DE1954136C3 - Schaltungsanordnung zur Überwachung einer periodischen elektrischen Meßspannung vorgegebener Frequenz - Google Patents

Description

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Signal über einen Verstärker 10 an eine Amplitudenkontinuierlich verfügbare Amplitudenanzeige bei der diskriminatorschaltung 30 gegeben. Deren Ausgangs-Überwachung der Meßspannung verfügbar zu signal hat einen definierten Wert, wenn die Ampümachen, und zwar bei guier Genauigkeit und Stör- lüde des zu analysierenden periodischen Signals zwifestigkeiL 5 sehen den Schwellwerten liegt. Im anderen Fall hat Zur Lösung der Aufgabe geht die Erfindung aus das Ausgangssignal der Amplitudendiskrirninatorvon einer Schaltung der eingangs genannten Art und schaltung 30 einen anr ··! definierten Wert. Die ist gekennzeichnet durch eine Wechselspan nungs- Übergänge des Signals am Ausgang der Amplitudengeneratorschaltung mit einem bistabilen Multivibra- . diskriminatorschaltung 30 von dem einen W«rt auf tor, der von der Amplituden&iskriminatorschaltung io den anderen Wert v/erden zur Umschaltung eines gespeist wird und abhängig von deren Ausgangs- bistabilen Multivibrators 40 benutzt. Dessen Ausimpulsen Impulse diskreter, auf die Amplitude der gangssignal liegt an einem Filter 50, das nur eine periodischen Meßspannung bezogener Fulge-Fre- bestimmte Frequenz zu einer Dstektor-Relaisspule quenzen erzeugt, und eine an den Ausgang der 60 durchläßt. Die bestimmte Frequenz ist diejenige Wechselspannungsgeneratorschaltung angeschlossene 15 Grundfrequenz, welche von dem Multivibrator 40 Filterschaltung, weiche nur diejenige diskrete Fre- erzeugt wird, wenn die Spitzenamplitude des perioquenz passieren läßt, die einer im Sollwertbereich dischen Signals innerhalb des durch die Schwellwerte liegenden Amplitude der periodischen Meßspannung definierten Amplitudenbereiches liegt, entspricht und diese diskrete Frequenz an eine Aus- Der Signalanalysator gemäß Fig. 1 ist mit dem gangsschaltung weiterleitet, die eine im Sollwert- 20 Sendeanschluß 1 und dem Empfangsanschluß 2 einer bereich liegende Meßspannung anzeigt. zu prüfenden Übertragungseinrichtung verbunden. Der Vorteil dci erfindungsgemäßen Schaltungs- Diese kann ein elektrisches Ubertragungsmedium anordnung ist ihre Unempfindlichkeit gegen zufällige enthalten, dessen Güte durch den Signalanalysator Rauschsignale. Die Schaltung spricht nur auf ein bewertet werden soll. Ein Prüfsignaloszillator 3 ist periodisches Signal einer gegebenen Frequenz an. 15 über einen Verstärker 4, einen Koppeltransforma-Diese Unempfindlichkeit beruht darauf, daß die tor 5 und einen Mehrfachschalter 6 mit dem Sende-Signalamplitude in eine Frequenz umgewandelt wird, anschluß 1 verbunden. Der Oszillator 3 erzeugt vordie sowohl von der Frequenz als auch von der Am- zugsweise ein periodisches sinusförmiges Prüfsignal, plitudc der überwachten periodischen Meßspannung Zur Anpassung an verschiedene Arten und Längen abhängt. Dadurch wird eine hohe Genauigkeit erzielt 30 von Übertragungscinrichtungen ist die Leistung des und eine kontinuierliche Anzeige ermöglicht, die Prüfsignals einstellbar. Dieses periodische Prüfsignal nicht an bestimmte Zählintervalle gebunden ist. wird über die Übertragungseinrichtung, den Emp-Die periodische Meßspannung, deren Spitzen- fangsanschluß 2 und den Koppeltransfonnator 7 zum amplitude analysiert werden soll, wird also an eine Empfangsverstärker 10 des Signalanalysators über-Amplitudendiskriminatorschaltung gegeben, die auf 35 tragen.

einen bestimmten Amplitudenbereich als Sollwert- An Stelle der Übertragungseinrichtung kann ein bereich anspricht und bei einem Ausführungsbeispiel Bezugsnormal 8 dadurch eingefügt werden, daß der der Erfindung zwei Signalschwellwertdetektaren auf- Mehrfachschalter6 aus der in Fig. 1 gezeigten Stelweist. Einer davon ist auf den oberen und der an- lung in die andere Stellung gebracht wird. Das Bedere auf den unteren Grenzwert des Bereiches ein- 40 zugsnormal 8 stellt einen geeichten Übertragungsweg gestellt. Die Amplitudendiskriminatorschaltiing er- zur Eichung des Signalanalysators dar. zeugt ein Ausgangssignal eines Potentialpegels, wenn Das zu analysierende periodische Signal durchdie Amplitude innerhalb des Sollwertbereiciies liegt, läuft den Eingangsverstärker 10 zur Anpassung an und ein Ausgangssignal eines anderen Wertes, wenn die Eingangsbedingungen der nachfolgenden Amplidie Amplitude des periodischen Signals nicht inner- 45 tudendiskriminatorschaltung 30. Der Verstärker 10 halb des Amplitudenbereiches liegt. Die Änderungen ist ein Wechselstromverstärker mit einem festen des Sollwertes am Ausgang des Signalamplituden- Verstärkungswert. Das Wechselstrom-Priifsignal am diskriminator werden zur Umschaltung eines bi- Ausgang des Verstärkers 10 gelangt über den Gleichstabilen Multivibrators benutzt. Dessen Ausgangs- strom-Sperrkondensator 11 an die Eingangsschaltung signal liegt an einer frequenzempfindlichen Detek- so der Amplitudendiskriminatorschaltung 30. Die Eintorschaltung. Wenn die Spitzenamplitude des gangsschaltung enthält die Schutzdioden 12,13, den periodischen Signals innerhalb des durch die Grenz- Vorspannungswiderstand 17, den Widerstand 16 und werte angegebenen Sollwertbereiches liegt, besitzt den Eingangsanschluß 15. Die Schutzdioden 12 und das Ausgangssignal des Multivibrators eine be- 13 verhindern, daß Anteile des periodischen Prüfstimmte Grundfrequenz Die Detektorschaltung 55 signals, die eine entgegengesetzte Polarität wie die spricht auf diese Frequenz an und zeigt dann an, Signale haben, für die der Amplitudenbereich ausduß die Spitzenamplitude innerhalb des vorgegebe- gebildet ist, eine Spannung übersteigen, die unter nen Amplitudenbereiches liegt. Umständen die Bauteile der Amplitudendiskrimina-Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Er- torschaltung 30 zerstören könnte. Der Widerstand 16 findung an Hand der Zeichnungen näher beschrieben. 60 ist so gewählt, daß sich eine konstante Eingangs-Es zeigt impedanz sowohl für die positiven als auch die nega-

F i g. 1 das Schaltbild eines Ausführungsbeispiels tivcn Anteile des Prüfsignals ergibt.

der Erfindung, Die Amplitudendiskriminatorschaltung30 kann

Fig. .2 typische Kurvenformen der analysieren eine doppelte Differenzspannungs-Vergleichseinrich-

perioclischen Signale sowie das Ansprechen de? 65 tung enthalten, die zwei unabhängige Impulshöhen-

Analysators auf diese Signale. Detektoren aufweist, welche jeweils auf eine andere

Bei dem in Fig. 1 gezeigten Signalamplituden- Schwellwertspannung ansprechen. Der durch den

analysator wird das zu analysierende periodische oberen und unteren Wert dieser beiden Schwellwerk

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spannungen definierte Arnplitudenbercich stellt die zur Basis 32 eines Ί ransistors 33 übertragen. Dieser Grenzwerte für brauchbare Signalamplituden dar. Transistor paßt das Ausgangssignal der Ampliluden-Das zu analysierende periodische Signal wird gleich- diskriminatorschaltung 30 an den Eingang 39 des zeitig an beide Eingänge angelegt. Wenn die Anipli- bistabilen Multivibrators 40 an. Er spricht auf das Hide des periodischen Signals zwischen dem oberen 5 Ausgangssignal der Amplitudendiskriminatorschal- und unteren Schwellwert liegt, erzeugt die Amplitu- lung 30 dadurch an, daß er seinen Zustand immer dendiskriminatorschaltung 30 ein Ausgangssignal mit dann ändert, wenn dieses, an den Eingang 39 angeeinem definierten Wert. Wenn die Amplitude des legte Ausgangssignal einen negativen Sprung zeigt, periodischen Signals oberhalb des oberen Schwell- Das Ansprechen des Multivibrators 40 auf das Auswertes oder unterhalb des unleren Schwellwertes io gangssignal der Amplitudendiskriminatnrschallung 30 liegt, hat das Ausgangssignal der Amplituden- läßt sich leichter unter Bezugnahme auf die Fig. 2 A diskriminatorschaltung 30 einen anderen definierten und 2 B erkennen, in denen die Kurven 206 α und Wert, der entgegengesetzte Polarität wie der eine 206 6 das Ansprechen des Multivibrators auf die Wert haben kann. Ausgangssignale 205 α und 205 b der Amplituden-

Dte obere und untere Schwellwertspannung, die is diskriminatorschaltung 30 darstellen. Wenn das Ausdie brauchbaren Signalamplituden definieren, werden gangssignal des Diskriminators 30 keinen negativen durch eine Vorspannungs-Stcueranordnung 80 er- Sprung zeigt, ändert der Multivibrator 40 seinen Zuzeugt. Diese enthält eine Spannungsquelle mit einem stand nicht. Dies zeigt die Kurve 206c in Fig. 2C. negativen Anschluß 81, einen Transistor 85 und eine Die Fig. 2 A, 2B und 2C zeigen, daß das Aus-Zenerdiode 86. Der Transistor 85 wird mit Hilfe der »o gangssignal des Multivibrators 40 eine Rechteckwelle Zenerdiode 86 so vorgespannt, daß er leitet und die ist, deren Tastverhältnis und Wiederholungsfrequenz negative Spannung 81 über seine Kollektor-Emitter- von der Spitzenamplitude und Frequenz des zu anastrecke an eine Vielzahl von Spannungsteilern 89 bis lysierenden periodischen Signals abhängen. Die Wie-94 überträgt. Jeder dieser Spannungsteiler besitzt ein derholungsfrcquenz des Rechtecksignals ist gleich anderes Teilerverhältnis. Die Spannungsteiler sind an s>5 der halben Frequenz des periodischen Signals, wenn die Vorspannungseingänge 96 und 98 des Diskrimi- dessen Spitzenamplitude innerhalb der Schwellwertnators 30 über Schalter 95 und 97 angeschlossen, um grenzen liegt. Bei dieser Wiederholungsfrequenz bedie richtigen Schwellwerleinstellungeii vornehmen zu tragt das Tastverhältnis der Rechteckwelle etwa Eins können. Dargestellt sind zwar nur drei Spannungs- und ihre Grundfrequenz ist etwa gleich der halben teiler für jede Schwellwertcinstellung, aber es lassen 30 Frequenz des periodischen Signals. Wenn die Spitsich ohne Schwierigkeiten viele zusätzliche Span- zcnamplitude des periodischen Signals oberhalb des nungsteilcr hinzufügen. Die Schalter 95 und 97 kön- oberen Schwelhvcrtcs liegt, ist die Wiederholungsnen außerdem mit den zeitveränderlichen Signal- frequenz der Rechtcckwclle gleich der Frequenz des quellen 102 bzw. 104 verbunden werden. Diese periodischen Signals. Wenn die Spitzenamplitude des liefern die zeitveranderlichen Signale A und S, die 35 periodischen Signals unterhalb des unteren Schwellunabhängig voneinander den oberen und unteren wertes liegt, ist das Ausgangssignal des Multivibra-Schwellwcrt zeitabhängig verändern. Zeitlich sich an- tors 40 konstant. Es zeigt sich also, daß die Folgedernde Schwcllwerte sind dann zweckmäßig, wenn frequenz der Rechteckwelle am Ausgang des Multider Amplitudenbereich des zu überwachenden vibrators 40 eine quantisierte Darstellung der Signals sich zeitabhängig ändern soll. 40 Spitzenamplitude und der Frequenz des analysierten

Das oben beschriebene Verhalten der Amplituden- periodischen Signals ist.

diskriminatorschaltung 30 ist in Fig. 2 dargestellt. Das Ausgangssignal des Multivibrators40 wird an

Es ist das zu analysierende periodische Signal 201 ein die Spule 51 und den Kondensator 52 enthalten-

und das Ansprechen der Amplitudcndiskriminator- des Filter 50 gegeben. Die Resonanzfrequenz des

schaltung 30 auf die verschiedenen Amplituden die- 45 Bandpaßfilters 50 ist so gewählt, daß sie genau gleich

ses Signals gezeigt. Beispielsweise fallen in F i g. 2 B, der halben Frequenz des an den Analysator ange-

bei der die Spitzenamplitude des periodischen Signals legten periodischen Prüfsignals ist. Wenn dip. Spit-

201 b innerhalb der durch die beiden Schwcllwerte zenamplitudc des analysierten periodischen .,ignais

202 b und 203 6 der Amplitudendiskriminatorschal- innerhalb der Schwellwerte liegt, ist die Grundfretung 30 definierten Grenzen liegen, die Sprünge des 50 quenz der Rechteckwelle am Ausgang des Multi-Ausgangssignals 205 b der Ampiitudendiskriminator- vibrators 40 gleich der Resonanzfrequenz des Filters schaltung 30 von einem Signalwert auf einen ande- 50. Das dann vom Filter 50 durchgelassene Signal ren Signalwert mit dem Eintritt bzw. Austritt des wird an die Steuerelektrode 54 des Transistors 55 periodischen Signals in die bzw. aus den Schwell- angelegt. Dieser ist normalerweise gesperrt. Die posiwertgrenzen zusammen. Das Ausgangssignal der 55 tiven Halbwellen des vom Filter 50 durchgelassenen Ampli!udendiskriminatorschaltung30 besitzt einen Signals bringen den Transistor 55 in den leitenden positiv gerichteten Wert, wenn die Amplitude des Zustand.

periodischen Signals außerhalb der Schwellwertgren- Wenn die Spitzenamplitude des periodischen

zen liegt. Das Ausgangssignal hat einen negativ ge- Signals nicht innerhalb' der Schwellwertgrenzen liegt,

richteten Wert, wenn die Amplitude des periodischen 60 so fällt die Grundfrequenz des Ausgangssignals des

Signals innerhalb der Schwellwertgrenzen ist. Das Multivibrators 40 außerhalb des Durchlaßbandes

gleiche Ansprechen der Ampiitudendiskriminator- des Filters 50. Es wird dann nur ein sehr schwaches

schaltung 30 auf periodische Signale, deren Spitzen- Signal vom Filter 50 übertragen, das nicht ausreicht,

amplitude außerhalb der Schwellwertgrenzen liegt, um den Transistor 55 zum Leiten zu bringen. Daraus

ist an Hand der Diskriminator-Ausgangskurven 205 a 65 ergibt sich, daß der Analysator unempfindlich gecen

und 205 c in den F i g. 2 A bzw. 2 C dargestellt. Störsignale mit Frequenzen ist, die von der des

Das Ausgangssignal der Ampiitudendiskriminator- periodischen Signais vorschieden sind. Die Ampli-

schaltung 30 wird über einen Sperrkondensator 31 tude von Signalen mit Frequenzen, die von der des

analysierten periodischen Signals abweichen, wird in Frequenzen umgewandelt, die das Filter 50 nicht durchläßt.

An den Kollektor 56 (K"-; in Emitterschaltung betriebenen Transistors 50 ist eine Rclaisspule 60 angeschaltet. Wenn der Transistor 55 auf Grund des durch das Filter 50 durchgelasscncn Signals leitet, so wird das übertragene Signal am Kollektor 56 an die Relaisspulc 60 angelegt, und· zwar über die Schal-

tung 62, die die Diode 57 und den Kondensator 58 enthüll. Dieses Signal erregt die Rclaisspule 60. Dann schließt der Relaiskontakt 61 und verbindet die Stromquelle 63 mit einer Anzeigeschaltung 64, die ein Meßinstrument enthalten kann, um die Bedic* niingspcrson davon in Kenntnis zu setzen, daß die Spitzenamplilude des periodischen Signals innerhalb der durch die Schwcllwcrtgrcnzcn definierten Bctricbstolcranz liegt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

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von einem vorgegebenen Bereich zulässiger Werte

Patentanspruch: abweicht. Dieser Sollwertbereich wird durch festgelegte obere und untere Amplitudengrenzen defi-

Schaltung zum Überwachen einer periodischen niert. Wenn die Spitzenamplitude innerhalb der elektrischen Meßspannung vorgegebener Fre- 5 Grenzen liegt, zeigt der Analysator die Brauchbarkeit quenz und zum Anzeigen von augenblicklichen des Signals an. Wenn dagegen die Spitzenamplitude Abweichungen der Spitzenamplitude dieser Meß- außerhalb der Grenzen liegt, zeigt der Analysator spannung von einem durch einen oberen und an, daß das Signal unbrauchbar ist.
unteren Grenzwert gegebenen Sollwertbereich, Ein bekannter Ampliiudenanalysator zur Überwobei eine Amplitudendiskriminatorschaltung io wachung eines Amplitudenbereiches spricht auf folvorgesehen ist, die entsprechend der periodischen gende Weise auf eine Signalamplitude an. Wenn das Meßspannung ein Ausgangssignal mit einem von Signal die untere Amplitudengrenze übersteigt, erzwei möglichen Potentialpegeln jedesmal dann zeugt der Analysator ein Ausgangssignal, um anzuerzeugt, wenn die ankommende periodische Meß- zeigen, daß. die Signalamplitude größer als diese spannung den oberen oder unteren Grenzwert 15 untere Amplitudengrenze ist. Wenn die Signalamplikreuzt, so daß periodisch wiederkehrerde Aus- tude die obere Amplitudengrenze übersteigt, wird Sangsimpulse entstehen, gekennzeichnet das Ausgangssignal unterdrückt. Das Ausgangssignal durch eine VV'echselspannungsgeneratorschal- erscheint also nur dann, wenn die Amplitude des tung(33, 40) mit einem bistabilen Multivibrator Prüfsignals innerhalb des durch die Grenzen defi-(40), der von der Amplitudendiskriminatorschal- 20 nierten Amplitudenbereiches liegt. Legt man periotung(30) gespeist wird und abhängig von deren dische Signale an einen solchen Analysator an, so Ausgangsimpulsen Impulse diskreter, auf die wird das Ausgangssignal abwechselnd ein- und ausAmplitude der periodischen Meßspannung be- geschaltet, wenn die Signalamplitude zwischen die zogener Folge-Frequenzen erzeugt, und eine an Grenzen eintritt und diese wieder verläßt. Ein Ausden Ausgang der Wechselspannungsgenerator- »5 gangssignal dieser Form befriedigt nicht zur Anzeige schaltung (4(J) angeschlossene Filterschaltung des Spitzenamplitudenbereiches eines periodischen (50) welche nur diejenige diskrete Frequenz Signals. Daher wird bei dieser Art von Analysatoren passieren läßt die einer im Sollwertbereich lie- das periodische Signal vor Anlegen an den Analysagenden Amplitude der periodischen Meßspan- tor gleichgerichtet, um ein Ausgangssignal erzeugen nung entspricht, und diese diskrete Frequenz an 30 zu können, das zur Überwachung der periodischen eine Ausgangsschaltung (55,60,64) weiterleitet, Signalamplilude besser geeignet ist. Eine solche μ die eine im Sollwertbereich liegende Meßspan- Gleichrichtung des periodischen Signals ist jedoch ί _nunfi anzeigt unerwünscht, da der Analysator auf zufällige Rausch-I; signale anspricht und die sich ergebenden Span-

35 nungsschwankungen des gleichgerichteten periodi-

i; sehen Signals die Schwellwertgenauigkeit am Eingang

!■* des Analysators nachteilig beeinflussen. Außerdem

'· werden durch die Verwendung solcher Gleichstrom-I: signale Ungenauigkeiten in den Analysator durch s. 40 eine Spanniingsabwanderung und temperaturbedingte • Die Erfindung betrifft eine Schaltung zum Über- Instabilitäten der Bauteile des Analysators einwachen einer periodischen elektrischen Meßspan- geführt.

nung vorgegebener Frequenz und zum Anzeigen von Eine bekannte Alternative zu dem vorstehend beaugenblicklichen Abweichungen der Spitzenampli- schriebenen Signalamplitudenanalysator überwacht ΐ. tude dieser Meßspannung von einem durch einen «5 ein periodisches Signal gleichzeitig mit zwei parallel oberen und unteren Grenzwert gegebenen Sollwert- betriebenen AmpliUidenschwellwert-Deiektoren, die bereich, wobei eine Amplitudendiskriminatorschal- auf unterschiedliche Schwellwerte eingestellt sind. ! tung vorgesehen ist, die entsprechend der periodi- Das Ausgangssignal jedes Amplitudendetektors ist sehen Meßspannung ein Ausgangssignal mit einem unabhängig an jeweils einen eigenen Zähler angekopvon zwei möglichen Potentialpegeln jedesmal dann 50 pelt. Der jeweilige ZÜhler zählt die Durchgänge des • erzeugt, wenn die ankommende periodische Meß- Signals durch die Schweilwerte der Detektoren. Der spannung den oberen oder unteren Grenzwert kreuzt, mittlere Amplitudenbereich des periodischen Signals ■ so daß periodisch wiederkehrende Ausgangsimpulse entsprechend dem Bereich der durch die beiden entstehen Schwcllwertdetektoren definierten Grenzen wird Bei der Prüfung der Güte von Übertragungsein- 55 durch die Differenz der Zählwerte in den beiden richtungen wird üblicherweise ein periodisches Prüf- Zählern dargestellt. Diese besondere Analysatorsignal an einem Anschluß der Einrichtung zugeführt anordnung liefert zwar ein für die Analyse pcnodi- und am anderen Anschluß wiedergewonnen. Dieses scher Signale besser geeignetes Ausgangssignal, aber wiedergewonnene Prüfsignal in Form einer Meß- der Analysator spricht immer noch auf zufalhge spannung vergleicht man mit den bekannten Eipen- 60 Rauschsignale an, die die Schwellwertdetektoren schäften des ausgehenden Prüfsignals, um die Güte fehlerhaft triggern können. Außerdem zeigt das sich der Übertragungseinrichtung festzustellen. Ein Güte- ergebende Ausgangssignal nur den Amphtudenkriterium der Übertragungseinrichtung läßt sich da- bereich des mittleren Signals für eine besondere vordurch genau feststellen, daß die Meßspannung hin- bestimmte Zählperiodc. Ein periodisches Signal kann sichtlich ihrer Amplitude untersucht wird. Diese 6₅ also kurzzeitig von dem durch die Grenzen dennier-Prüfunß kann mit einem Signalamplitudenanalysator ten Amplitudenbereich abweichen, ohne daß diese durchgeführt weiden, der die Meßspannung über- Abweichung durch den Amphtudenanalysator anwacht und feststellt, wenn deren Spitzenamplitude gezeigt wird.