DE1243889B

DE1243889B - Limit monitor with electronic switching amplifier

Info

Publication number: DE1243889B
Application number: DE1964S0094518
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Viktor Stigler
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1964-12-08
Filing date: 1964-12-08
Publication date: 1967-07-06

Description

Grenzwertmelder mit elektronischem Schaltverstärker Es sind elektronische Grenzwertmelder mit induktiver Abtastung der Zeigerstellung eines Anzeige-oder Registrierinstrumentes bekannt. Sie enthalten eine Oszillatorschaltung, deren Schwingkreis- und Rückkopplungsspulen so am Ausschlagweg des Zeigers angeordnet sind, daß eine am Zeiger angebrachte Abschirmfahne zwischen die beiden Spulen treten kann. In diesem Fall wird die Rückkopplung zwischen den beiden Spulen unterbrochen. Die Schwingungen des Oszillators setzen damit aus. Der Schwingungszustand des Oszillators ist demnach ein Kriterium für die Zeigerstellung.Limit monitor with electronic switching amplifier They are electronic Limit indicator with inductive scanning of the pointer position of a display or recording instrument known. They contain an oscillator circuit, its resonant circuit and feedback coils are arranged on the deflection path of the pointer that a shielding flag attached to the pointer can occur between the two coils. In this case the feedback is between interrupted the two coils. The oscillations of the oscillator cease. The oscillation state of the oscillator is therefore a criterion for the pointer position.

In bekannten Anordnungen der beschriebenen Art wird die hochfrequente Spannung des Oszillators gleichgerichtet und steht als Gleichspannungssignal einer Weiterverarbeitung zur Verfügung. Dieses Signal verändert seine Intensität beim Durchlauf des Zeigers durch den Abgriff mit endlicher Steilheit. Es ist jedoch wünschenswert, einen exakten Schaltpunkt zu erhalten. Deshalb muß die vom Gleichspannungssignal angeregte Folgeschaltung eine festgelegte Ansprechschwelle haben.In known arrangements of the type described, the high-frequency The voltage of the oscillator is rectified and is available as a DC voltage signal Further processing available. This signal changes its intensity when Passage of the pointer through the tap with finite slope. However, it is desirable to get an exact switching point. Therefore it must be from the DC voltage signal activated sequential circuit have a defined response threshold.

Wenn die Meßgröße einen Wert erlangt hat, der dem eingestellten Grenzwertabgriff entspricht, so ergibt sich ein labiler Zustand, da dem Schaltpunkt sowohl der Wert des maximalen Gleichspannungssignals als auch der Wert des minimalen Gleichspannungssignals zugeordnet ist. Um diesen labilen Zustand zu vermeiden, sollte die Folgeschaltung so beschaffen sein, daß ihre Ansprech- und Abfallwerte voneinander verschieden sind. Bei einem normalen elektromagnetischen Relais ist diese Bedingung durch dessen sogenanntes Halteverhältnis gegeben.If the process variable has reached a value corresponding to the set Grenzwertabgriff, this results in an unstable state because the switch point is associated with both the value of the maximum DC voltage signal and the value of the minim alen DC voltage signal. In order to avoid this unstable state, the sequential circuit should be designed in such a way that its response and dropout values are different from one another. In a normal electromagnetic relay, this condition is given by its so-called hold ratio.

In einem Aufsatz »Meßwerkregler« in der Zeitschrift »Messen, Steuern, Regeln«, Jg. 6 (1953), H. 4, sind auf Seite 154 im Bild 3 zwei Ausführungsbeispiele einer sogenannten Hochfrequenzkontakteinrichtung dargestellt. Das Beispiel b weist zwischen einem Gleichrichter für die Hochfrequenzspannung und einem Relais eine Einrichtung zur Erzielung einer rechteckigen Hystereseschleife auf. Wie diese Einrichtung im einzelnen beschaffen ist, wird in dem Aufsatz nicht ausgeführt: In einer weiteren Veröffentlichung in der Zeitschrift »Elektronik«, 10. Jahrgang, vom 10. Oktober 1961, ist auf Seite 314 ein Transistorgrenzschalter für Meßinstrumente beschrieben, bei dem die Hochfrequenz ohne Gleichrichtung ein Relais steuert. Von diesem Relais wird noch erwähnt, daß es auch gegen einen Schalttransistor ausgetauscht werden kann. Unter diesem Schalttransistor ist jedoch nicht ein Schaltverstärker im Sinne der Erfindung zu verstehen. Oft ist die Ausgleichspannung der üblicherweise verwendeten Oszillatoren nicht so groß, daß mit ihr ohne weiteres normale Relais erregt werden könnten, vor allem, wenn an das Relais auch gewisse Anforderungen an seine Kontaktsicherheit gestellt werden. Es ist deshalb erforderlich, zwischen den Ausgangsklemmen des Oszillators und einer Folgeschaltung einen Schaltverstärker anzuordnen.In an article entitled "Messwerkroller" in the magazine "Messen ,steuer, Rules ", vol. 6 (1953), no.4, are on page 154 in Fig. 3 two exemplary embodiments a so-called high-frequency contact device shown. Example b shows between a rectifier for the high frequency voltage and a relay a Device for achieving a rectangular hysteresis loop. Like this facility is in detail, is not stated in the article: In a further Publication in the magazine »Elektronik«, 10th year, from October 10th 1961, a transistor limit switch for measuring instruments is described on page 314, in which the high frequency controls a relay without rectification. From this relay it is also mentioned that it can also be exchanged for a switching transistor can. However, this switching transistor does not mean a switching amplifier to understand the invention. Often the equalization voltage is the one commonly used Oscillators are not so large that normal relays are easily excited with them could, especially if the relay also has certain requirements for its contact reliability be asked. It is therefore necessary between the output terminals of the oscillator and a sequential circuit to arrange a switching amplifier.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, einen rein elektronischen Schaltverstärker für eine Einrichtung, wie sie oben beschrieben ist, zu schaffen, bei dem gleichzeitig der weiter oben geschilderte labile Zustand im Schaltpunkt vermieden ist.The invention was based on the object of a purely electronic To create switching amplifiers for a device as described above, at the same time the above-described unstable state in the switching point is avoided.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Grenzwertmelder mit elektronischem Schaltverstärker zur Verstärkung der Ausgangsspannung eines durch Anzeigefahne in Abhängigkeit eines vorbestimmten Meßwerts beeinflußten Oszillators. Ihr kennzeichnendes Merkmal wird darin gesehen, daß die Oszillatorausgangsspannung gleichgerichtet an die Steuerelektrode eines steuerbaren Si-Gleichrichters und über einen Widerstand, der gleichzeitig im Arbeitsstromkreis des steuerbaren Si-Gleichrichters und im Speisestromkreis des Oszillators liegt, an die Kathode des steuerbaren Si-Gleichrichters angelegt ist. Als steuerbarer Si-Gleichrichter ist eine Vierschichtdiode mit herausgeführter Steuerelektrode zu verstehen.The invention relates to an electronic limit indicator Switching amplifier for amplifying the output voltage of a signal flag in Depending on a predetermined measured value influenced oscillator. Your distinctive The characteristic is seen in the fact that the oscillator output voltage is rectified the control electrode of a controllable Si rectifier and via a resistor, which is in the working circuit of the controllable Si rectifier and in the supply circuit at the same time of the oscillator is applied to the cathode of the controllable Si rectifier is. A four-layer diode is used as a controllable Si rectifier Understand control electrode.

Liegt am Ausgang des Oszillators ein Gleichspannungssignal an, so ist der Si-Gleichrichter über seine Steuerelektrode geöffnet. Sein Arbeitsstrom durchfließt einen Widerstand an dem ein Spannungsabfall auftritt, der zusätzlich zur normalen Betriebspannung dem Oszillator zugeführt wird. Dieser Spannungsabfall stellt sozusagen eine Rückkopplung dar, die bewirkt, daß die Arbeitskennlinie der gesamten Anordnung in Form einer Hystereseschleife verläuft, wodurch ein dem Halteverhältnis eines normalen Relais entsprechendes Verhalten der gesamten Anordnungen erzielt wird. Damit ist der labile Zustand um den Ansprechpunkt, den die Schaltung ohne den Rückkopplungswiderstand aufweisen würde, vermieden.If a DC voltage signal is present at the output of the oscillator, so the Si rectifier is open via its control electrode. His work stream flows through a resistor at which a voltage drop occurs, which is an additional one is supplied to the oscillator for normal operating voltage. This voltage drop represents, so to speak, a feedback that causes the working characteristic of the entire arrangement runs in the form of a hysteresis loop, thereby reducing the holding ratio behavior of the entire arrangement corresponds to that of a normal relay achieved will. This is the unstable state around the response point that the circuit is without would have the feedback resistance, avoided.

Die Oszillatoren und Si-Gleichrichter können ihre Betriebsspannungen aus zwei getrennten Sekundärwicklungen eines gemeinsamen Speisetransformators beziehen. Zweckmäßig werden die Betriebsspannungswicklungen für den Oszillator und der Widerstand im Arbeitskreis der Vierschichtdiode bezüglich der Betriebsspannungsklemmen des Oszillators in Serie geschaltet.The oscillators and Si rectifiers can use their operating voltages from two separate secondary windings of a common supply transformer. The operating voltage windings for the oscillator and the resistor are useful in the working group of the four-layer diode with regard to the operating voltage terminals of the Oscillator connected in series.

Die Erfindung wird an Hand von zwei Figuren, die Ausführungsbeispiele darstellen, erläutert.The invention is illustrated by means of two figures, the exemplary embodiments represent, explained.

In F i g. 1 ist mit Os eine Oszillatorschaltung mit einem pnp-Transistor gezeigt. S1 und S2 sind Rückkopplungs- bzw. Schwingkreisspulen der Oszillatorschaltung, die bei einer Verwendung der Anordnung als elektronischer Grenzwertmelder durch eine am Zeiger eines Meßinstrumentes angeordnete, in der Figur nicht dargestellte Fahne voneinander abgeschirmt werden können. Die vom Oszillator erzeugte Hochfrequenzspannung wird am Schwingkreis abgenommen und von einem Gleichrichter Gli gleichgerichtet. Ein Kondensator C 1 wird von der Gleichspannung aufgeladen. Gleichzeitig steht diese Spannung an der Steuerelektrode eines Gleichrichters VD an. Damit ist der Gleichrichter geöffnet, so daß die in einer Wicklung W I eines Transformators T erzeugte Spannung in einem Stromkreis, dem außer dem Gleichrichter VD noch ein Widerstand R und ein Relais A angehört, einen Strom fließen lä.ßt. Setzen die hochfrequenten Schwingungen aus, weil die Abschirmfahne zwischen die beiden Spulen S1 und S2 getreten ist, so liegt am Kondensator CI und damit an der Steuerelektrode des Si-Gleichrichters VD keine Spannung an. Der Gleichrichter VD ist in beiden Richtungen gesperrt, und der Stromfluß in seinem Arbeitsstromkreis ruht. Erreicht nun die Spannung am Kondensator C 1 infolge einer Verschiebung der Zeigerfahne einen bestimmten Zwischenwert, so würde der weiter oben beschriebene labile Zustand eintreten, bei dem der steuerbare Gleichrichter VD einige Halbwellen stromführend und dann wieder gesperrt ist, wenn nicht ein Widerstand R im Arbeitsstromkreis des Gleichrichters VD vorgesehen wird. Der Spannungsabfall, der bei jeder Halbwelle des Arbeitsstromes durch den Gleichrichter VD an diesem Widerstand entsteht, wird der Betriebsspannung für den Oszillator, die einer zweiten Transformatorwicklung W 2 entnommen wird, phasenrichtig überlagert, so daß sich die Betriebsspannung für den Oszillator erhöht. Die Betriebsspannung wird mit Hilfe eines Gleichrichters G12 gleichgerichtet und durch einen Kondensator C 2 gesiebt. Mit der Erhöhung der Betriebsspannung für den Oszillator steigt proportional die am Kondensator C 1 entstehende Steuergleichspannung für den Gleichrichter VD. Damit wird ein erwünschter Mitkopplungsef#ekt erreicht. Umgekehrt wird, sobald die Oszillatorspannung durch entsprechende gegenseitige Abschirmung der beiden Spulen S1 und S2 sinkt, ein Punkt erreicht, für den die Steuerspannung am Gleichrichter VD nicht mehr ausreicht, um den Gleichrichter offenzuhalten. Damit bricht auch die Spannung am Widerstand R zusammen, wodurch sich die Betriebsspannung des Oszillators Os vermindert. Damit geht auch die Steuerspannung am Gleichrichter VD noch weiter zurück. Die gleiche Schaltung läßt sich auch für eine gittergesteuerte Gasentladungsröhre an Stelle des steuerbaren Si-Gleichrichters anwenden.In Fig. 1, Os shows an oscillator circuit with a pnp transistor. S1 and S2 are feedback or resonant circuit coils of the oscillator circuit which, when the arrangement is used as an electronic limit value indicator, can be shielded from one another by a flag (not shown in the figure) arranged on the pointer of a measuring instrument. The high-frequency voltage generated by the oscillator is taken from the resonant circuit and rectified by a rectifier Gli. A capacitor C 1 is charged by the direct voltage. At the same time, this voltage is applied to the control electrode of a rectifier VD. The rectifier is thus opened, so that the voltage generated in a winding WI of a transformer T allows a current to flow in a circuit which, in addition to the rectifier VD, also includes a resistor R and a relay A. If the high-frequency vibrations stop because the shielding flag has stepped between the two coils S1 and S2, there is no voltage on the capacitor CI and thus on the control electrode of the Si rectifier VD. The rectifier VD is blocked in both directions, and the flow of current in its working circuit rests. If the voltage on the capacitor C 1 now reaches a certain intermediate value as a result of a shift in the pointer flag, the unstable state described above would occur in which the controllable rectifier VD is live for a few half-waves and then blocked again, unless a resistor R in the working circuit of the Rectifier VD is provided. The voltage drop that occurs at this resistor at every half-cycle of the working current through the rectifier VD is superimposed in phase with the operating voltage for the oscillator, which is taken from a second transformer winding W 2, so that the operating voltage for the oscillator increases. The operating voltage is rectified with the aid of a rectifier G12 and filtered through a capacitor C 2. With the increase in the operating voltage for the oscillator, the DC control voltage for the rectifier VD that occurs across the capacitor C 1 increases proportionally. This achieves a desired positive feedback effect. Conversely, as soon as the oscillator voltage drops due to corresponding mutual shielding of the two coils S1 and S2, a point is reached for which the control voltage at the rectifier VD is no longer sufficient to keep the rectifier open. This also causes the voltage across the resistor R to collapse, reducing the operating voltage of the oscillator Os . This also reduces the control voltage at the rectifier VD even further. The same circuit can also be used for a grid-controlled gas discharge tube instead of the controllable Si rectifier.

In F i g. 2 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem an Stelle des pnp-Transistors ein npn-Transistor verwendet ist. Die sich daraus ergebenden Änderungen in der Verbindung des Widerstandes R mit der Betriebsspannungswicklung W2 ergeben sich sinnfällig aus der Figur. Sie hängen damit zusammen, daß Transistoren verschiedenen Leitfähigkeitstyps mit entgegengesetzt polarisierten Versorgungsspannungen betrieben werden müssen.In Fig. 2 shows an exemplary embodiment in which instead of of the pnp transistor, an npn transistor is used. The resulting Changes in the connection of the resistor R to the operating voltage winding W2 are evident from the figure. They are related to the fact that transistors different conductivity types with oppositely polarized supply voltages must be operated.

Claims

Claims: 1. Limit monitor with electronic switching amplifier to amplify the output voltage of a by indicator flag depending on a predetermined measured value influenced oscillator, characterized in that the Oscillator output voltage rectified to the control electrode of a controllable Si rectifier and via a resistor (R), which is simultaneously in the working circuit of the controllable Si rectifier and is in the supply circuit of the oscillator, is applied to the cathode of the controllable Si rectifier.

2. Limit monitor according to claim 1, characterized in that the feed circuit of the oscillator and the working circuit of the controllable Si rectifier each to a separate one Secondary winding (W 1, W 2) of a supply transformer is connected.

3. Limit indicator according to claim 1 or 2, characterized in that the operating voltage winding (W2) for the oscillator (Os) and the resistor (R) in the working circuit of the controllable rectifier are connected in series with respect to the operating voltage terminals of the oscillator. Considered publications: »Electronics«, 10.7g. (10.10.1961), p. 314; "Measuring, controlling, regulating" (msr) 6, (1963), H.

4, pp. 151 to 156.