volle Scheitelwert am Instrument. Während der kurzen
Entladezeit von C22 sinkt das Potential an P 24 etwas ab und zwar etwas unter den
Scheitelwert der Wechselspannung; in ihrer Grö#e ist diese Differenz von der Lage
des Schaltzeitpunktes t abhängig ebenso in der Zeitdauer ihres Bestehens.
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Fig. 2 sagt alls, daß beim Schalten unmittelbar nach einem Höchst
wert die Differenz klein ist, jedoch fast eine ganze Schwin= gungsdauer der Wechselanannung
anhält. Liegt der Schaltzeitnunkt kurz vor Auftreten eines Scheitels, dann ist die
Spannungsdiffe= rehz am größten, jedoch die Auftrittsdauer am kleinsten (Fig.2a,
rechts). Die am Instrument 3 liegende Spannung erleidet dadurch in jedem Abfragetakt
einen kleinen Einbruch. Die Mimderanzeige hierdurch ergibt sich aus dem verhältnis
einer der in Fig.2 schräffierten Flachen zur gesamten unter der Scheitelspannung
liegenden Fläche zwischen 7wei Abfragetakten, wird also umso kleiner, je mehr Perioden
zwischen zwei Abfragetakten passieren.
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Bei einem Abfragetakt Je 10 Perioden wird der Fehler mit etwa 0,05
% schon eine Größenordnung kleiner als die Fehler der be= kannten Anordnungen. Verschiedene,
weiter unten beschriebene Weiterentwicklunge n der Erfindung gestatten, auch diesen
Itest fehler sowie den Nachteil der in, besonders bei sehr niedrigen Frequenzen
ziemlich langen, Zeitstufen erfolgenden Einstellung bei absinkenden Wechselspannung,
zu vermeiden.
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Die Anordnung bedarf jedoch auch noch aus anderen Gründen einer Weiterentwickluing,
iw die Vorteile der Erfindung gegenüber den bekannten Me#anordnungen zur Geltung
zu bringen. Einerseits tritt zweimal ein Spannungsabfall durch Diodenschleusenspannungen
auf (Dioden11 iind 21), anclererseits ist der Nachladefehler noch vorhanden, da
der erste Ladekondensator (12) über d Diode 11 direkt aus der Me#spannungsquelle
geladen wird.
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Die Beseitigung dieser Fehlenquellen gelingt, wenn an Stelle jedes
der Spitzenwertgleichrichter eine lineare Gleichrichter=
schaltung
mit einem Rechenverstärker (oder einem ähnlichen, stark gegengekoppelten Gleich
stremverstärker init genügend kleiner Drift) verwendet wird (s.Fundstellen).
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Hierzu wird die zu messende Spannung über einen Vorwiderstand an den
invertierenden Eingang des Rechenverstärkers angeschles= sen. Dieser Vorwiderstand.
stellt jetzt den Eingangswiderstand der Anordnung dar, rit dem die Quelle der Me#spannung
nunmehr rein Ohm'sch belastet wird (Beseitimlng des Nach ladefehlers).
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In Verbindung guten Rechenverstärkern kann dieser Widerstand hoch
genug gewählt werden, um die Belastung der Qi-iele gering zu halten. Der Ausgang
des Rechenverstärkers lädt über eine Dio= de den Ladekondensator auf, dessen Spannung
über einen Feld effekt transistor (FET)-Verstärker an den Ausgang geführt wird.
Der Gegen konplungswiderstand der Rechenverstärkerschaltung wird vom in= vertierenden
Eingang nicht zum Ausgang des Rechenverstärkers, sondern zum Ausgang der FET-Stufe
geführt, so daß latz tere, sowie auch die Diode mit ihrer Schleusenspannung, in
die Gegen kopplung mit eingeschlossen ist (Fig.3). Demzufolge erscheint am Ausgang
A ein dem Eingangssignal bis zu hohen Frenuenzen (je nach der Bandbreite des techenverstärkers
bis zii 100 kHz oder auch mehr) scheitelwerttreues gleichgerichtetes Ausgangs= signal,
das zum Eingangssignal im Verhältnis des Gegenkonplungs= widerstandes zum Eingangswiderstand
steht und bei dem durch die hohenSchleitenverstärkung der Einfluß der Schleusenspannung
der verwendeten Diode praktisch aufgeheoben wird. Beim Ausbleiben der Eingangsspannung
sinkt die Ausgangsspannung pur sehr langsam @Kondensatorentladung über Dioden-und
Gateleckströme - ab.
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Stellt man diese Anordnung anstelle der beiden Spitzenwertgleich=
richeerstufen 1 und 2 ein, dann tritt die Feldeffekttransistor= stufe gleichzeitig
an die Stelle des Me#wertverstärkers 13 bzw. 23 in Fig. 1.
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Der Vorteil gegenüher der Anordnung in Fig. 1 liegt einmal im Fortfall
der zeitlichen Teilerbelastung (Nachladefehler) und der Unterladung des Me#kondensators
durch den Dioden-Schleusen@ spannungsabfall ; zum zweiten ermöglicht der Rechenverstärker
der ersten Stufe eine Weiterentwicklung der Erfindung derart, daß die Entladung
des Kondensators der 2. Stufe auf den Augenblickswert der 1. Stufe mittels des Schalttransistors
nicht mehr nur in
Zeitabständen von m e- h -r e r e n, sondern injeder
Periode der Wechselspannung je einmal enfolgt, und zwar stets genau in dem jenigen
@@genblick, in dem die erste Stufe von der Spannungshalb= welle au den wirklichen
Scheitelwert aufgeladen ist. Dadurch wird erreicht, daß das Anzeigeinstrument nicht
mehr eine treppen= förmige, mehrmals ir r~ Sekunde abfallende, sondern eine im Verhältnis
zur Trägheit des Me#werks stetig zurückgehende Snan= nung erhält, wenn die Wechselspannung
absinkt und damit eine Un@@he in der Zeigerbewegung entfällt. Ferner wird bei einem
plötzlichen Ausbleib en der Wechselspannung, z.B. beim Durchschlag in ri-pe-rn Hochspannungsprüffeld
beim Prüfen einer Isolieranordnung, das Entladesch@ltglied 4 nicht mehr eingeschaltet,
so da# der letzte Scheitelwert für längere Zeit zur Ablesung am Instrument enhalten
hlei bt, was bei der Ermittlung von Durchschlags-oder Überschla gswerten eine Hilfe
darstellt Diese Eigenschaften werden dadurch erreicht, da# das Entladeschalt= glied
4 nicht mehr von einem fremden Takt@eber, sondern vom Aus= @ang des ersten Kechenverstärkers
gesteuert wird.
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Die Spitzenwertgleichrichterschaltung mit Rechen verstärker besitzt
nämlich die Eigenschaft, da# am Kechenverstärkerausgang nur dann eine im Sinne des
Me#wertes positive Spannung herrscht, wenn die Einpangsspann@ng gleich oder höher
ist als die Spannung am Lade= kondensator bzw. am Ausr-n'p der Feldeffekttransistorstufe.
Ist die Eingangsspannung um nur ein Zehntausendstel der Me#spannung @iedriger, so
ü@erwie@t die Gegenkopplungsspannug, und der Rechen= verstärker schlägt wegen seiner
hohen Verstärkung sofort um; -eine Ausgangsspannung wird Null oder nimmt sogar die
entgegen= gesetzte Polarität an.
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Die Eingangsspannung, also die zu messende Wechselspannung# ist aber
nur während der kurzen Zeitspanne in der Periode gleich 0( er hoher als die Spannung
am Ladekondensator bzw. am Ausgang des FET von den augenblick an, In dem die zu
messende Halbwelle kurz vor dem Scheitelwert die von der letzten Periode her etwas
abgesunkene Ladekondensatorspannung wieder erreicht hat, bis nach Überschreiten
des Scheitelwertes die "echselspannung wieder abzufallen beginnt. Diese Zeitspanne
ist in Fig.4 durch Schraffur gekennzeichnet ; es ist genau die Zeit, in der der
Ladekondensator
12 aus dem Ausgang des Rechenverstärkers über die
Diode auf den Scheitelwert der Periode nachgeladen wird.
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Man kann deshalb das husgangssignal des Rechen verstärkers dazu benutzen,
das Entladeschaltglied 4genau synchron mit der Wechsel= spannung immer in dem Augenblick
zu betätigen, in dem letttere durcl ihren Scheitel geht. Der Kondensator d @r zweiten
Gleichrichter stufe 22 wird dan bei jedem Scheiteldurchgang auf den Spannungs= wert
des Scheitels auf-oder abgeladen, je nachdem der Scheitel wert der vorangegangenen
Periode niedriger oder höher war; er behält diesen Wert bis zum nächsten Seheiteldurchgang
bei.
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Es gibt verschiedene Möglichkeiten der Schaltungsanordnung zur Betätigung
des Schaltgliedes 4 durch den Rechenverstärker.
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Zwei solcher Anordnungen, eine mit kleinstmöglichem Aufwand, aber
dafilr noch mit einem Restfehler durch Spannungsabsenkungen in der 2. Stufe, wie
in Fig.1 und 2, und eine mit etwas g@ö#erem Aufwand, aber dafür ohne Restfehler,
sind in Fig.3 und 6 darge= stellt.
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In Fig.3 sind 1' und2' die beiden Spitzenwertgleichrichterstufen,
entsprechend 1 und 2 in Fig.1 ; 11 und 21 die Gleichrichteridoden, 12 und 22 die
Ladekondensatoren wie in Fig.1 ; 15 und 25 sind die Rechenverstärker mit den Eingängen
E- (invertierend) und E+ (nicht invertierend) und den Ausgängen A; 13' und 23'die
Feld effekttransistoren ; die Transistoren 19 und 29 stellen zusammen mit den nicht
bezeichnet en Widerständen je eine Konstantstrom= quelle. zur Speisung des FET dar,
wodurch dieser einen Verstär= kungsfaktor nahe 1 erhält; 16 und 26 sind die Eingangswiderstände,
17 und 27 die Gegenkopplungswiderstände der Rechenverstärkerbe= schaltung; diese
Widerstände bestimmen das Übersetzungsverhält= nis von Eingangsspannung zu Ausgangsspannung
der Gleichrichter= stufen; sind 16 und 17, bzw. 26 und 27 gleichgroB, so ist die
Übersetzung 1:1, was in allen Betrachtuncten ilber Srannungshöhen stillschweigend
vorausgesetzt ist; durch andere Werte des Wider standes 16 lädt sich die Anordnung
für beliebige zu messende Spannungen einrichten (Meßbereichsumschaltung); die e
Dioden 18 und 28 sind mir notwendig, wenn eine Aussteuerung der ìlechenverw stärker
in die im Sinne des Signals negative Sättigung vermieden werden soll ; 7 ist ein
Schaltverstärker, der vorteilhaft mit einem oder mehreren Transistoren bestückt
sein kann und das Aus= gangssignal des Rechenverstärkers 15 beim Durchschalten des
Schaltgliedes
4 verstärkt und in der Polarität umkehrt.
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Die Wirkungsweise ist wie folgt: Eine am Eingang E anliegende positive
Spannung (eine positive Halbwelle der Wechselspannung) steuert den Rechenverstärker
am invertierenden Eingang E- aus und bewirkt-dadurch eine negative Aufladung des
Kondensators 12 über die Diode 11. Die Kondensator spannung steuert den FET 13',
wodurch an dessen Source S eine annähernd gleiche Spannungerscheint, die über den
Gegenkopplungsn widerstand 17 dem Eingang des Rechenverstärkers wieder zugeführt
wird. Dadurch kann der Rechenverstärker 15 den Kondensator 12 nur so weit laden,
bis die Spannung an der Source des FET 13 so hoch ist, daß der duch den Widerstand
17 in den Eingang E- von 15 hineinflie#ende (negative) Strom den Strom durch den
Wider= stand 16 aufhebt, so daß der Rechenverstärker nicht mehr ausge= steuert wird.
Die Spannung an der Source des FET 13' wird also exakt mit negativem Vorzeichen
so hoch wie die Spannung am Ein= gang E der Anordnung, multipliziert mit dem Verhältnis
der bei= den Widerstände 17 und 16, wobei die Schleusensnannung der Diode, bzw.
der SchJeusensnannungsabfall an der Diode 11 wegen der dem Reehenverstärker charakteristischen
Wirkungsweise nur in seinem Verhältnis zur Schleifenverstärkung in Erscheinung tritt
und so mit unberücksichtigt bleiben kann.
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Sinkt die Spannung am Eingang E wiederab, so kann ihr diejenige an
der Source des FET' s13-' nicht folgen, da der Kondensator 12 geladen b]eibt und
den FET weiterhin in derselben Höhe aussteuert.
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Am Rechenverstär@er überwiegt Jetzt die gegenkoppelnde Spannung iiber
den Widerstand 17 die Eingangsspannung, so daß er umgekehrt ausgesteuert wird und
an seinem Ausgang sofort die entgegengesetz= te Snannung, oder, wenn die gegenkoppelnde
Diode dies verhindert, der Wert Null erscheint, Die Entladung des Kondensators 12
wird dann durch die Diode 11 verhindert.
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An der Source des Fet 13' kann man nun den genauen Scheitelwert des
Eingangsspannungsverlaufes entnehmen. Durch die zwar sehr kleinen, aber unvermeidlichen
Leckströme in der Diode 11 und dem Gate des FET 13' wlrd der Kondensator 12 ganz
langsam ent= laden; man kenn es durch eine passende Kapazität von 12 oder auch duroh
einen zusätzlichen Entladewiderstand (nicht in Fig.3 einer zeichnet) sinrichten,
del3 die Entladezeitkonstante gerade so lang tritt, aaR die Anordnung einer einer
schwankenden Eingangsspannung
genügend schnell folgen kann. Die
an der Source des FET 13' ab= gegriffene Spannung wird - entsprechend dem Prinzip
der Anord= nung nach Fig.1 - einer zweiten Gleichrichterstufe 2' zugeführt, deren
Wirkungsweise die gleiche ist wie die der ersten (1'), de= ren Kondensator jedoch
so groß ist, dal seine Entladung über die Leckströme sehr lange dauert und eine
Aufladung über viele Wechselspannungsperioden in voller Höhe erhalten bleibt.
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Der Kondensator 22 wird über den Widerst and 5 durch das Schalt lied
4 entladen, wieder entsprechend Fig.1.
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Er kann jedoch nie weiter entladen werden, als daß die Spannung an
der Source des FET 23' noch genau der Spannung am Eingang der Stufe, also auch der
an der Source des FET 13' entspricht, weil der Rechenverstärker 25 dieses Spannungsverhältnid
durch entsprechende Aussteuerung aufrechterhält, auch wenn er mit dem Widerstand
5 belastet ist. Auch hierbei spielt die Schleusenspan= nung der Diode 21 keine Rolle,
da a das Spannungsverhältnis aus schlie#lich durch das Verhältnis der beiden Widerstände
27 und 26 bestimmt wird. Das Schalt glied 4 wird vom Ausgang des Rechenver= stärkeres
15 hetätigt, vorteilhaft unter Zwischenschaltung eines Verstärkers 7, der das husgangssignal
des Rechenverstärkers in eine für das Schaltglied passende Spannung und Polarität
umformt (der Ausgang des Rechenverstärkers 15 ist negativ, die Spannung am Kondensator
22 wegen des invertierenden Rechenverstärkers 25 dagegen wieder positiv). Fig.4
zeigt den zeitlichen Verlauf der Eingangsspannung UE1' der Spannung am Ausgang des
ersten Rechen= verstärkers uA15, am Ausgang der ersten Geichrichterstufe uA1 und
am Ausgang der zweiten Gleichrichterstufe uA2, die auch am Anzeigeinstrument liegt.
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Es sind zwei Wechselspannungsperioden dargestellt, wobei die zweite
einen kleineren Scheitelwert aufweist als die erste und angenommen ist, daß dieser
vorangegangene den gleichen Scheitel. wert wie diese hatte.
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Man sieht, wie in der schraffierten Zeitspanne, wenn der Rechen verstärker
15 ausgesteuert wird (in Fig.4 als e - #Entladezeit"-bezeichnet) die Spannung der
zweitenStufe (uA2) mit einer Entlade = kurve, die durch Wahl des geeigneten Widerstandes
5 passend gel -macht werden kann, in Richtung auf die S@pannung dererstenStufe uA1
absinkt und gleich darauf mit letzterer zusammen wieder auf den Scheitel der Periode
angehoben wird, wo sie bis zur nHohsten Periode verharrt.
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Fig. 5 zeigt den Vorgang für eine Verzerrte Kurvenform. Die hlIsgangssmannung
des Rechenvertärkers uA15 muß um die Schleu= senspannung der Diode 11 höher werden
als die Scheitelspannung, um den Kondensator auf diese aufladen zu konnen, wie in
Fig.4 und Fig.5 dargestellt0 Die links schraffierte Fläche über dem kleinen Spannungseinbruch
von uA2 stellt ein Defizit am Anzeigeinstrument dar. Der hier= durch verursachte
Fehler ergibt sich, ähnlich wie bei der Ahord= nung in Fig.1, aus dem Verhältnis
dieser Fläche zur gesamten, von der Sinannung UÄ2 und der Abszisse eingeschlossenen
Fläche ihrer eine ganze Wechselspannungsperiode ; er beträgt höchst ; ens o,5 5
und ist damit eine Größenordnung kleiner als die bei den bekannten Anordnungen auftretenden
Fehler0 hit einem etwas grö#eren Aufwand kann auch diese verbleibende Fohler noch
zum Verschwinden gebracht werden0 Eine entsprechende Schaltungsanordnung zeigt Fig.5.
Sie unterscheidet sich von Fig.3 dadurch, da#@das Schaltglied 4 nicht mehr direkt
durch das Aus= gangssignal des Rechenverstärkers 15, sondern vom Ausgang eines monostabilen
Multivibrators 8 angesteuert wird, der vom verschwin= denden Ausgangssignal des
Rechenverstärkers 15 abgestoßen wird, vorteilhaft ihrer einen zwischengeschalteten
Schmitt-Trigger, der die gleiche Aufgabe hat wie der Verstärker 7 in Fig.3 und zu=
sätzlich die Impulsflanke zur Aussteuerung von 8 versteilert.
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Weiterhin int auch für den Kondensator 12 der ersten Gleichrich= terstufe
eine steuerbare Entladeeinrichtung aus dem Widerstand 31 und dem Schaltglied, beispielsweise
einem Transistor flo, vorhanden, die von dem ODER-NICHT-Glied 1o immer dann einreschaltet
ist, wenn sich der Multivihrator 8 in der Ruhelage befindet und am Aus gang des
Verstärkers 15 kein den Kondensator 12 ladendes Aus= gangsaignal vorhanden ist.
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Die orste Gleichrichterstufe 1' ist dazu so dimensioniert, daß der
Kondensator 12 über die Dioden-und Gate-Leckströme möglichst langsam entladen wird,
ähnlich der zweiten Stufe 2'. Erst durch den mit dem Schaltglied 30 eingeschalteten
Widerstand 32 kann sich der Kondensator so schnell entladen, da# er einer absinkenden
Wechselspannung folgen kann. Fig.7 zeigt den verlauf der Spannungen, analog zu Fig.4.
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Die Anordnung wirkt, abweichend von Fig.3, wie folgt: Zwischen den
Wechselkspannungsscheiteln ist der M@ltivibrator 8 in Ruhelage und am Ausgang des
Rechenverstärkers kein Signal.
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Das ODER-NICHT-Glied hat an beiden Eingängen Nullsignal und reibt
ein Ausgangssignal an den Schalter 3o, der den Entladewider stand am Kondensator
12 einschaltet. Lettterer kann sich entladen, und uA1 sinkt langsam ab. Wird der
Punkt P erreicht, so erscheint am Audgang des Rechenverstärkers 15 das Ausgangssignal
und lädt den Kondensator 12 nach, bis der Scheitelwert erreicht ist, Punkt Q. Dieser
Vorgang ist der gleiche wie in Figur 3 und 4.
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Das Ausgangssignal von 15 liegt auch am ODER-NICHT-Glied 10, diese
sen Ausgangssignal dadurch verschwindet, den Schalter 30 aus schaltet und die Ladung
des Kondensators 12 dadurch unterbricht; ferner wird der Schmitt-Trigger9angesteuert,
der damit zum An= sto#en des Multivibrators vorbereitet ist. Im Punkt Q verschwin=
det das Ausgangssignal des Rechenverstärkers 15, bis die Spannuhgs. halbwelle wieder
abzufallen beginnt und der G 12 seine Spannung beibehält (seine Entladung durch
31 ist noch gesperrt). Damit verschwindet auch das Ausgangssignal des Schmitt-Triggers
9, und der Multivibrator 8 wird angestoßen. Dieser nimmt jetzt für sei= ne Eigenzeit
die metastabile Lage ein; für diese Zeit erscheint an seinem Ausgang ein Signal,
das den Schalter 4 öffnet und die Entladung des Kondensators der zweiten Stufe 2'freigibt.
Die Zeitspanne tm ist -lso an Stelle der Zeit te in Fig.4 getreten.
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Gleichzeitig gibt der Multivibrator sein Ausgangssignal an das ODER-NICHT-Glied
10, das dadurch ftir diese Zeit dan Schalt er 30, nachdem das Ausgangssignal für
15 weggefallen ist, nochb gesperrt hält. Der Kondensator 12 kann sich also während
dieser Zeit noch nicht entladen, und uA1 behält den vollen Scheitelwert so lange
bei, als die Entladung der Stufe 2'freigegeben ist. Nach Ablauf der Zeit tm kippt
der Multivibrator in seine stabile Lage zurück, sperrt damit die Entladung der Stufe
2' und gibt durch Wegnahme seines Signals am ODER-NICHT-Glied 10 die Entladung der
ersten Stufe 1' wieder frei. Die Spannung uA1, die sich in der Zeit tm der Spannung
uA2 angeglichen und damit den wirklichen Scheitelwert der Periode angen@mmen hat,
behält diesen bis zur nächsten Periode bei, während uA1 mit der Entladung des Kondensa=
tors 12 wieder langsam abfällt, um dem eventuell niedrigeren nächsten Schejtel fo?igen
zu können.
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Fig. 6a zeigt die Verhältnisse zur Verdeutlichung mit etwa fünf= fach
vergrö#ertem Ordinatenmaßstab. Man sieht deutlich, daX die Spannung uA2, die das
Anzeigeinstrument erhält, bei jedem Schei= telwert ohne jeden Einbruch auf den neuen
Wert korrigiert wird, die Anzeige also frei von jedem systematischen Fehler ist.
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Bei nlötzlich ausbleibender Spannung geht die Anzeige nicht auf Null
zurück, sondern verharrt auf dem letzten Scheitelwert, da der Rechenverstärker 15
nicht mehr audgesteuert rnd deshalb das Entladeschaltglied 4 für die zweite Stufe
2' nicht mehr betatigt wird. Dies gilt auch für die Anordnung nach Fig.3. Fällt
die W@@bselspannung nur etwas schneller ab als die Entladung zwischen zwei Halbwellen
erfolgten kann, dann wird der Rechenverstärker 15 sehr stark sich vermindernden
Halbwellen nicht mehr angesteuert, und zwar so lange, bis er auf dem nelien sich
einstellenden Wechselspannungswert mit seiner Entladling angekommen ist. Dann stellt
sich sriingaft die Anzeige, die bis dahin auf dem alten Höchstwert verharrte, auf
den nelien Wert ein. Wird das Stehen bleiben der Anzeige nach dem Ausbleiben der
Wechselspannung nicht gewünscht, so kann ein an den Ausgang A1 de@ ersten Gleichrichter=
stufe dann anzuschlie#ender Meßtrigger - beispielsweise ein as Transistoren aufgebauter
Schmitt-Trigger - das Entladeschaltglied 4 einschalten, wenn die Spannung uA1 einen
passend gewählten Iindestwert unterschreitet (Schalterstellung, bedi@nbar: #Spannungs=
anzeige bleibt stehen -Spannungsanzeige folgt", einrichthar).
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Illit dieser Anordnung ist es möglich, beide Polaritäten zu messen,
indem man -ie tiir positive und negative Halbwellen je einmal auf= baut. Die beiden
Anordnungen können unter sich gleich, müssen jedoch mindestens teilweise mit komplementären
Halbleiterbauelemen= tn aufgebaut in.
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Die beiden Anordnungen nach Fig.3 und 6 sind jedoch nicht geeig= net,
wenn die zu messende Wechselspannung in ihrer Kurvenform so stark verzerrt ist,
daP in ihren @albwellen Nebenmaxima auftreten.
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In diesem Fall würde schon bei jedem Nebenmaximum, dessen Scheitel
niedriger liegt als zwar @auptscheitel, der Rechenverstärker 15 ein Signal abgeben
iind das Entladeschaltglied betätigen, so da# die zweite Stufe für kurze Zeit atif
den Nebenscheitel herunter entladen wird, bis der Hauptscheitel die Spannung wieder
auf seinen Wrt anhebt. hierdurch entsteht ein Fehler, dessen Größe von der Kurvenform
abhängt und deshalb nicht abzuschätzen ist.
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Um dies 711 vermeiden, kann man entweder den Abfragetakt unabhän=
gig unabhängig von der Wechselspannung einem freise hwingenden Taktgeber entnehmen,
ähnlich Fif.1, oder von der Wechselspannung synchronisiert, jeweils in die Zeit
der entgegen@esetzten H@lb= welle verlagen, was sich anbietet, wenn die Anordnung
ohnehin fr beide Polaritäten aufgebaut wird; in diesem Fall kenn man das synchronisierende
Signal jeweils dem Rechenyerstörker des anderen Kn@als entnehmen. Der Kondensator
der ersten Stufe (1?) mu# hierbei eine grö#ere Kapazität erhalten als bisher, da
en die Scheitelwertspannung jetzt über minde tens eine halbe Penioden= dauer Heilten
mu#, bis er von der zweiten Stufe ab@ef@agt wird, was jedoch die Grenzfreduenz der
Anordnung für noch zu erfassende Oherwellen herabsetzt. Andererseits wind durch
den wechse@@den Takt der Entladung der Kondensatoren der ersten (12) und der zweiten
Stufe (22) erreicht, da# die Scheitelspannung am A@@= gang der zweiten Stufe lückenlos
ansteht, so da# kein syste @atischer vorhanden ist.
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Der Verlauf rer Spannungen in einer solchen Anordnung @st in Fig.9
dergestellt. Forts. S. 146 In Betracht gezogene Druckschriften : Rabus, W., Scheitelspannungsmessung
mit @ochvakuumgleichrichter und Elektrostatischem Voltmeter.
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Arch. Techn. Messen (ATM), Lief.231 (1955), V 3383-3, S.73 -D A S
974 287 Zaengl, W., Die Dimensionierung von Scheitelspannungsme#geräten nach der
Zweiweg-Stützschaltung.
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Arch. Techn. Messen (ATM), Lief.306 (1961) V 3383-6, S. 147-150 Arh.
Teehn. Messen (ATM), Lief.308 (1qri) V 3383-7, S.197-198 Voget, O., Scheitelspannungsme#einrichtung,
für hohe Wechselspannungen.
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Arch. Techn. Messen (ATM), Lief.339 (1964) S. R 34 - R 36
Me#wandler-Bau
GmbH, Bamberg: Druckschrift ihrer das Scheitelspannungsme#gerät SM 62 H 3.2.62 Heine,
K.F., Ein Spitzenspannungsmesser für einmalige, kurzzeitige Vorgänge.
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Elektronische Rundschau lo (1959), S. 365-366 D A S 1 098 094 F.
Donaubauer, H. Lucius und G. Negele: Rechenverstärker, Teil 3, Elektronik 15 (1966),
H.8, S.251-252 Gleichrichterschaltung zur Aufladung eines Kondensators auf Spitzenwerte
zeitabhängiger Spannungsverläufe.
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Eigene Patentanmeldung v. 25.7.67 Aktenzeichen D 53 684 IXd/21e ,
36/01 Neues Aktenzeichen P 15 91 876. 0
Schaltung zur Erfassung
der Nebenmaxima.
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Die Schaltung ist in Fig. 8 dargestellt.
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Die Anordnung besteht aus zwei gleichartigen, aber zueinander komplementären
zweistufigen linearen Spitzenwertgleichrichtern, wie in Fig.4 und Fig.6. Der erste
- in Fig.8 oben - zeigt den Scheitelwert der nositiven, der zweite - in Fig. 8 unten
- den Scheitelwert der negativen Halbwelle an.
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Zunächst sei der Weg einer positiven Halbwelle betrachtet: Sie ladt
über den Rechenverstärker 15 den Kondensator 12 auf ihren Scheitelwert auf. Dieser
Wert wird am Ausgang A1 dem Eingang E2 der zweiten Stufe zugeführt und lädt dort
auch den Kondensator 22 auf den gleichen Scheitelwert auf. Dieser wird dann über
den Ausgang A22 dem Anzeigeinstrument zugeführt.
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Die während dieser Halbwelle kurzzeitig erschienone Ausgangsspannung
des Rechenverstärkers 15 hat den Speicher 33 in die posi= tive Lage geschaltet.
Die beiden Ausgänge A1 und A2 verharren jetzt auf der vor@andenen Spannung (nämlich
der Scheitelwert der vergangenen Halbwelle). Die jetzt folgende negative Halb= wellestouert
den Gleichrichterzweig in Fig.8 unten aus.
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Weg der nehativen Halbwelle: Sie lädt über den Rechenverstärker 115
den Kondensator 112.
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Der in der negativen Halbwelle kurzzeitig erscheinende Ausgang des
Rechenverstärkers 115 schaltet den Speicher 3 in die nega= tive Lage um. Diese Umschaltung
des Speichers 33 bewirkt einen Impuls am Eingang des monostabilen Multivibrators
8. Dieser kinnt daraufhin für die Dauer seiner Eigenzeit in die metasta= bile Lage
und steuert für diese Zeit das Schaltglied 4 aus.
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Der Kondensator 22 kann sich nun entladen, falls seine Spannung von
der vorigen Halbwelle her noch höher gewesen sein sollte als die der letzten Halbwelle,
d.h., er kann jetzt einer even= tuell abgesunkenen Wechselspannung folgen, indem
er seine Span= @nung bis auf den gerade vorhandenen Wert der ersten Stufe (Kon=
densator 12) bzw. am Ausgang A1 absenkt.
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War die Wechselspannuing gleich geblieben, so hat der Kondensator
22 ohnehin die gleiche Spannung wie der Kondensator 12 bzw. Aus= gang A1, und der
Entladeschalter 4 bleibt wirkungslos.
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Nach Ablauf der Eigenzeit des monostabilen Multivibrators 8 kippt
di diesser wieder in seine Ausgangslage zurück, und das Schsltglied 4 sperrt die
Entladung von 22 wieder.
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Das Zurückkippen des Multivibrators8 gibt einen Impuls auf den monostabilen
Multivibrator 32; dieser kippt ebenfalls für die Dauer seiner Eigenzeit in die metastabile
Lage und steuert für diese Zeit das Schaltglied 30 aus. Dieses gibt die Entladung
des Kondensators 12 frei, wodurch dieser so weit entladen wird, daß er mit Sicherheit
eine kleinere Spanming annimmt als der Scheitnlwert einer eventuell weit abgesunkenen
nächsten Halb= weile. Von dieser Zeit an bis zum Scheitelwert der nächsten Halbwelle
hat also Kondensator 12 bzw. der Ausgang A1 eine weit kleinere Spannung als der
zu messende Scheitelwert, Der Korden sator 22 jedoch, bzw. der Ausgang A2 behalten
jedoch wahrend dieser Zeit den übernommenen Scheitelwert bei, da die Entladung des
Kondensators 22 über das Schaltglied 4 wieder gesperrt ist, und zwar so lange, bis
im Laufe der nächsten negativen Halbwelle das gleiche Spiel wieder von vorn beginnt.
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Inzwischen ist aber dann der Kondensator 12 schon wieder auf den nächsten
Scheitelwert aufgeladen worden. Damit findet die zwei= te Stufe abermals am Ausgang
der ersten Stufe den Scheitelwert vor, so daß an ihrem Ausgang der Scheiteiwert
während des gan= zen Snieles lfickenlos ansteht und dem Anzeigeinstrument zuge ffihrt
wird.
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Der Vorgang für die negativen Halbwellen ist der gleiche, nur werden
die Multivibratoren 108 und 132, die zu denen des posi= tiven Kanals komplementär
(8 und 32) sind, um jeweils eine hal= be Periode versetzt angestoßen und zwar immer
dann, wenn der Speicher 32 von der negativen in die positive Lage umschaltet (oder
auch von Null alif L).
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Da der Speicher in Jeder Halbwelle von dem Ausgang des entsnrechend^n
Rechenverstärkers nur einmal in die zugehörige Lage umr schalten kann und in die
entgegengesetzte aber nur vom Rechen verstärker der entgegengesetzten Polarität
- also erst in der nächsten albwelle - sind Mehrfachschaltungen der Entladeglie=
der 4 und 30 während einer Halbwelle ausgeschlossen, so daß auch Mehrfach-Maxima
im Wechselspannungsverlauf nicht zu Fehlorn führen können.
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In dieser Weise ist die fehlerfreie Funktion der Anordnung von den
niedrigsten Frequenzen ab bis zu einer so hohen Frequenz der Grundwelle sichergestellt,
bei der sich die Abfragezeiten
tei und te2 mit der nächsten Halbwelle
zu iiherschneiden begin= nen.
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Für die Messung höherer Grundwellenfreguenzen ist es zweckmö#i= ger,
die beiden Miiltivibratoren 8 und 108 als astabile Miltivi= bratoren auszubilden,
welche die Schalttaktfrequenz ftir die Abfragezeiten e2 selbst erzeugen, unabhängig
von Periodendauer und Phasenlage der Wechselspannung. Der Speicher 33 entfällt dann.
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Die Schalttaktfrequenz mu# dabei etwas niedriger bis höchstens gleich
der niedrigsten zu messenden Grundwellenfrequenz gemacht werden. Bei höheren Frenuenzen
erfolgt dann die Abfrage in festen Zeitabständen, und zwar gleichgültig, wieviel
Perioden zwischen. zwei Abfragen jeweils erfolgt sind.
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Die Anordnung mit synchronisiertes Abfrage fixiert die anzeige der
letzten Scheitelspannung bei nlötzlichem Spannungsausfall ; soll in diesem Falle
die Anzeige dennoch auf Null zurückgehen, dann ist entweder die nicht synchronisierte
Abfrage zu wählen, z.B. er eine Umschaltmöglichkeit, oder man verwendet die schon
beschriebene Anordnung, die beim Verschwinden der Snannllrg am Ausgang Ap das Schaltglied
4 einschaltet ilnd damit die zweite Stufe entlädt.
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Die Anordnung mit nicht synchronisierter Abfrage filiert ihr sprünglich
die Anzeige bei nlötzlichem Spannungsausfall n i c h t soll in diesem Falle der
Anzeigewert erhalten bleiben, so muß das Einschalten mindestens des Entladeschaltgliedes
4 vom Vor= handensein der Wechselspannung am Eingang abhängig gemacht werden, was
beispielsweise durch einen an die Wechselspannung zusätzlich angeschlossenen Gleichrichter
geschehen kann, von dessen Aus= gangsspannung entweder das Arbeiten des Multivibrators
8 bzw. 108 0 oder direkt das Schalten des Entladeschaltgliedes 4 bzw.30 ab= hang
gemacht ist.
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Treten im Verlauf des von der Anordnung erfaßten Frequenzbereiches
relativ kurzzeitige, dem Wechselspannungsverlauf überlagerte Spitzen aiif, so wird
bei nicht synchronisierter Abfrage dauernd der Scheitel dieser Spitzen angezeigt,
und zwar solange, als die Wiederholfrequenz dieser Spitzen gleich oder hoher ist
als die Abfragefrequenz.
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Eine einzelne Spitze, die - wie alle kurzzeitigen Spitzen - von d
den
bekannten Anordnungen nicht richtig angezeigt werden kann, er@@@gt eine Anzeige
ihres Scheitelwertes für die Dauer von ein bis zwei Abfragetakten. Die Sichtbarmachung
karin dabei wie hei der weiter un@on beschriebenen nichtperio@ischen Anzeigeeinrichtung
erfolgen.
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@ei s@nchronisierter Abfrage gilt dasselbe, nur da# hierbei der abfragetakt
von vornhereir @@@ch ein jeweilige Wechselspannungs= fre@uenz schon festgelegt ist;
also auch zwischen einer und höchstens zwei Periodendauc@n @rhält @as Anzei geinstrument
den Scheitelwert.
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Die hier beschriebene zweistufige Anordnung erfaßt jedoch nur die
Grundwellenfne uenzen von 16 Hz aufwärts bis zu einigen hundert Hz, falls man sie
nicht - mir durch Handumschaltung möglich - entsyn= @hronisiert. Im entsynchronisierten
Schaltungsfall müspen für die Fi@ierung des Endwertes vor einem Spannungsausfall
besondere Ma#= nsh en ergriffen werden, die bei synehronem Betrieb entfallen.
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Daling@@en ist i synchronisierten Schaltungszustand ein direktes Fol@en
der An@eige bei Spannungsausfall pur mit besonderen Schal= tungsma#mahwen zu erreichen.
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Die nicht synchronisierte Schaltung überstreicht den Bereich von 50
Hz bis zu ca. 1 Mhz ohne Fehler, erfa#t jedoch nicht - ohne Nnchti1 für die hö@hsten
Freouenzen - die Bahnfrequenz 1F 2/3 Hz bzw. die @ntersten Tonfre@u@nzen (Orgel).
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Sieh @an das Fixieren wi@ d@@ Folgen dada@@ als gleichwertige Ei=
@@rschefton @@, so tritt zu der synchronisierten Schaltung zu= sätzlich der Nachteil
des geringen Freauenzhereiches hinzu, zu der @jcht s@nchronisierten der Nachteil
den zu hohen Frequenzlage (die nur proportional zur unteren erniedrigt werden kann).
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Somit liest noch kein wesentliches @hergewicht zugunsten der Nicht
synchronisierten Schaltung vor. Gelingt es, die vorteilhaften Eigen= schaften -
auch wenn sie ma#voll dadurch eingeschränkt werden -beider Schaltungen miteinander
zu verbinden, käme man zu folgenden Eigenschaften, wenn man der Fixierung des letzten
Scheitwlwertes ohne besondere Schaltungsma#nahmen und einem möglichst weiten lind
auch tief reichenden Fre@uenzbereich (Erfassung von überlagerten Spitzen, Bhnfre
iienz) den Vorzug sibt, wobei die Unempfindlich keit @egenüber den N@benmaxima ohnehin
sewährleistet ist: Fi xi @@@öglichkeit, Freguenzberei ch ea. -1 C Hz - Oo kHz ,
Enfassung der @@benmaxima, überlagerter kurz@@itiger @zen, sowie, mit Z@@@tz@tufe,
Eimierung ei@@@liger S@itzen (Scheitelwertmaxime).
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Eine Weiterentwicklung der Schaltung bestieht darin, da# zur Erzielung
eines grö#eren Freguenzumfanges @egenüber der beschrie= benen folgende zusätzliche
Schaltungsma#nahmen getroffen worden : Zur Absenkung der unteren Freguenzgrenze
trotz gleichzeitiger Erhöhung der oberen wird der Zeitraum zwischen zwein Abtastzeit=
punkten zeitlich verlängert. Hierzu gehört eine - später beschrie= bene - Taktgebereinrichtung,
sowie eine dritte, vorgeschaltete Gleich= richterstufe, die fiir die Erhöhung der
ohren Grenzfrequenz sorgt, der au#erdem ein Kriterium für das Ausfallen der Me#spannung
ent= norrnnn werden kann. Wird dieser vorgeschalteten Stufe eine ent= sprechend
hohe Bandbreite gegeben, dann werden auch schon sehr kurzzeitige Spitzen im Wechselspannungsverlauf
- in der Größen ordpung 1 bis 2 Mikrosekunden Dauer, die also erheblich kürzer sein
können als im zweistufigen Ausbau, mit der nun dreistufigen Schal ti tungsanordnung
frenall erfa#t.
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Ge@onüber der Funktionsweise der beschriebenen zweistufigen Me#an=
ordpung treten im wesentlichen folgende Änderungen ein: Ausgehend von der zweistufigen
upsynchronisierten Schaltung wird die Vorstufe O lediglich mit einen kleineren Ladekondensator
versehen, des ihr eine größere Bandbreite verschafft@. Die Entlade= steuerung übernimmt
min der Rechenverstärker (05) der ersten Stufe, die mit Null bezeichnet wird (Fig.13).
Die beiden Multivibratoren 8 und 32 steuren die Entladeschaltglieder der bei den
letzten Stufen, (4 und 30) wie bei der zweistufigen Anordnung beschrieben. Ein tnstb.
dritter Multivibrator (34) wird vom antivalenten Ausgang (83) des M2ltivibrators
(8) angestoßen nnd sperrt dsranfhtn für seine Eigenzeit den Toreingang (84) des
Multivibrators (R). Der Impuls= eingang von (8) ist direkt oder ein verstärkendes
Zwischenglied mit dem Ausgang des Rechenverstärkers (C) verbunden.
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Diese Anordnung wirkt nun wie folgt: Das in ieder Halbwelle in der
Zeit des Maximums oder der Maxima erscheinende Ausgangssignal am Rechenvertärker
(9) stö#t bei sei= nem Verschwinden den monostabilen Multivibrator (8) an, der darauf=
hin über seinen Ausgang 82 das Entladeschaltglied 4 und -nachfolgend ihrer den Multivibrator
(32) - das Entladeschaltglied (o) betätigt, wie liei der zweistufigen Anordnung.
Gleichzeitig stößt der antiva= lente Älisgang 83 den Multivibrator (4) an, der nun
fiir seine Eigen= zeit durch din Snerriing des Toreinganges (84) den Multivibrator
(8)
fiir weitere Signale vom Ansgang des Rechenverstärkers (05)
un empfindlich macht. Erst wenn die Eigenzeit von 34 abgelaufen ist, kann das nächste
Ausgangssignal von (05) mit se@nem Verschwinden den Multivibrator 8 wie@er ansto@en
und damit den nächsten Abfra= getakt einleiten. Dadurch ist die Pause zwischen zwei
Abfragez@klen durch die Eigenzeit des Multivibrators 34 bestimmt ; andererseits
kann aber der Abfragetakt nur erfolgen, solange eine Wechselspan= nung anliegt,
da er vom Ausgangssignal des Rechenverstärkers 05 abhängig ist. Bleibt je Wechselspannung
plötzlich aus, SO kann keine Abfrage mehr erfolgen, und die Anzeige des letzten
Scheitel= wertes bleibt bestehen. Durch Anschlie#en des Ausganges des Multi= vibrators
34 an den Immulseingang 81 des Multivibrators 8 - Ab= trennen des Ausganges des
Rechen verstärkers 05 vom Eingang 81 sowie Umschalten des Einganges 34 vom Ausgang
83 auf den Ausgang 82 des Multivibrators 8 - was durch einen Handumschalter verwirk=
licht werden kann - werden die beiden Multivibratoren 8 und 34 in einen freischwingenden
Taktgeber verwandelt. Der Abfragetakt erfolgt jetzt unabh@ngig von der anliegenden
Wech@elspannung In dieser Schaltung geht die Anzeige wieder auf Null zurück, wenn
die We@hselspannung ausbleibt.
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Während beim zweistufigen Aufbau die Erniedrigung der Taktfrequenz
(Verlängerung der Taktzeit) zlir Folge hatte, daß der @adekonden= sator der Stufe
1 vergrö#ert werden mu#te, damit er sich während der Abfragepausen noch nicht zu
weit entlädt - was zu einem Minder= anzeige-Fehler fihren würde- , so daß die oberste
Grenzfrequenz dr Stufe ; - iind damit die der gesamten Anordnung - verringert wurde,
kann nunmehr diese Vergrö#enung des Ladekondensators der Stufe 1 bel ebig erfolgen,
da die obere Grenzfrequenz der gesamten Anordnung jetzt von der vorgeschalteten
Stufe 0 bestimmt wird.