DE1949352C - Schaltungsanordnung zur Bildung binärer Dauersignale - Google Patents
Schaltungsanordnung zur Bildung binärer DauersignaleInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Bildung binärer Dauersignale, bei der der eine
Sianalzuftand bsi einen vorgegebenen Schwellwert übersteigenden Amplituden einer Wechselspannung
und der andere Signalzustand bei Amplituden unterhalb des Schwellwertes abgegeben wird.
In Geräten der Nachrichtentechnik wird häufig die Amplitude einer Wechselspannung ausgewertet und
ein Signal gegeben, wenn die Amplitude einen vorgegebenen
Schwellwert unter- oder überschreitet. Zu diesem Zweck richtet man die Wechselspannung
durch Spitzengleichrichtung gleich und wertet die so erhaltene Gleichspannung aus. Da diese Spannung
im allgemeinen gut gesiebt sein muß, geschieht die Auswertung relativ langsam gegenüber der Änderung
der Wechselspannung. Die Anordnung versagt deshalb überall da, wo man darauf angewiesen ist, eine
Schwellwertüberschreitung der Wechselspannung möglichst ohne Zeitverlust zu bemerken.
Es ist bereits ein Spannungsdiskriminator zur Erzeugung
von langen Ausgabeimpulsen bei kurzen Eingabeimpulsen bekannt, der anspricht, sobald die
Amplitude eines Eingabeimpulses einen vorgegebenen Wert überschreitet. Dieser Spannungsdiskriminator
wird über eine Und-Schaltung angesteuert, der außer dem Ausgangssignal des Spannungsdiskriminators
Steuerimpulse eines Steuerimpulsgebers zugeführt werden, die gegenüber dem Eingangsimpuls
eine große zeitliche Länge aufweisen so daß die zeitliche Dauer des Ausgabeimpulsjjs von der Länge des
Eingabeimpulses unabhängig ist.
Bei diesem Spannungsdiskriminator ist ein zusätzlicher Steuerimpulsgeber erforderlich, der jeweils
einen Steuerimpuls abgibt, der gleichzeitig und gleichphasig mit dem Eingabeimpuls einsetzt. Die Länge
des Ausgabeimpulses ist dabei allein durch die Dauer des Steuerimpulses bestimmt, so daß die Bildung
binärer Dauersignale in Abhängigkeit von der Amplitude einer zu überwachenden Wechselspannung
nicht ohne weiteres möglich ist.
Eine andere vorbekannte pegelempfindliche Schaltung, bei der ein Schaltelement nur dann auf eine angelegte
Steuenvechselspannung anspricht, wenn diese einen vorbestimmten Pegelwert überschreitet, ist ein
dem Schaltelement nachgesch al teter Speicher, der eins gegenüber der Aufladezeit konstante große
Entladezeitkonstante aufweist, so daß sich ein Ausgangssignal erzeugen läßt, dessen Dauer größer
ist als die Dauer der ursprünglich anliegenden Steuerspannungsspitzen. Hierzu ist jedoch z. B. ein Relais
mit relativ großer Induktivität oder ein ÄC-Glied mit
einem zusätzlichen Spannungsdiskriminator erforderlich. Zudem spricht dis Schaltung erst auf eine Folge
von Impulsen an, d.h., eins unverzö'gert; Feststellung
von Abweichungen der Richtung einer Wechselspannungsamplitude von einem Schwellwert ist dabei
nicht möglich.
Es ist ferner bereits eine elektrische Signalpegel-Detektorschaltung zur überwachung des Betrages
eines Eingangswechselstromsignals bekannt (vgl. deutsche Auslegeschrift 1 268 668), mit deren Hilfe
angezeigt werden kann, daß dieser Betrag einen vorgegebenen Schwellwert übersteigt. Bei dieser Schaltung ist eine asymmetrische bistabile Schmitt-Triggerschaltung verwendet, welche ihren einen stabilen Zu-
stand einnimmt, wenn das an ihr anliegende Steuersignal einen ersten Schwellwert erreicht oder übersteigt, und welche in ihren anderen stabilen Zustand
übergeht, sobald das angelegte Steuersignal einen unterhalb des ersten Schwellwertes liegenden zweiten
Schwellwert unterschreitet. Dabei wird das zu überwachende Eingangswechselstromsignal einer Eingangsschaltung
zugeführt, welche aus dem Eingan^:.-wechselstromsignal
ein zyklisch veränderliches Pileichrichtersignal erzeugt, welches einen vom jeweiligen
Betrag bzw. Scheitelwert 'der Eingangswechselspannuirg
abhängigen Maximalwert und einen diesem Maximalwert" proportionalen von Null verschiedenen
Minimalwert besitzt.
Esi einer derartigen Überwachungsschaltung sind zusätzlich zu einer Mehrphasen-Gleichrichterschaltung
Mittel zur Phasenverschiebung des Eingangswechselstromsignals erforderlich. Außerdem müssen
bei dem verwendeten Schmitt-Trigger zwei verschiedene Schwellwerte eingehalten werden.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Schaltungsanordnung zur Bildung binärer Dauersignale zu
schaffen, mit deren Hilfe die Richtung der Abweichung einer Wechselspannungsamplitude von einem
Schwellwert in einer gegenüber vergleichbaren bekannten Schaltungen einfacheren Weise möglichst
unverzögert festgestellt werden kann.
Gemäß der Erfindung wird die Schaltungsanordnung zur Bildung binärer Dauersignale zur Lösung
dieser Aufgabe derart ausgebildet, daß eine mittels Steuerimpulsen in den quasistabilen Zustand überführbare
erste monostabile Kippstufe durch die Wechselspannung über eine bei Spannungswerten
unterhalb des Schwellwertes gesperrte Eingangsschaltung während der Zeitabschnitte, in denen die Wechselspannung
den Schwellwert übersteigt, ansteuerbar ist und daß ein Ausgang der ersten monostabilen
Kippstufe an einen Eingang einer bc;in Rückschalten
der ersten Kippstufe in die stabile Lage in den quasistabilen Zustand überführbaren zweiten monostabilen
Kippstufe gelegt ist und daß gleichartige Ausgänge beider Kippstufen über ein ODER-Gatter an den
Ausgang der Schaltungsanordnung geführt sind. Im Grenzfall kann der Schwellwert dabei den Wert Null
annehmen. Dabei lassen sich in vorteilhafter Weise mit Hilfe besonders einfach realisierbarer Maßnahmen
binäre Dauersignale bilden, die Richtungsänderungen der Abweichung einer Wechselspannungsamplitude
von einem Schwellwert mit der gewünschten Schnelligkeit zu folgen vermögen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird die Schaltungsanordnung derart ausgebildet, daß die Eingangsschaltung
durch eine mittels eines Spannungsteilers, dessen Abgriff unmittelbar am Eingang der
ersten Kippstufe und dessen äußere Anschlüsse an Versorgungsspannung liegen, vorgepannte Diode gebildet
ist. Ferner wird das ODER-Gatter zweckmäßigerweise durch zwei mit gleichartigen Anschlüssen
am Ausgang der Schaltungsanordnung zusammengeführte Dioden gebildet,
Ferner lassen sich kurzzeitige Störungen dadurch auf besonders einfache Weise ausblenden, daß die
Zeiten, während derer sich die Kippstufen jeweils in der quasistabilen Lage befinden, größer als die
Periodendauer der Wechselspannung, insbesondere etwas größer als ein Vielfaches der Periodendauer
sind.
Die Erfindung wird an Hand des in F i g. 1 dargestellten Ausfuhrungsbeispieles sowie an Hand des
in F i g. 2 gezeigten lmpulsdiagramms naher erläutert. Es zeigt
F i g, l eine Schaltungsanordnung zur Bildung binärer Dauersigriale und
F i g. 2 ein Impulsdiagramm für mehrere in der Schaltungsanordnung nach F i g. 1 auftretende Spannungen.
Bei der in F i g. 1 gezeigten Schaltungsanordnung führt eine Eingangsklemme eine Wechselspannung Ux
gegen Masse. Die Eingangsklemme ist über die in Durchlaßrichtung gepolte Diode 21 an den Abgriff
eines Spannungsteilers geführt, der durch eine Serienschaltung der Widerstände 11 und 12 gebildet ist und
zwischen der Versorgungsspannung + und Masse liegt. Der Abgriff des Spannungsteilers ist ferner an
einen differenzierenden Eingang der monostabilen Kippstufe 1 geführt, wobei positive Impulsflanken die
monostabile Kippstufe 1 in den quasistabilen Zustand überführen. Der Ausgang Q1 der Kippstufe 1 ist an
einen differenzierenden Eingang der K:ppstuii 2 geführt,
wobei der Ausgang Q1 eine logische »1« abgibt, solange sich die Kippstufe 1 in der quasistabilen
Läse befindet.
Der Ausgang Q1 der Kippstufe 1 und der Ausgang
Q1 der Kippstufe 2 sind jeweils über eine Diode 22 bzw. 23 an den Ausgang A der Schaltungsanordnung
geführt, an den die Signalisierungscinrichtung 3 angeschlossen ist.
Die zu überwachende Wechselspannung Ux gelangt
über eine Diode 21 an einen Spannungsteiler, der die Schwellenspannung Us herstellt. Jedesmal,
wenn der Spitzenwert Ux die Spannung Us + UD
(U0 = Diodenschwellspannung) übersteigt, wird die
monostabile Kippstufe 1 angestoßen. Noch bevor die nächste positive Halbwelle der Wechselspannung U
am Eingang der Kippstufe 1 erscheint, kippt diese in ihren Ru'.iezustand zurück und reizt dabei die zweite
monostabile Kippstufe 2 an. Diese verharrt so lange in ihrem instabilen Zustand, bis die Kippstufe 1 sich,
angestoßen durch die nächste Halbwelle der Wechselspannung U1, mit Sicherheit wieder im instabilen Zustand
befindet.
Die Ausgänge Q1 und Q2 der Kippstufen 1 und 2
sind über die beiden Dioden 22 und 23 zusammengeführt. An dem gemeinsamen Ausgang A erhält man
somit ein Dauersignal, z. B. die logische »1«, solange die Amplitude der Wechselspannung C/, größer als
die Summe der Spannungen U0 und Us ist.
Sobald nun die Wechselspannung U1 kleiner als
die Summe aus den Spannungen L's und U0 ist, wird
die Kippstufe 1 nicht mehr umgeworfen, so daß auch die Kippstufe 2 nach dem Zurückkippen in dem stabilen
Zustand verbleibt. Damit ändert sich die Ausgangsspannung am Ausgang A der Schaltungsanordnung
z. B. von »1« auf »0«, wodurch die Signalisierungseinrichtung 3 ausgelöst werden kann. Es ist
dabei möglich, nach etwa einer Periodendauer der ss Wechselspannung V1 festzustellen, ob deren Amplitude noch die vorgegebene Höhe hat. Das Impulsdiagramm in F i g. 2 soll dieses noch verdeutlichen.
Soll die Schaltungsanordnung dazu verwendet wer* den, um festzustellen, ob die Wechselspannung U
eine bestimmte Ho'.ie überschritten hat, so braucht lediglich die Signalisierung umgekehrt zu werden.
Bei dem in F i g. 2 gezeigten Impulsdiagramm liegt die Amplitude der Wechselspannung Ux zunächst
unter dem aus der Summenspannung U1, -I- Us gebil- 6«
deten Schwellwert. Sobald die Wechselspannung U. Schwellwert erreicht, spielen sich die bereits an Hand
der F i g. 1 näher erläuterten Vorgänge ab.
Die Summe der Zeiten, während der sich einerseits die erste und andererseits die zweite Kippstufe in der
quasistabilen Lage befindet, ist zweckmäßigerweise mindestens so groß wie die Periodendauer der Wechselspannung.
Zweckmäßigerweise wird dabei ein Impuls-Pausen-Verhältnis von etwa 5 : 1 bis 7 : 1
nicht überschritten. Ferner hat es sich als besonders zweckmäßig erwiesen, die Zeit, während der die
monostabilen Kippstufen 1 und 2 jeweils in ihrcquasistabilen Lage verharren, für beide Kippstufen
etwa gleich groß zu machen und länger als die halbe Periodendauer der Wechselspannung zu wählen.
Macht man die Zeit, während der sich die Kippstufen jeweils in der quasistabüen Lage befinden,
jeweils größer als ein ganzzahliges Vielfaches einer Periodendauer, so kann man kurzzeitige Störungen
der Wechselspannung ausbilden. Auch in diesem Fall sollte ein Impulspausenverhiltnis von etwa 5 : 1
bis 7: 1 nicht überschritten werden.
Das am Ausgang A liegende Dauersignal hält so lange an, wie einer der beiden Ausgänge Q1 und Q.,
eine logische »1« führt.
Claims (4)
1. Schaltungsanordnung zur Bildung binärer Dauersignale, bei der der eine Signalzustand bei
einen vorgegebenen Schwellwert übersteigenden Amplituden einer Wechselspannung und der
andere Signalzustand bei Amplituden unterhalb des Schwellwertes abgegeben wird, dadurch
gekennzeichnet, daß eine mittels Steuerimpulsen in den quasistabüen Zustand überführbare
erste monostabile Kippstufe (1) durch die Wechselspannung (U1) über eine be; Spannungswerten unterhalb des Schwellwertes (Us + U0)
gesperrte Eingangsschaltung (4) während der Zeitabschnitte, in denen die Wechselspannung
(Ux) den Schwellwert (Us + Uu) übersteigt, ansteuerbar
ist und daß ein Ausgang der ersten monostabilen Kippstufe (1) an einen Eingang
einer beim Rückschalten der ersten Kippstufe (1) in die stabile Lage in den quasistabüen Zustand
überführbaren zweiten monostabilen Kippstufe (2) gelegt ist und daß gleichartige Ausgänge
beider Kippstufen (1, 2) über ein ODER-Gatter (5) an den Ausgang der Schaltungsanordnung geführt
sind.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsschaltung
(4) durch eine mittels eines Spannungsteilers, dessen Abgriff unmittelbar am Eingang der ersten
Kippstufe (1) und dessen äußere Anschlüsse an Versorgongsspannung ( + ) liegen, vorgespannte
Diode (2) gebildet ist.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das ODER-Gatter (5) durch zwei mit gleichartigen Anschlüsscn am Ausgang (/1) der Schaltungsanordnung zusammengeführte Dioden (22, 23) gebildet
ist.
4. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch
eine derartige Bemessung, daß die Zeiten, während derer sich die Kippstufen (1, 2) jeweils in
der quasistabüen Lage befinden, größer als die Periodendauer der Wechselspannung (Ux), insbesondere etwas größer als ein Vielfaches der
Periodendauer sind.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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