DE1286209B

DE1286209B - Arrangement for converting the product of an alternating current and an alternating voltage into a proportional direct current

Info

Publication number: DE1286209B
Application number: DE1966L0053985
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Claus; Kleegrewe
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1966-07-05
Filing date: 1966-07-05
Publication date: 1969-01-02

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Umformung des Produktes eines Wechselstromes und einer Wechselspannung in einen proportionalen Gleichstrom unter Verwendung eines Thermoumformers mit einem Heizer und einem Temperaturfühler sowie eines Differenzverstärkers. The invention relates to an arrangement for reshaping the product an alternating current and an alternating voltage into a proportional direct current using a thermal converter with a heater and a temperature sensor as well as a differential amplifier.

Derartige Anordnungen werden insbesondere zur Leistungsmessung angewendet. Such arrangements are used in particular for power measurement.

Es ist bereits eine Wattmeterschaltung mit einer Hallsonde bekannt, bei der ein eine zu der Hallsonden-Thermospannung entgegengesetzte Thermospannung lieferndes Thermokreuz mit der Hallsonde so geschaltet ist, daß der Heizer im Steuerkreis der Hallsonde und das Thermoelement in Reihe mit einem Anzeigeinstrument liegt (deutsche Auslegeschrift 1 157 699). A wattmeter circuit with a Hall probe is already known, one of which is a thermal voltage opposite to the Hall probe thermal voltage supplying thermal cross with the Hall probe is switched in such a way that the heater is in the control circuit the Hall probe and the thermocouple are in series with a display instrument (German Interpretation document 1 157 699).

Es ist bei dieser Anordnung nachteilig, daß trotz dieser Maßnahme zur Kompensation der Hallsonden-Thermospannung unerwünschte Fehler auftreten können, wenn z. B. die Thermospannung der Hallsonde und des Thermokreuzes nicht im gesamten Arbeitsbereich in gleicher Weise von dem Steuerstrom abhängt. It is disadvantageous in this arrangement that, despite this measure To compensate for the Hall probe thermal voltage, undesirable errors can occur, if z. B. the thermal voltage of the Hall probe and the thermal cross not in the whole Working range depends in the same way on the control current.

Zum Stand der Technik gehören ferner elektronische Wirkleistungsmesser, die im wesentlichen aus zwei Elektronenröhren in Brückenschaltung bestehen (deutsche Auslegeschrift 1 047 309). Dem Steuergitter der einen Röhre wird die Summe und dem Steuergitter der anderen Röhre die Differenz aus einer dem Strom des Strompfades proportionalen Spannung und der Spannung des Spannungspfades zugeführt. Ein derartiger Wirkleistungsmesser zeichnet sich dadurch aus, daß die dem Strom des Strompfades proportionale Spannung mit Hilfe eines Differenzverstärkers vom Strompfad abgenommen und den entsprechenden Gittern der Röhren zugeführt wird. The state of the art also includes electronic active power meters, which essentially consist of two electron tubes in a bridge circuit (German Interpretation document 1 047 309). The control grid of one tube is the sum and the Control grid of the other tube the difference from one of the current of the current path proportional voltage and the voltage of the voltage path. One of those Active power meter is characterized by the fact that the current of the current path proportional voltage removed from the current path with the aid of a differential amplifier and fed to the respective grids of the tubes.

Als grundsätzlicher Nachteil dieser elektronischen Wirkleistungsmesser ist anzusehen, daß für die mit der Summe bzw. der Differenz der Spannung beaufschlagten Röhren eine quadratische Kennlinie vorauszusetzen ist, die sich aber nur näherungsweise verwirklichen läßt. As a fundamental disadvantage of this electronic active power meter it is to be seen that for the applied with the sum or the difference of the voltage Tubes have a quadratic characteristic curve, but this is only approximate can be realized.

Zur Temperaturstabilisierung von Verstärkern ist eine Baueinheit mit zwei thermisch und elektrisch gekoppelten Transistoren bekannt (Electronic Engineering, Mai 1964, S. 307). Der eine Transistor wirkt darin als Temperaturfühler. Er steuert den zweiten Transistor so, daß dessen Verlustleistung die Baueinheit auf eine konstante Temperatur aufheizt. A unit is used to stabilize the temperature of amplifiers known with two thermally and electrically coupled transistors (electronic engineering, May 1964, p. 307). One of the transistors acts as a temperature sensor. He controls the second transistor in such a way that its power dissipation reduces the structural unit to a constant Temperature heats up.

- Von einem Transistor zum Heizen einer Baueinheit auf gleichbleibende Temperatur wird in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Gebrauch gemacht.- From a transistor to heating a unit to a constant one Temperature is used in one embodiment of the present invention.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Umformung des Produktes einer Wechselstrom- und einer Wechselspannungsgröße in einen proportionalen Gleichstrom zu schaffen, die in einem großen Frequenzbereich sehr genau arbeitet. The invention is based on the object of providing an arrangement for Conversion of the product of an alternating current and an alternating voltage variable into one to create proportional direct current operating in a very wide frequency range works exactly.

Außerdem soll die Anordnung wenig aufwendig sein und sich deshalb mit Bauelementen aufbauen lassen, an deren Kennlinien keine strengen Anforderungen zu stellen sind.In addition, the arrangement should be inexpensive and therefore can be built with components whose characteristics do not meet strict requirements are to be asked.

Die Erfindung besteht darin, daß als Heizer ein über einen ohmschen Widerstand an eine Gleichspannungsquelle mit geringem Innenwiderstand angeschlossener steuerbarer Widerstand verwendet wird, daß der Wechselspannungspfad zwischen einem Pol der Gleichspannungsquelle und dem steuerbaren Widerstand in Reihe zu diesem angeordnet ist und der Wechselstrompfad parallel zu dem ohmschen Widerstand liegt, daß der eine Eingang des Differenzverstärkers an die Verbindungsstelle des ohmschen Widerstandes mit dem steuerbaren Widerstand angeschlossen ist, der zweite Eingang mit einer konstanten Spannung gespeist wird und der Ausgang mit dem Steuereingang des steuerbaren Widerstandes verbunden ist, daß ein Gleichstromverstärker eingangsseitig an den Temperaturfühler und ausgangsseitig an die Verbindungsstelle des ohmschen Widerstandes mit dem steuerbaren Widerstand angeschlossen ist und daß der Gleichstrom, der dem Produkt aus der Wechselspannung und dem Wechselstrom proportional ist, am Ausgang des Gleichstromverstärkers abgenommen wird. The invention consists in that as a heater, an ohmic one Resistance connected to a DC voltage source with low internal resistance Controllable resistor is used that the AC voltage path between a pole the DC voltage source and the controllable resistor arranged in series with this is and the alternating current path is parallel to the ohmic resistance that the an input of the differential amplifier to the junction of the ohmic resistor connected to the controllable resistor, the second input with a constant Voltage is fed and the output with the control input of the controllable resistor is connected that a DC amplifier on the input side to the temperature sensor and on the output side to the connection point of the ohmic resistor with the controllable one Resistor is connected and that the direct current, which is the product of the alternating voltage and is proportional to the alternating current, taken from the output of the direct current amplifier will.

Bei dieser Anordnung gehen Kennlinienabweichungen der Bauelemente nicht in die Genauigkeit der Umformung ein, da der Thermoumformer unter der Voraussetzung einer konstanten Umgebungstemperatur stets auf konstante Temperatur eingeregelt wird und dazu ein dem Produkt des Wechselstromes und der Wechselspannung direkt proportionaler Gleichstrom von dem Gleichspannungsverstärker abgegeben werden muß. Die Anordnung arbeitet bis zu hohen Frequenzen mit geringem Fehler und hat, da der Thermoumformer immer im steilsten Bereich der Temperaturausgleichskurve arbeitet, ein verhältnismäßig gutes Zeitverhalten. With this arrangement, there are deviations in the characteristics of the components does not affect the accuracy of the forming, since the thermal converter is subject to a constant ambient temperature is always regulated to a constant temperature and in addition a direct product of the alternating current and the alternating voltage proportional DC current must be delivered by the DC voltage amplifier. The arrangement operates up to high frequencies with little error and, since the Thermo converter always works in the steepest area of the temperature compensation curve, a relatively good time behavior.

Da eine möglichst konstante Umgebungstemperatur Voraussetzung für eine fehlerfreie Umsetzung ist, zeichnet sich eine bevorzugte Ausführungsform der Anordnung dadurch aus, daß der Thermoumform er in einem Thermostaten untergebracht ist. Since an ambient temperature that is as constant as possible is a prerequisite for is an error-free implementation, a preferred embodiment of the Arrangement in that the thermoforming device is housed in a thermostat is.

In weiterer zweckmäßiger Ausgestaltung weist die Anordnung das Merkmal auf, daß der Thermoumform er als integrierter Schaltkreis mit einem Transistor als veränderlichem Widerstand und einer Diode als Temperaturfühler ausgebildet ist. Durch diese Maßnahme wird das Zeitverhalten der Anordnung verbessert und die dynamische Stabilität erhöht. In a further expedient embodiment, the arrangement has the feature on that the thermoforming he as an integrated circuit with a transistor as variable resistance and a diode is designed as a temperature sensor. This measure improves the time behavior of the arrangement and the dynamic Increased stability.

Ein, « Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung wird im folgenden an Hand einer Zeichnung erläutert. An "embodiment of the subject matter of the invention is shown in the following explained using a drawing.

In der Zeichnung besteht ein Thermoumformer 10 aus einem Transistor 11 als Heizer und einer Diode 12 als Temperaturfühler. Der Transistor und die Diode stellen Teile eines integrierten Schaltkreises dar. In the drawing, a thermal converter 10 consists of a transistor 11 as a heater and a diode 12 as a temperature sensor. The transistor and the diode represent parts of an integrated circuit.

Der Emitter des Transistors ist über einen ohmschen Widerstand 13 an einen Pol einer Gleichspannungsquelle 14 und der Kollektor über den Wechselspannungspfad 15 an den zweiten Pol dieser Gleichspannungsquelle angeschlossen. Die Gleichspannungsquelle weist insbesondere für Wechselspannungen einen sehr kleinen Innenwiderstand auf. The emitter of the transistor is via an ohmic resistor 13 to one pole of a DC voltage source 14 and the collector via the AC voltage path 15 connected to the second pole of this DC voltage source. The DC voltage source has a very low internal resistance, especially for alternating voltages.

Der Wechselstrompfad 16 liegt zu dem Widerstand 13 parallel.The alternating current path 16 is parallel to the resistor 13.

Die Basis des Transistors 11 ist mit dem Ausgang eines Differenzverstärkers 17 verbunden. Der eine Eingang des Differenzverstärkers ist mit der Verbindungsstelle 18 des Transistors und des ohmschen Widerstandes 13 gekoppelt. Der zweite Eingang steht mit der Abzweigungsstelle 19 eines Spannungsteilers 20 in Verbindung. The base of the transistor 11 is connected to the output of a differential amplifier 17 connected. One input of the differential amplifier is with the connection point 18 of the transistor and the ohmic resistor 13 are coupled. The second entrance is connected to the junction 19 of a voltage divider 20.

Die Diode 12 des integrierten Schaltkreises ist an den Eingang eines Gleichstromverstärkers 21 angeschlossen, der ausgangsseitig zu der Verbindungsstelle 18 führt. The diode 12 of the integrated circuit is connected to the input of a DC amplifier 21 connected, the output side to the Connection point 18 leads.

Der Thermoumformer 10 und die Anfangsstufen des Gleichstromverstärkers sind in einem in der Zeichnung nicht dargestellten Thermostaten untergebracht. The thermal converter 10 and the initial stages of the DC amplifier are housed in a thermostat not shown in the drawing.

Die Anordnung wirkt folgendermaßen: Durch den Differenzverstärker 17 und den Transistor 11 wird ein konstanter Spannungsabfall an dem Widerstand 13 erzwungen, der gleich der Spannung an der Abzweigungsstelle 19 des Spannungsteilers 20 ist. Deshalb und weil der Innenwiderstand der Gleichspannungsquelle 14 sehr klein ist, kann die Wechselspannung U nur an der Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors abfallen und der Wechselstrom 1 über diese Strecke fließen. Die Gleichspannung UCE zwischen Kollektor und Emitter des Transistors 11 ist stets konstant. Durch die Verlustleistung des Transistors, die in guter Näherung dem Produkt des über die Kollektor-Emitter-Strecke fließenden Stromes mit der an dieser Strecke abfallenden Spannung entspricht, wird der Thermoumformer 10 aufgeheizt. The arrangement works as follows: Through the differential amplifier 17 and the transistor 11 becomes a constant voltage drop across the resistor 13 forced to equal the voltage at junction 19 of the voltage divider 20 is. Therefore and because the internal resistance of the DC voltage source 14 is very small is, the alternating voltage U can only be applied to the collector-emitter junction of the transistor drop and the alternating current 1 flow over this distance. The direct voltage UCE between the collector and emitter of transistor 11 is always constant. Through the Power loss of the transistor, which is a good approximation of the product of the over the Collector-emitter path of the flowing current with the falling on this path Corresponds to voltage, the thermal converter 10 is heated.

Claims

The diode 12 forms with the DC amplifier 21 and the transistor 11 a control circuit that keeps the temperature of the thermal converter constant. The output current of the DC voltage amplifier flows through the transistor and thus carries to power loss. The change in the output current j 1 is provided a constant ambient temperature of the thermal converter and thus a constant Power dissipation directly proportional to the reduction of the product of the alternating current and AC voltage value lU Us claims: 1. Arrangement for reshaping the Product of an alternating current and an alternating voltage into a proportional one Direct current using a thermal converter with a heater and a temperature sensor as well as a differential amplifier, marked ei c h n e t that as a heater Via an ohmic resistor (13) to a DC voltage source (14) with low Internal resistance connected controllable resistor (11) is used that the AC voltage path (15) between one pole of the DC voltage source (14) and the controllable resistor (11) is arranged in series with this and the alternating current path (16) is parallel to the ohmic resistor (13) that the one input of the differential amplifier (17) to the junction (18) of the ohmic resistor (13) with the controllable Resistor (11) is connected, the second input with a constant voltage is fed and the output with the control input of the controllable resistor (11) is connected that a direct current amplifier (21) on the input side to the temperature sensor (12) and is connected on the output side to the connection point (18) and that the direct current (X l), which is the product of the alternating voltage (U ^,) and the alternating current (1) is proportional, is picked up at the output of the DC amplifier (21).

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the thermal transducer (10) is housed in a thermostat.

3. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the thermal converter (-) as an integrated circuit with a transistor (13) as variable resistance and a diode (12) designed as a temperature sensor is.