DE2613872C3 - Anordnung zur Erzeugung einer dem Produkt zweier analogen elektrischen Größen proportionalen Folge von Impulsen - Google Patents
Anordnung zur Erzeugung einer dem Produkt zweier analogen elektrischen Größen proportionalen Folge von ImpulsenInfo
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Description
Gegenstand des Hauptpatents 25 19 668 bildet eine Anordnung zur Erzeugung einer dem Produkt zweier
analogen elektrischen Größen proportionalen Folge Von Impulsen, insbesondere für die Messung elektric
»eher Leistung und Energie, bei der von der einen zu
multiplizierenden Meßgröße abgeleitete analoge eleb trische Größe einem aus einer Integrationsstufe einer
monostabilen Kippstufe Und einer ReferenzspannungS'
quelle bestehenden StronvFrequenz^Wandler zugeführt wird, wobei eine von der Referenzspannungsquelle
hergeleitete Referenzgröße jeweils für eine von der monostabilen Kippstufe vorgegebene Zeit der analogen
elektrischen Größe in der Weise überlagert wird, daß
sie dieser Größe entgegengerichtet ist und zu einer Entladung des Integrationskondensators der Integrationsstufe
führt, wobei die Schaltzeit der monostabilen Kippstufe von einer aus der zweiten Meßgröße
abgeleiteten analogen elektrischen Größe derart bestimmt wird, daß die Schaltzeit umgekehrt proportional
dem Betrag dieser Größe ist, wodurch eine dem Produkt der beiden analogen elektrischen Größen
proportionale Auf- und Entladung des Integrationskondensators erfolgt und damit die Frequenz der Auf- und
Entladungen proportional dem Produkt der beiden Meßgrößen ist
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine besonders einfache Anordnung dieser Art zu schaffen.
Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die monostabile Kippstufe einen Komparatorverstärker
enthält dessen positiver Eingang über eine in Sperrichtung gepolte Diode mit dem Ausgang eines
Operationsverstärkers der Integrationsstufe und dessen invertierender Eingang einerseits über einen Kondensator
mit einem Bezugspotential und andererseits mit einer der Meßspannung proportionalen Spannung in
Verbindung steht im-} daß parallel zu dem Kondensator ein Transistor geschaltet ist, dessen Basis über einen
Widerstand mit dem Ausgang und über einen Widerstand mit dem positiven Eingang des Komparatorverstärkers
in Verbindung steht Vorzugsweise steht der Ausgang des Kornparatorverstärkcrs über eine
Diode mit einer Referenzdiode in Verbindung, die über einen Widerstand mit dem negativen Eingang des
Operationsverstärkers bzw. dem Integrationskondensator in Verbindung steht
Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel im Prinzip dargestellt ist wird die Erfindung näher
erläutert F i g. 1 zeigt das Schaltsch"ina und F i g. 2 ein
Diagramm der Ströme und Spannungen in Abhängigkeit von der Zeit In F i g. 1 ist mit 15 der Nulleiter O und
mit 16 der Leiter der Phase R entsprechend dem Hauptpatent bezeichnet Die eine Eingangsgröße wird
in dem vorliegenden Falle aus dem Meßstrom i(t) abgeleitet und zwar durch den Spannungsabfall des
Meßstromes an einem Shunt 17. Anstelle eines direkt an dem Stromkreis der Phase R liegenden Shuntes 17 kann
auch ein Stromwandler verwendet werden, dessen Sekundärstrom über einen Bürdenwiderstand einen
entsprechenden Spannungsabfall hervorruft Die andere Eingangsgröße wird von der zweiten Meßgröße der
Meßspannung u(t) direkt abgeleitet Sie erscheint als geglättete Gleichspannung am Ausgang einer aus einer
Diode 12 und einem Glättungskondensator 13 bestehenden Gleichrichterschaltung.
Ein Anschlußpunkt 2 am einen Ende des am Bezugspotential liegenden Shunts 17 ist über Widerstände
4 und 4' mit dem negativen Eingang eines Operationsverstärkers 6 der Integrationsstufe verbunden.
Der positive Eingang des Operationsverstärkers 6 liegt über einen Widerstand 20 auf Bezugspotential. Der
Einfluß der Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung wird mit Hilfe eines Transistors 19 berücksichtigt,
dessen Kollektor mit dem Verbindungspunkt der beiden Widerstände 4 und 4' und dessen Emitter mit
dem Bezügspotential in Verbindung steht Die Basis des
Transistors 19 ist über einen Widerstand 21 mit der Leitung 15 verbunden. Das hat zur Folge, daß nur die
negativ« Halbwelle des Stromes zur Wirksamkeit gebracht wird, wie Zeile 1 der Fig.2 zeigt In dieser
Zeile ist der Strom / in Abhängigkeit von der Zeit t dargestellt Durch eine Schraffur der entsprechenden
Halbwelle ist angedeutet, weiche tatsächlich zur Wirkung kommen. Bei dem in Zeile 1 der F i g. 1
dargestellten Ausführungsbeispiel ist angenommen, daß Strom und Spannung in Phase sind. Ist dies nicht der
Fall, so werden r.ur Teile der negativen Halbweilen des Stromes durchgelassen. Eine Diode 22 dient zum Schutz
des Transistors 19.
Die vnonostabile Kippstufe 8 enthält einen Komparatorverstärker
23, dessen positiver Eingang über einen Widerstand 24 und eine in Sperrichtung gepolte Diode
25 mit dem Ausgang des Operationsverstärkers 6 der Integrationsstufe in Verbindung steht Der negative
(invertierende) Eingang des Komparatorverstärkers 23
ist einerseits über einen Widerstand 11 und ein Potentiometer W mit einer Klemme 10 verbunden,
welche die geglättete Meßspannung führt An dem negativen Eingang des Komparatorverstärkers 23 ist
ferner noch ein Kondensator 26 angeschlosser;, welcher von einem Transistor 27 überbrückbar ist D>e Basis
dieses Transistors 27 steht einerseits über einen Widerstand 28 mit dem positiven Eingang des
Komparatorverstärkers 23 in Verbindung und andererseits über einen weiteren Widerstand 29 und eine Diode
30 mit dem Ausgang 9 der monostabilen Kippstufe 8, welcher über einen Widerstand 31 mit dem Ausgang des
Komparatorverstärkers 23 in Verbindung steht. An den Ausgang 9 der monostabilen Kippstufe 8 ist ein
Registriergerät 14 angeschlossen.
Zur Gewinnung der Referenzgröße ist eine Zenerdiode 32 vorgesehen, die einerseits gegen Bezugspotential
geschaltet ist und andererseits über eine weitere Diode
33 mit dem Ausgang 9 der monostabilen Kippstufe 8 in Verbindung steht. Die Diode 33 ist vorzugsweise eine
Leuchtdiode, so daß man durch deren Aufleuchten die Funktion des Zählers überprüfen kann. Ein Widerstand
34 dient zu' Aufrechterhaltung der Leuchtkraft der
Leuchtdiode 33. Der Anschlußpunkt 1 der Zenerdiode 32 liefert eine Referenzspannung, die über einen
Widerstand 3 einen definierten Ladestrom für einen Kondensator 7 liefert. Ferner steht der Punkt 1 über
einen Widerstand 35 mit dem positiven Eingang des Komparaterverstärkers 23 in Verbinojng.
Wie zuvor ausgeführt worden ist, ist in Zeile 1 der F i g. 2 der Meßstrom / in Abhängigkeit von der Zeit /
aufgetragen. In Zeile 2 ist die Spannung am Ausgang 9 der monostabilen Kippstu'e 8 in Abhängigkeit von der
Zeit t dargestellt F i g. 3 zeigt in Abhängigkeit von der Zeit f die Ausgangsspannung Vi am Ausgang des
Integrators.
Die Schaltungsanordnung gemäß Fi g. 1 arbeitet wie folgt:'
Wie zuvor ausgeführt worden ist, ruft der an dem Shunt 17 durch den Meßstrom /abfallende Spannungsabfall
einen Strom /0 hervor, der durch die beiden Widerstände 4 und 4' gegeben ist Durch den Transistor
19 wird jedoch dieser Strom so gesteuert, daß nur die negative Halbwelle durchgelassen wird, so daß am
negativen Eingang des Operationsverstärkers 6 der Integrationsstufe stets nur ein Strom — /0 · cosy fließt
Es sei angenommen, daß zum Zeitpunkt /0 der Strom /0 den Integrationskondensator 7 gerade auf den
ίο vorgegebenen Wert KO aufgeladen hat und im sejben
Moment der Ausgang 9 der monostabilen Kippstufe 8 von — auf + umgeschaltet hat In diesem Falle erhält
die Zenerdiode 32 über die Leuchtdiode 33 Spannung so daß über den Widerstand 3 ein definierter Referenzstrom
fließt, der dem Strom /0 entgegengerichtet und so bemessen ist, daß der Integrationskondensator 7
innerhalb der Zeitspanne Tm ent- bzw·, umgeladen wird.
D.h. die Ausgangsspannung Vi des Integrators geht kontinuierlich von VO nach Vi ins Negative. Da
voraussetzungsgemäß zum Zeitpunk' 0 der Ausgang 9 uCr rtlppStüiC ο Hm τ geSCiiaiiCi 11St1 Cjiirit uCr pOSittVe
Eingang des Komparatorverstärkers 23 über den Widerstand 35 :nd der leitende Transistor 27 über
Widerstand 28 positives Potential. Der zuvor durch den Transistor 27 praktisch kurzgeschlossene Kondensator
26 wird nunmehr über die Widerstände 11 und W geladen, und zwar in Abhängigkeit von der Meßspannung
u. Dadurch, daß auch der positive Eingang des Komparatorverstärkers 23 positives Potential erhält,
bleibt die Diode 25 gesperrt.
Zum Zeitpunkt f 1 ist die Spannung am Kondensator 26 so weit angestiegen, daß sie gleich der am positiven
Eingang liegenden Spannung ist Dadurch kippt der Ausgang 9 der monostabilen Kippstufe 8 ins Negative.
)5 Die Zenerdiode 32 erhält keine Spannung mehr, so daß
die Entladung des Kondensators 7 nicht mehr fortgesetzt wird. Außerdem wird nun der Transistor 27
durchgesteuert, wodurch der Kondensator 26 en'laden wird. Damit wird der negative Eingang des Komparatorverstärkers
23 auf die Sättigungsspannung des Tra .sistors von etwa 0,2 Volt gelegt Der Integrationskondensator 7 wird nun wieder stetig aufgeladen, so daß
der Ausgang der Integrationsstufe auf positives Potential angehoben wird. Erreicht der Ausgang der
Integrationsstufe zum Zeitpunkt f2 die Durchbruchsspannung
der Diode 25, welche bei etwa 0,7 Volt liegt, so kippt der Komparatorverstärker 23, so daß dessen
Ausgang von — auf + schaltet Dadurch wird der Transistor 27 gesperrt und über die Diode 33 fließt ein
μ durch die Referenzdiode 32 und Widerstand 3 vorgegebener Strom zur Umladung des Integrationskondensators 7, und zwar so lange bis der Kondensator
26 durch die Meßspannung in Höhe der Referenzspannung aufgeladen wird. Die Frequenz der Auf- und
Entladungen des Iptegrationskondensators ist proportional
dem Produkt der beiden Meßgrößen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Anordnung zur Erzeugung einer dem Produkt zweier analogen elektrischen Größen proportionalen
Folge von Impulsen, insbesondere für die Messung elektrischer Leistung und Energie, bei der
eine von der einen zu multiplizierenden Meßgröße abgeleitete analoge elektrische Größe einem aus
einer Integrationsstufe einer monolithischen Kippstufe und einer Referenzspannungsquelle bestehenden
Strom-Frequenz-Wandler zugeführt wird, wobei eine von der Referenzspannungsquelle hergeleitete
Referenzgröße jeweils für eine von der monostabilen Kippstufe vorgegebene Zeit der
analogen elektrischen Größe in der Weise überla- is
gert wird, daß sie dieser Größe entgegengerichtet ist und zu einer Entladung des Integrationskondensators
der Integrationsstufe führt, wobei die Schaltzeit der monostabilen Kippstufe von einer aus der
zweiten Meßgröße abgeleiteten analogen elektrisehen
Größe derart bestimmt wird, daß die Schaltzeit umgekehrt proportional dem Betrag
dieser Größe ist, wodurch eine dem Produkt der beiden analogen elektrischen Größen proportionale
Auf- und Entladung des Jntegrationskondensators erfolgt und damit die Frequenz der Auf- und
Entladung proportional dem Produkt der beiden Meßgrößen ist, nach Patent 25 19 668, dadurch
gekennzeichnet, daß die monostabile Kippstufe
(8) einen Komparatorverstärker (23) enthält, dessen positiver Eingang über eine in Sperrichtung
gepolte Diode (25) mit dem Ausgang eines Operationsverstärkers (6) der integrationsstufe und
dessen invertierender Ei.ignng einerseits über einen Kondensator (26) mit dem I :zugspotential und
andererseits mit einer der Meßspannung proportionalen Spannung in Verbindung steht und daß
parallel zu dem Kondensator (26) ein Transistor (27) geschaltet ist, dessen Basis über einen Widerstand
(29) mit dem Ausgang und über einen Widerstand -to (28) mit dem positiven Eingang des Komparatorverstärkers
(23) in Verbindung steht
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der monostabilen
Kippstufe (8) über eine Diode (33) mit einer Referenzdiode (32) in Verbindung steht, die über
einen Widerstand (3) mit dem negativen Eingang des Operationsverstärkers (6) bzw. dem Integrationskondensator (7) in Verbindung steht.
3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch so
gekennzeichnet, daß die von der Referenzdiode (32) gelieferte Referenzspannung über einen Widerstand
(35) dem positiven Eingang des Komparatorverstärkers (23) und über einen weiteren Widerstand (28)
der Basis des Transistors (27) zugeführt ist.
Priority Applications (4)
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DE19762613872 DE2613872C3 (de) | 1976-03-31 | 1976-03-31 | Anordnung zur Erzeugung einer dem Produkt zweier analogen elektrischen Größen proportionalen Folge von Impulsen |
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Applications Claiming Priority (1)
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DE19762613872 DE2613872C3 (de) | 1976-03-31 | 1976-03-31 | Anordnung zur Erzeugung einer dem Produkt zweier analogen elektrischen Größen proportionalen Folge von Impulsen |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
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DE2613872A1 DE2613872A1 (de) | 1977-10-13 |
DE2613872B2 DE2613872B2 (de) | 1979-07-05 |
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ID=5974057
Family Applications (1)
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Country | Link |
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GB (1) | GB1546749A (de) |
Families Citing this family (3)
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CH674773A5 (de) * | 1987-10-12 | 1990-07-13 | Sprecher & Schuh Ag | |
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- 1976-03-31 DE DE19762613872 patent/DE2613872C3/de not_active Expired
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- 1977-03-29 FR FR7709429A patent/FR2346725A1/fr active Pending
- 1977-03-31 JP JP3691177A patent/JPS52119964A/ja active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8320 | Willingness to grant licences declared (paragraph 23) | ||
8340 | Patent of addition ceased/non-payment of fee of main patent |