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Schaltungsanordnung zur Umwandlung von Impulsfolgen in eine Gleichstromgröße
Zusatz zum Patent: 1 144 837 Gegenstand des Hauptpatentes 1144 837 ist eine Schaltungsanordnung
zur Umwandlung einer einem Meßwert entsprechenden Impulsfolge in einen einem Kennwert
der Folge proportionalen Gleichstrom unter Verwendung eines Verstärkers. Bei dieser
wird die Impulsfolge einem Wechselstromverstärker zugeführt, welcher im Ausgang
eine Einweggleichrichtung aufweist. Die Gleichstromkomponente des Verstärkerausgangsstromes
entspricht in ihrer Größe einem der Kennwerte der an den Eingang geschalteten Impulsfolge
und wird den nachgeschalteten Verbrauchern zugeleitet. Die Wechselstromkomponente
des Verstärkerausgangsstromes wird an den Eingang des Wechselstromverstärkers in
gegenkoppelndem Sinne zurückgeführt. Diese Rückführung bewirkt eine gute proportionale
Abhängigkeit der Ausgangsgröße von der an den Eingang geschalteten Impulsreihe.
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Es hat sich nun herausgestellt, daß sich die Schaltungsanordnung
nach Patent 1 144 837 prinzipiell auch zur Messung bzw. Fernübertragung von Meßgrößen
eignet, welche sich durch bekannte Ferngeber darstellen lassen, sowie als Ferngeber
zur Messung von Gleichstromgrößen. Darauf beruht die Erfindung. Sie geht aus von
einer Schaltungsanordnung zum Umwandeln einer einem Meßwert entsprechenden Folge
von elektrischen Impulsen in einen einem Kennwert der Folge proportionalen Gleichstrom
bei Gleichhaltung der übrigen Kennwerte der Impulsfolge unter Verwendung eines derart
gegengekoppelten Wechselstromverstärkers mit nachgeschaltetem Einweggleichrichter,
daß eine von der Wechselstromkomponente des Verstärkerausgangsstromes abgeleitete
elektrische Spannung in gegenkoppelndem Sinne auf den Eingang des Wechselstromverstärkers
einwirkt, während die Gleichstromkomponente des gleichgerichteten Verstärkerausgangsstromes
als dem Meßwert entsprechender Strom den nachgeschalteten Verbrauchern zugeleitet
wird, nach Patent 1 144 837.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß dem Wechselstromverstärker
ein Meßwertumformer vorgeschaltet ist, welcher eine Impulsreihe mit vom Meßwert
abhängiger Amplitude bildet. Hierdurch wird gegenüber den für den gleichen Zweck
bekannten Kompensationsverstärkern, deren Eingangs- und Ausgangsgrößen Gleichspannungen
oder Gleichströme sind und welche bei Verwendung einer Gegenkopplung mit einer Gleichstromgegenkopplung
arbeiten, der Vorteil erbracht, daß der bei am Verstärkerausgang abgegebener gleicher
Signalleistung benötigte Schaltungsaufwand wesentlich geringer ist
als bei den bekannten,
mit einem vorgeschalteten Meßwertumformer kombinierten Gleichstromverstärkern.
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Als Meßwertumformer zur Bildung einer Impulsreihe mit vom Meßwert
abhängiger Amplitude kann ein Fernsender mit in Abhängigkeit vom Meßwert verstellbarem
Abgriff vorgesehen sein. Der Fernsender wird am Eingang mit einer Gleichstromimpulsfolge
konstanter Amplitude gespeist, so daß die Amplitude der am Abgriff abgenommenen
Impulsfolge von der Stellung des Abgriffes abhängt.
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Es kann auch der Fernsender mit einer Gleichspannung gespeist werden
und die am Abgriff abgenommene Gleichspannung durch einen Zerhacker in eine Impulsfolge
mit von der Stellung des Abgriffes abhängiger Amplitude umgeformt werden. Es ist
auch möglich, die Schaltungsanordnung nach der Erfindung zur Fernübertragung einer
Gleichstromgröße zu verwenden, indem zwischen der die Meßgröße liefernden Gleichstromquelle
und dem Wechselstromverstärker ein vorzugsweise mit Schalttransistoren bestückter
Zerhacker vorgesehen wird, so daß am Eingang des Wechselstromverstärkers eine Impulsfolge
mit vom Meßwert abhängiger Amplitude anliegt. Von bekannten Gleichstromverstärkern
mit einem Wechselrichter, einem nachgeschalteten Wechselstromverstärker und einem
im Ausgang
vorgesehenen Gleichrichter sowie Gegenkopplung des Ausgangsstromes,
unterscheidet sich diese Anordnung dadurch, daß nicht die Gleichstromkomponente
des Ausgangsstromes zum Zweck der Gegenkopplung zwischen der Meßstromquelle und
dem Zerhacker eingeschleift wird, sondern daß die Wechselstromkomponente des Ausgangsstromes
zwischen dem Zerhacker und dem Wechselstromverstärker eingeschleift wird.
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Es besteht auch die Möglichkeit, zur Bildung der Impulsfolge mit
vom Meßwert abhängiger Amplitude einen an sich bekannten induktiven Fernsender mit
dem Eingang der Verstärkerschaltung zu kombinieren.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.
Mit G ist ein Gleichrichter bezeichnet, welcher die Gleichspannung für die Speisung
eines Ferngebers liefert. Dem Gleichrichter ist ein Zerhacker Z nachgeschaltet.
Dieser bildet eine Reihe von Gleichspannungsimpulsen. Die Amplitude dieser Gleichspannungsimpulse
wird durch eine Stabilisations- bzw. Begrenzeranordnung A konstant gehalten. Der
Zerhacker Z wird vorzugsweise mit Schalttransistoren bestückt, die Begrenzeranordnung
A kann eine Zenerdiode enthalten. Der Ausgangsstrom der BegrenzeranordnungA speist
einen Potentiometerfemgeber F, dessen Schleifer von dem Meßgerät betätigt wird.
Durch diese Anordnung wird eine Impulsreihe gebildet, deren Amplitude der durch
das Meßgerät gemessenen Größe proportional ist. Die durch den Schleifer am Potentiometerferngeber
F abgegriffene impulsförmige Spannung wird über dem Kopplungskondensator C, mit
dem Wechselstromverstärker V verbunden. Diesem Wechselstromverstärker wird dadurch
die Wechselstromkomponente der am Ferngeber F abgegriffenen Impulsreihe zugeführt.
Der Wechselstromverstärker V bzw. die Endstufe dieses Wechselstromverstärkers arbeitet
im Spitzengleichrichterbetrieb, was bei Verwendung von Röhrenverstärkern durch entsprechende
Vorspannung und bei Verwendung eines Transistorverstärkers durch die Verwendung
eines Siliziumtransistors mit genügend hoher Sperrspannung und gegebenenfalls zusätzlich
durch eine Vorspannung der Steuerelektrode erreicht werden kann. Am Ausgang dieses
Wechselstromverstärkers treten im Takte der Eingangsspannungsimpulse Stromimpulse
auf, welche untereinander, durch die gewählte Schaltung des Verstärkers oder durch
eine Diode D bedingt, gleiche Polarität haben. Durch den Glättungskondensator Ca
wird der Wechselstromanteil der auftretenden Ausgangsimpulse abgeleitet, der Gleich
strom anteil kann an den Klemmen Kl und K,) als Ja abgenommen und dem äußeren Belastungswiderstand
Ra, z. B. einem Registriergerät, zugeleitet werden. Die Ausgangsimpulse werden am
Widerstand Rk als impulsförmige Spannungen abgebildet und dem Eingang des Verstärkers
entgegengeschaltet. Durch die Ankopplung des Verstärkers V über den Kondensator
Ck wird nur die Wechselstromkomponente der Differenz zwischen dem Spannungsabfall
am Ferngeberabgriff und der am Widerstand Rk abfallenden Gegenkopplungsspannung
dem Verstärker zugeführt und weiter verstärkt.
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Der durch den äußeren Belastungswiderstand fließende Gleichstrom ist
ein Maß für die Stellung des Schleifers am Ferngeberpotentiometer F bzw. die durch
das Gerät M gemessene Größe.
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Die gezeigte Anordnung kann dahingehend abgewandelt werden, daß der
Gleichrichter G, der Zerhacker Z, die Stabilisierungsanordnung A und der Potentiometerferngeber
F durch einen an sich bekannten induktiven Ferngeber ersetzt werden. Die Ausgangsimpulse
des induktiven Ferngebers werden durch den nachgeschalteten Verstärker als proportionale
Gleichstromgröße abgebildet, während die Wechselstrom komponente der Verstärkerausgangsgröße
zur Kompensation der Eingangsgröße dieser in gegenkoppelndem Sinn entgegengeschaltet
ist.
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Die gezeigte Anordnung kann auch zur Umwandlung einer kleinen Gleichspannungsgröße
in eine proportionale Gleichstromgröße verwendet werden.
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Zu diesem Zwecke wird die zu messende Gleichspannung vor den Zerhacker
Z geschaltet, durch diesen zerhackt und an den Eingang des Wechselstromverstärkers
angelegt. Der Gleichrichter G und die Stabilisationsanordnung A sowie der Ferngeber
F entfallen bei dieser Art der Anwendung. Dabei wird im Gegensatz zu bekannten Gleichstrom
verstärkern mit Zerhackern nicht die Gleichstromausgangsgröße des Verstärkers direkt
der Meßspannung vor dem Zerhacker entgegengeschaltet. sondern es wird die Wechselstromkomponente
der Verstärkerausgangsgröße hinter dem Zerhacker der aus der Meßspannung durch den
Zerhacker gebildeten Impulsreihe entgegengeschaltet. Dadurch werden sonst notwendige
Maßnahmen zur Nullstromunterdrückung des Verstärkerausganges oder ein phasenabhängiger
Gleichrichter am Verstärkerausgang erspart.