WO2009077230A1 - Method for measuring an alternating voltage and corresponding measuring circuit - Google Patents
Method for measuring an alternating voltage and corresponding measuring circuit Download PDFInfo
- Publication number
- WO2009077230A1 WO2009077230A1 PCT/EP2008/064094 EP2008064094W WO2009077230A1 WO 2009077230 A1 WO2009077230 A1 WO 2009077230A1 EP 2008064094 W EP2008064094 W EP 2008064094W WO 2009077230 A1 WO2009077230 A1 WO 2009077230A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- voltage
- measuring
- wave
- auxiliary
- detection
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
- G01R19/22—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof using conversion of AC into DC
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
- G01R15/005—Circuits for altering the indicating characteristic, e.g. making it non-linear
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
- G01R19/25—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof using digital measurement techniques
- G01R19/2506—Arrangements for conditioning or analysing measured signals, e.g. for indicating peak values ; Details concerning sampling, digitizing or waveform capturing
Definitions
- the invention relates to a method for measuring an alternating voltage, which - per period - by a reference level changing, a first half-wave and a second half-wave has.
- microcontrollers are often used, with the help of these additional functions can be performed.
- the speed control in an electrical appliance requires a closed loop, which requires an actual value detection of the speed.
- the mentioned electrical appliance has, for example, a series-wound motor, the mains, armature and / or power component voltage can be detected for the closed control loop in order to determine the rotational speed therefrom. It is known to spread such quantities in analog fashion and then digitize them in order to supply them to the electronics, in particular the microcontroller.
- measuring means that an actual voltage value is determined.
- Detecting means that a determined voltage value is not directly read or made available in its size, but rather is prepared, for example, for one supply advanced processing stage. In both cases, it is necessary to be able to reproduce it with the greatest possible accuracy, so that the measurement and / or the subsequent further processing can be carried out substantially error-free and without deviations.
- the term “measuring range” always means the term “detection range” and vice versa.
- the method according to the invention in which it is provided for measuring or detecting the alternating voltage that at least one of them is displaced by means of an auxiliary voltage acting in the associated half-cycle for the measurement / detection of the two half-waves within one measuring range within the same measuring window, it is possible to shift realize a relatively accurate measurement or detection result with little effort. Due to the half-wave shift, the full measuring range or detection range can be used for each of the two half-waves, which enables a correspondingly high resolution and therefore leads to an accurate result.
- both half-waves of the alternating voltage can be shifted by means of auxiliary voltages of different magnitude and different or equal auxiliary voltages in such a way that in turn the available measurement or detection range can be optimally utilized, so that a high resolution exists, which in turn allows an accurate measurement or detection.
- the first half-wave is acted upon by a first DC voltage level of the auxiliary voltage and the second half-wave with a second DC voltage level of the auxiliary voltage for the respective displacement. So here are different DC voltage levels in the auxiliary voltage with respect to the respective half-wave before, in addition, the polarity of the respective auxiliary voltage is taken into account.
- an auxiliary AC voltage in particular a square-wave voltage and / or a trapezoidal voltage
- the auxiliary AC voltage preferably has the same frequency as the AC voltage to be measured.
- the auxiliary AC voltage is in phase or 180 ° out of phase with the AC voltage.
- the alternating voltage is amplified or attenuated with respect to its original course, but in each case such that a more accurate measurement or detection in the measuring window becomes possible.
- the half-wave extends through the scaling over the entire measuring range or for the most part over the measuring range.
- the measuring range may have an upper and a lower measuring range limit, to which an alternating voltage-free safety zone is connected in each case. Accordingly, the voltage to be measured or detected should be in the measuring range and should not extend into the safety zones. Since the safety zones relate to an upper and a lower peak value of the alternating voltage, an upper and a lower safety zone result in the measuring window, which images a non-half-wave shifted period. If the half-waves are shifted in their reference level, only one peak is present in the associated half-cycle, which means that the number of safety zones can be reduced to one. This results in a further improvement in the utilization of the measurement or detection range.
- For measuring the AC voltage is preferably one with a
- a measurement or detection of the alternating voltage can preferably take place in order to determine the rotational speed of an electric motor or of a generator, in particular of a tachogenerator.
- the invention relates to a measuring circuit or detection circuit for measuring or detecting an alternating voltage, in which case the method mentioned above is used.
- FIG. 1 shows a circuit diagram of a measuring circuit for measuring / detecting a
- FIG. 2 shows an AC voltage to be measured / detected
- FIG. 3 shows a measured / detected alternating voltage in a measuring window
- FIG. 4 shows an exemplary embodiment of the measuring circuit shown in FIG. 1 by means of a microcontroller.
- FIG. 1 shows an electrical circuit 1 which serves to detect and / or measure an alternating voltage 2.
- the AC voltage 2 is provided by an AC voltage source 96.
- the circuit 1 has an AC voltage measuring device 21, with which the AC voltage 2 having a relatively high potential is directly displayed in the voltage value.
- the circuit 1 has a measured data acquisition 26, at which the alternating voltage 2 is made available at a reduced, lower potential in order to connect there, for example, a further processing.
- the arrangement according to the invention is suitable for providing a low-potential image of the AC voltage 2 at the measurement data acquisition 26 in a highly accurate manner in order to provide this image, for example, with electronics for further processing.
- the said electronics are rotational speed detection devices, that is, the alternating voltage 2 lying at a higher electrical potential (for example 220 V or 380 V) is reduced from its relatively high electrical potential to the aforementioned low-level image by means of the electrical circuit according to the invention reduced electrical potential, but this reduction is highly accurate, that is, at the measurement data acquisition 26 is a voltage signal available, which is due to the high accuracy, for example, suitable in a connected control circuit of an electrical appliance to serve as further processed size.
- a higher electrical potential for example 220 V or 380 V
- This may be, for example, a control loop of a speed control of a power tool, wherein for the realization of the mentioned, closed loop an actual value detection is necessary and for this actual value detection, the AC voltage 2 is not directly, but by means of the electrical circuit - to a lower potential - attenuated at the measured data acquisition 26 is provided.
- the AC voltage source 96 via a line 3 - a neutral conductor 97 - connected to a node 5, which leads via an electrical line 8 to a node 9.
- the node 9 is connected via an electrical line 10 to a positive pole 11 of a power supply 12, for example a battery, in connection.
- the AC voltage source 96 is further connected via a line 4 - a phase 98 - to a node 6.
- a resistor 23 is connected to the node 6 and to a node 24 to which a further electrical resistor 33 is further connected, which leads to a switching tongue 35 of a changeover relay 46.
- a cooperating with the switching tongue 35 switching contact 36 leads via a line 37 to the node 9.
- the node 24 is connected via an electrical line 25 to a terminal 27 of the measured data acquisition 26 in connection.
- a connection 28 of the measurement data acquisition 26 is connected via a line 29 to a node 30. This is connected via a line 31 with a negative terminal 32 of the
- a line 39 leads from node 30 to a switching contact 38 of the changeover relay 46.
- An electromagnet 40 of the changeover relay 46 has a coil which leads via lines 41 and 42 to a node 18 and to a terminal 44 of a clock 43.
- the clock has a terminal 45 which is connected to a node 16, wherein the two nodes 16 and 18 are connected via a line 17.
- the node 18 is connected to ground 19.
- a line 15 leads to a node 14, which is connected via a line 13 to the node 5.
- Parallel to the nodes 5 and 6 is the
- FIG. 2 illustrates the time course of a period 7 of the AC voltage 2.
- FIG. 2 shows a Cartesian coordinate system 47 with an abscissa 48 which represents the course of the time t and an ordinate 49, 5 of which a voltage U is assigned.
- a division of the period 7 into a first half period 51 and a second half period 52 is characterized by two vertical boundary lines 78 and 79.
- a constant reference level 50 is shown in the coordinate system 47.
- the reference level 50 is indicated by circular symbols 53.
- the circular symbols 53 in the first half period 51 appear as fully filled circular symbols 54; the circular symbols 53 in the second half-period 52 appear as circular symbols 55.
- About the reference level 50 runs the AC voltage 2 of the AC voltage source 96 ( Figure 1).
- the AC voltage 2 is sinusoidal and has a first half-wave
- the course of the alternating voltage 2 is characterized by square symbols 60, which, analogously to the marking of the reference level 50, in the first half-wave 58 as filled square symbols 61 and in the second half-wave 59 as unfilled square symbols 62
- the AC voltage 2 starts at the ordinate 49 at the reference level 50, is sinusoidal below the reference level 50 with an amplitude 63, and intersects the reference level 50 at the end of the first half-period 51 at a point of intersection 64 at the boundary line 78.
- the AC voltage 2 sinusoidally above the reference level 50 with an amplitude 65.
- the AC voltage 2 intersects the reference level 50 at the boundary line 79th
- FIG. 3 shows an alternating voltage 70, as present at the measured data acquisition 26, when the alternating voltage 2 from FIG. 2 is measured / detected by means of the measuring circuit 1.
- the AC voltage 70 is shown in a Cartesian coordinate system 110 with the abscissa 48, which represents the course of time t 35 and an ordinate 66, which is associated with a voltage U shown.
- she consists of a first half-wave 72 and a second half-wave 73, which run within a measuring window 103.
- the measuring window 103 has a limited measuring range 67, which has an upper measuring range limit 68 and a lower measuring range limit 69.
- a division of the period 7 into a first half period 74 and a second half period 75 is by two vertical
- the first half-wave 72 extends sinusoidally in the first half period 74 with an amplitude 80 below a reference level 71, which lies in the upper measuring range limit 68.
- the reference level 71 jumps to the lower measuring range limit 69.
- the alternating voltage 70 then runs sinusoidally in the second half-period 75 with an amplitude 81 above the lower measuring range limit 69.
- the reference level 71 and the alternating voltage 70 are analogous to FIG. 2 with circular symbols 77 and marked with square symbols 76.
- the amplitudes 63 and 65 of the alternating voltage 2 to be measured / detected may be greater or smaller than the measuring range 67 in terms of magnitude. In order to be able to use this optimally, the amplitudes 63 and 65 must be brought to an optimum display size by amplification or attenuation.
- the resistor 23 assumes the function of a voltage divider, as a result of which the amplitudes 63 and 65 are attenuated to the smaller amplitudes 80 and 81.
- the already weakened AC voltage 2 is subjected to an auxiliary voltage 99 of the voltage source 12 as a function of its phase position about the reference level 50.
- the changeover relay 46 is connected in the first half-period 51 such that the switching tongue 35 is connected to the switching contact 36 and thus the AC voltage 2 is acted upon by a positive DC voltage level of the auxiliary voltage 99 from the positive pole 11 of the power supply 12. This results in a shift of the reference level 50 and thus the first half-wave 58 in the positive direction with respect to the ordinate 49.
- the changeover relay 46 is connected such that the switching tongue 35 with the Switching contact 38 is connected and thus the AC voltage 2 with a negative DC voltage level of the auxiliary voltage 99 from the negative terminal 32 of the power supply 12 is applied. This results in a negative shift of the reference level 50 and thus the second half-wave 59 with respect to the ordinate 49.
- the changeover relay 46 is controlled by a clock 43.
- the clock generator 43 provides a square-wave voltage 104, the edges of which run synchronously with reference level passages of the alternating voltage 2.
- an auxiliary AC voltage is generated by the changeover relay 46, which is 180 ° out of phase with the AC voltage 2. This makes it possible to shift the AC voltage 2 as a function of its phase position in the measurement window 103.
- the amount of displacement about the original reference level 50 is determined by means of the resistor 33.
- an upper safety zone 85 and a lower safety zone 84 are provided.
- the security zones 84 and 85 appear as AC-free regions 105 and 106. They are located between two peak values 82 and 83 of the half-waves 72 and 73 and the corresponding measurement range limits 68 and 69.
- this procedure makes it possible to evaluate the AC voltage 2 of the AC voltage source 96 in the measurement data acquisition 26, which provides a limited measurement range 67 and at the same time allows each half wave 72 and 73 to be evaluated over the entire measurement range 67 with a correspondingly high measurement resolution and, if necessary, digitized. This leads to highly accurate measurement results.
- this measurement makes it possible to dispense with a further safety zone which would result if the period of the AC voltage 2 were represented at a constant reference level in the measuring area 67, since both a lower safety zone 84 and an upper safety zone 85 were used simultaneously and not half-periodically would have to be considered.
- 4 shows an exemplary implementation of the method according to the invention with a microcontroller 86.
- the AC voltage source 96 is connected on one side by means of the electrical line 3 - the neutral conductor 97 - to the node 5.
- the node 5 is also connected to the positive pole 11 of the power supply 12 in connection.
- a further line 87 which connects the microcontroller 86 to the positive pole 11 of the power supply 12 and thereby supplies the microcontroller 86 with working voltage.
- the power supply 12 also has the negative terminal 32, which is connected to a node 88 and thus to the ground 19.
- the microcontroller 86 is also connected via a line 89 to the node 88 and thus to the ground 19 in connection, so that a power supply circuit from the power supply 12 to the microcontroller 86 is ensured.
- the second line 4 - the phase 98 - of the AC voltage source 96 is connected to the node 6.
- an electrical line 107 runs through a resistor 90 into a digital synchronization input 91.
- the microcontroller 86 generates the auxiliary voltage 99 at a digital leveling output 92, which is reduced at a resistor 93.
- the AC voltage 2 of the AC voltage source 96 passes through a resistor 94, which scales the amplitudes 63 and 65 of the AC voltage 2.
- the scaled AC voltage 2 from the resistor 94 is applied to the reduced auxiliary voltage 99 from the resistor 93 and passed via a line 108 in an analog voltage measurement input 109 to be evaluated there.
- the method is particularly suitable for measuring circuits which are galvanically connected to one pole of the voltage to be measured.
- components can be saved compared with conventional measuring methods, as a result of which the power consumption of the measuring circuit can be greatly reduced. This results in the possibility to carry out the process with a simple and economical power supply.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
Abstract
Description
Beschreibung description
Titel Verfahren zum Messen einer Wechselspannung sowie entsprechende MessschaltungTitle Method for measuring an alternating voltage and corresponding measuring circuit
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen einer Wechselspannung, die - je Periode - um ein Bezugsniveau wechselnd, eine erste Halbwelle und eine zweite Halbwelle aufweist.The invention relates to a method for measuring an alternating voltage, which - per period - by a reference level changing, a first half-wave and a second half-wave has.
Stand der TechnikState of the art
Bei modernen Elektrogeräten oder Elektrowerkzeugen wird zumeist eine Elektronik verwendet, um eine Regelung, eine Leistungssteigerung, eine Schutzfunktion und/oder eine Zusatzfunktion zu realisieren. Hierbei werden häufig MikroController eingesetzt, mit dessen Hilfe diese Zusatzfunktionen durchgeführt werden können. Für die Durchführung dieser Zusatzfunktionen ist es oftmals erforderlich, bestimmte elektrische Größen als Eingangsgrößen für die Elektronik zu erfassen. So erfordert beispielsweise die Drehzahlregelung in einem Elektrogerät einen geschlossenen Regelkreis, der eine Istwerterfassung der Drehzahl benötigt. Weist das erwähnte Elektrogerät beispielsweise einen Reihenschlussmotor auf, so kann für den geschlossenen Regelkreis die Netz-, Anker- und/oder Leistungsbauelementspannung erfasst werden, um daraus die Drehzahl zu bestimmen. Es ist bekannt, derartig Größen analog aufzubreiten und anschließend zu digitalisieren, um sie der Elektronik, insbesondere dem MikroController, zuzuführen.In modern electrical appliances or power tools electronics is usually used to implement a control, an increase in performance, a protective function and / or an additional function. In this case, microcontrollers are often used, with the help of these additional functions can be performed. For the implementation of these additional functions, it is often necessary to detect certain electrical variables as input variables for the electronics. For example, the speed control in an electrical appliance requires a closed loop, which requires an actual value detection of the speed. If the mentioned electrical appliance has, for example, a series-wound motor, the mains, armature and / or power component voltage can be detected for the closed control loop in order to determine the rotational speed therefrom. It is known to spread such quantities in analog fashion and then digitize them in order to supply them to the electronics, in particular the microcontroller.
Die vorstehend erwähnten Beispiele erfordern mindestens eine Wechselspannungserfassung, die nach den bekannten Ausführungsformen einen entsprechenden Aufwand mit sich bringen und für ein möglichst genaues Messergebnis beziehungsweise Erfassungsergebnis eine nicht unerhebliche Anzahl von Bauteilen erfordern. Im Zuge dieser Anmeldung wird unter „Messen" verstanden, dass ein tatsächlicher Spannungswert ermittelt wird. Unter „Erfassen" wird verstanden, dass ein ermittelter Spannungswert nicht unmittelbar in seiner Größe abgelesen oder zur Verfügung gestellt wird, sondern vielmehr vorbereitet wird, um ihn beispielsweise einer weitergehenden Verarbeitungsstufe zuzuführen. In beiden Fällen ist es erforderlich, ihn mit einer möglichst großen Genauigkeit wiedergeben zu können, damit die Messung und/oder die anschließende Weiterverarbeitung im Wesentlichen fehlerfrei und abweichungsfrei durchgeführt werden kann. Insofern wird unter dem Begriff „Messbereich" auch immer der Begriff „Erfassungsbereich" verstanden und umgekehrt.The examples mentioned above require at least one AC voltage detection, which, according to the known embodiments, entail a corresponding expense and require a not inconsiderable number of components for the most accurate measurement result or detection result. In the course of this application, "measuring" means that an actual voltage value is determined. "Detecting" means that a determined voltage value is not directly read or made available in its size, but rather is prepared, for example, for one supply advanced processing stage. In both cases, it is necessary to be able to reproduce it with the greatest possible accuracy, so that the measurement and / or the subsequent further processing can be carried out substantially error-free and without deviations. In this respect, the term "measuring range" always means the term "detection range" and vice versa.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem zum Messen oder Erfassen der Wechselspannung vorgesehen ist, dass für das innerhalb ein und desselben Messfensters in einem Messbereich erfolgende Messen/Erfassen der beiden Halbwellen mindestens eine davon mittels einer in der zugehörigen Halbperiode wirkenden Hilfsspannung verschoben wird, lässt sich mit wenig Aufwand ein relativ genaues Mess- beziehungsweise Erfassungsergebnis realisieren. Durch die Halbwellenverschiebung kann für jede der beiden Halbwellen der volle Messbereich beziehungsweise Erfassungsbereich verwendet werden, was eine entsprechend große Auflösung ermöglicht und daher zu einem genauen Ergebnis führt. Es ist möglich, das Messfenster beziehungsweise Erfassungsfenster derart zu positionieren, dass eine der beiden Halbwellen ohne Verschiebung das Messfenster im Wesentlichen bezüglich der Amplitude ausfüllt und die andere der beiden Halbwellen dann derart verschoben wird, dass sie ebenfalls das Messfenster im Wesentlichen bezüglich der Amplitude ausfüllt. Alternativ ist es selbstverständlich auch möglich, dass beide Halbwellen der Wechselspannung mittels entsprechend betragsmäßig unterschiedlich großen Hilfsspannungen und in der Polarität unterschiedlichen oder gleichen Hilfsspannungen verschoben werden, derart, dass wiederum der zur Verfügung stehende Mess- beziehungsweise Erfassungsbereich optimal genutzt werden kann, sodass eine hohe Auflösung besteht, die wiederum eine genaue Messung beziehungsweise Erfassung zulässt. Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste Halbwelle mit einem ersten Gleichspannungsniveau der Hilfsspannung und die zweite Halbwelle mit einem zweiten Gleichspannungsniveau der Hilfsspannung zum jeweiligen Verschieben beaufschlagt wird. Hier liegen also unterschiedliche Gleichspannungsniveaus bei der Hilfsspannung in Bezug auf die jeweilige Halbwelle vor, wobei zusätzlich die Polarität der jeweiligen Hilfsspannung zu berücksichtigen ist.Due to the method according to the invention, in which it is provided for measuring or detecting the alternating voltage that at least one of them is displaced by means of an auxiliary voltage acting in the associated half-cycle for the measurement / detection of the two half-waves within one measuring range within the same measuring window, it is possible to shift realize a relatively accurate measurement or detection result with little effort. Due to the half-wave shift, the full measuring range or detection range can be used for each of the two half-waves, which enables a correspondingly high resolution and therefore leads to an accurate result. It is possible to position the measurement window or acquisition window in such a way that one of the two half waves without displacement substantially fills the measurement window with respect to the amplitude and the other of the two half waves is then shifted in such a way that it also substantially fills the measurement window with respect to the amplitude. Alternatively, it is of course also possible for both half-waves of the alternating voltage to be shifted by means of auxiliary voltages of different magnitude and different or equal auxiliary voltages in such a way that in turn the available measurement or detection range can be optimally utilized, so that a high resolution exists, which in turn allows an accurate measurement or detection. According to a development of the invention it is provided that the first half-wave is acted upon by a first DC voltage level of the auxiliary voltage and the second half-wave with a second DC voltage level of the auxiliary voltage for the respective displacement. So here are different DC voltage levels in the auxiliary voltage with respect to the respective half-wave before, in addition, the polarity of the respective auxiliary voltage is taken into account.
Es ist vorteilhaft, wenn als Hilfsspannung eine Hilfswechselspannung, insbesondere eine Rechteckspannung und/oder eine Trapezspannung, verwendet wird. Dabei weist die Hilfswechselspannung vorzugsweise die gleiche Frequenz wie die zu messende Wechselspannung auf. Zusätzlich kann beachtet werden, dass die Hilfswechselspannung phasengleich oder um 180° phasenverschoben zur Wechselspannung verläuft. Durch die vorstehenden Maßnahmen wechselt das Gleichspannungsniveau der Hilfsspannung im Rhythmus der Halbperioden der Wechselspannung, sodass die jeweilige Halbwelle der Wechselspannung stets derart in der Amplitude verschoben wird, dass eine möglichst genaue Messung beziehungsweise Erfassung innerhalb des Messbereichs beziehungsweise Erfassungsbereichs zur Verfügung steht.It is advantageous if an auxiliary AC voltage, in particular a square-wave voltage and / or a trapezoidal voltage, is used as the auxiliary voltage. In this case, the auxiliary AC voltage preferably has the same frequency as the AC voltage to be measured. In addition, it can be noted that the auxiliary AC voltage is in phase or 180 ° out of phase with the AC voltage. As a result of the above measures, the DC voltage level of the auxiliary voltage changes in the rhythm of the half periods of the AC voltage, so that the respective half-cycle of the AC voltage is always shifted in amplitude such that the most accurate possible measurement or detection within the measuring range or detection range is available.
Es ist vorteilhaft, wenn mindestens eine der beiden Halbwellen durch Verstärkung oder Abschwächung innerhalb des Mess- beziehungsweise Erfassungsbereichs skaliert wird. Hierbei wird also die Wechselspannung gegenüber ihrem ursprünglichen Verlauf verstärkt oder abgeschwächt, jedoch jeweils derart, dass eine genauere Messung beziehungsweise Erfassung in dem Messfenster möglich wird.It is advantageous if at least one of the two half-waves is scaled by amplification or attenuation within the measurement or detection range. In this case, therefore, the alternating voltage is amplified or attenuated with respect to its original course, but in each case such that a more accurate measurement or detection in the measuring window becomes possible.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren ist ferner von Bedeutung, dass sich die Halbwelle durch das Skalieren über den gesamten Messbereich oder größtenteils über den Messbereich erstreckt. Je größer die Halbwelle innerhalb des Mess- beziehungsweise Erfassungsbereichs ist, desto besser können Details erfasst und desto genauer kann das Ergebnis bestimmt werden. Dabei kann von Bedeutung sein, dass der Messbereich eine obere und eine untere Messbereichsgrenze aufweist, an die sich jeweils eine wechselspannungsfreie Sicherheitszone anschließt. Die zu messende beziehungsweise zu erfassende Spannung soll demzufolge im Messbereich liegen und sich nicht bis in die Sicherheitszonen erstrecken. Da sich die Sicherheitszonen auf einen oberen und einen unteren Spitzenwert der Wechselspannung beziehen, ergibt sich in dem Messfenster, das eine nicht halbwellenweise verschobene Periode abbildet, eine obere und eine untere Sicherheitszone. Werden die Halbwellen in ihrem Bezugsniveau verschoben, ist in der zugehörigen Halbperiode nur ein Spitzenwert vorhanden, weshalb die Anzahl der Sicherheitszonen auf eine reduziert werden kann. Daraus ergibt sich eine weitere Verbesserung in der Ausnutzung des Mess- beziehungsweise Erfassungsbereichs.In the case of the method according to the invention, it is also important that the half-wave extends through the scaling over the entire measuring range or for the most part over the measuring range. The larger the half-wave within the measuring or detection range, the better details can be detected and the more accurate the result can be determined. It may be important here for the measuring range to have an upper and a lower measuring range limit, to which an alternating voltage-free safety zone is connected in each case. Accordingly, the voltage to be measured or detected should be in the measuring range and should not extend into the safety zones. Since the safety zones relate to an upper and a lower peak value of the alternating voltage, an upper and a lower safety zone result in the measuring window, which images a non-half-wave shifted period. If the half-waves are shifted in their reference level, only one peak is present in the associated half-cycle, which means that the number of safety zones can be reduced to one. This results in a further improvement in the utilization of the measurement or detection range.
Für das Messen der Wechselspannung ist vorzugsweise eine mit einerFor measuring the AC voltage is preferably one with a
Auflösung erfolgende Digitalisierung vorgesehen. Die Wechselspannung wird demzufolge mit der Auflösung zur Digitalisierung abgetastet. Insbesondere ist eine konstante Auflösung vorgesehen.Resolution digitization planned. The AC voltage is therefore sampled at the resolution for digitization. In particular, a constant resolution is provided.
Mittels des erfindungsgemäßen Vorgehens kann bevorzugt eine Messung beziehungsweise Erfassung der Wechselspannung erfolgen, um die Drehzahl eines Elektromotors oder eines Generators, insbesondere eines Tachogenerators, zu bestimmen.By means of the procedure according to the invention, a measurement or detection of the alternating voltage can preferably take place in order to determine the rotational speed of an electric motor or of a generator, in particular of a tachogenerator.
Schließlich betrifft die Erfindung eine Messschaltung beziehungsweise Erfassungsschaltung zur Messung beziehungsweise Erfassung einer Wechselspannung, wobei dabei das vorstehend erwähnte Verfahren eingesetzt wird.Finally, the invention relates to a measuring circuit or detection circuit for measuring or detecting an alternating voltage, in which case the method mentioned above is used.
Die Zeichnungen veranschaulichen die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels, und zwar zeigt:The drawings illustrate the invention with reference to an embodiment, in which:
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Figur 1 ein Schaltbild einer Messschaltung zur Messung/Erfassung einerBrief description of the drawings 1 shows a circuit diagram of a measuring circuit for measuring / detecting a
Wechselspannung,AC voltage,
Figur 2 eine zu messende/erfassende Wechselspannung,FIG. 2 shows an AC voltage to be measured / detected;
Figur 3 eine gemessene/erfasste Wechselspannung in einem Messfenster,FIG. 3 shows a measured / detected alternating voltage in a measuring window,
Figur 4 ein Ausführungsbeispiel der in Figur 1 gezeigten Messschaltung mittels eines MikroControllers.FIG. 4 shows an exemplary embodiment of the measuring circuit shown in FIG. 1 by means of a microcontroller.
Ausführungsform(en) der ErfindungEmbodiment (s) of the invention
Die Figur 1 zeigt eine elektrische Schaltung 1 , die zur Erfassung und/oder Messung einer Wechselspannung 2 dient. Die Wechselspannung 2 wird von einer Wechselspannungsquelle 96 zur Verfügung gestellt. Die Schaltung 1 weist eine Wechselspannungsmessvorrichtung 21 auf, mit der die ein relativ hohes Potential aufweisende Wechselspannung 2 im Spannungswert direkt angezeigt wird. Ferner verfügt die Schaltung 1 über eine Messdatenerfassung 26, an der die Wechselspannung 2 auf einem herabgesetzten, niedrigeren Potential zur Verfügung gestellt wird, um dort beispielsweise eine Weiterverarbeitung anzuschließen. Insbesondere eignet sich die erfindungsgemäße Anordnung dazu, an der Messdatenerfassung 26 hochgenau ein auf niedrigerem Potential liegendes Abbild der Wechselspannung 2 zur Verfügung zu stellen, um dieses Abbild beispielsweise einer Elektronik für eine Weiterverarbeitung zur Verfügung zu stellen. Beispielsweise handelt es sich bei der genannten Elektronik um eine Drehzahlerfassungseinrichtung, das heißt, die auf höherem elektrischen Potential (zum Beispiel 220 V oder 380 V) liegende Wechselspannung 2 wird mittels der erfindungsgemäßen elektrischen Schaltung von ihrem relativ hohen elektrischen Potential auf das erwähnte Abbild mit niedrigem elektrischen Potential herabgesetzt, wobei diese Herabsetzung jedoch hochgenau ist, das heißt, an der Messdatenerfassung 26 steht ein Spannungssignal zur Verfügung, das aufgrund der hohen Genauigkeit beispielsweise geeignet ist in einem angeschlossenen Regelkreis eines Elektrogeräts als weiter zu verarbeitende Größe zu dienen. Hierbei kann es sich beispielsweise um einen Regelkreis einer Drehzahlregelung eines Elektrowerkzeugs handeln, wobei für die Realisierung des erwähnten, geschlossenen Regelkreises eine Istwerterfassung nötig ist und für diese Istwerterfassung die Wechselspannung 2 nicht direkt, sondern mittels der elektrischen Schaltung - auf niedrigeres Potential - abgeschwächt an der Messdatenerfassung 26 zur Verfügung gestellt wird.FIG. 1 shows an electrical circuit 1 which serves to detect and / or measure an alternating voltage 2. The AC voltage 2 is provided by an AC voltage source 96. The circuit 1 has an AC voltage measuring device 21, with which the AC voltage 2 having a relatively high potential is directly displayed in the voltage value. Furthermore, the circuit 1 has a measured data acquisition 26, at which the alternating voltage 2 is made available at a reduced, lower potential in order to connect there, for example, a further processing. In particular, the arrangement according to the invention is suitable for providing a low-potential image of the AC voltage 2 at the measurement data acquisition 26 in a highly accurate manner in order to provide this image, for example, with electronics for further processing. By way of example, the said electronics are rotational speed detection devices, that is, the alternating voltage 2 lying at a higher electrical potential (for example 220 V or 380 V) is reduced from its relatively high electrical potential to the aforementioned low-level image by means of the electrical circuit according to the invention reduced electrical potential, but this reduction is highly accurate, that is, at the measurement data acquisition 26 is a voltage signal available, which is due to the high accuracy, for example, suitable in a connected control circuit of an electrical appliance to serve as further processed size. This may be, for example, a control loop of a speed control of a power tool, wherein for the realization of the mentioned, closed loop an actual value detection is necessary and for this actual value detection, the AC voltage 2 is not directly, but by means of the electrical circuit - to a lower potential - attenuated at the measured data acquisition 26 is provided.
Gemäß Figur 1 ist die Wechselspannungsquelle 96 über eine Leitung 3 - einem Nulleiter 97 - mit einem Knotenpunkt 5 verbunden, der über eine elektrische Leitung 8 zu einem Knotenpunkt 9 führt. Der Knotenpunkt 9 steht über eine elektrische Leitung 10 mit einem Pluspol 11 einer Spannungsversorgung 12, beispielsweise einer Batterie, in Verbindung. Die Wechselspannungsquelle 96 ist ferner über eine Leitung 4 - einer Phase 98 - mit einem Knotenpunkt 6 verbunden. Ein Widerstand 23 ist an den Knotenpunkt 6 und an einen Knotenpunkt 24 angeschlossen, an den ferner ein weiterer elektrischer Widerstand 33 angeschlossen ist, der zu einer Schaltzunge 35 eines Wechselschaltrelais 46 führt. Ein mit der Schaltzunge 35 zusammenwirkender Schaltkontakt 36 führt über eine Leitung 37 zum Knotenpunkt 9. Der Knotenpunkt 24 steht über eine elektrische Leitung 25 mit einem Anschluss 27 der Messdatenerfassung 26 in Verbindung. Ein Anschluss 28 der Messdatenerfassung 26 ist über eine Leitung 29 mit einem Knotenpunkt 30 verbunden. Dieser steht über eine Leitung 31 mit einem Minuspol 32 derAccording to Figure 1, the AC voltage source 96 via a line 3 - a neutral conductor 97 - connected to a node 5, which leads via an electrical line 8 to a node 9. The node 9 is connected via an electrical line 10 to a positive pole 11 of a power supply 12, for example a battery, in connection. The AC voltage source 96 is further connected via a line 4 - a phase 98 - to a node 6. A resistor 23 is connected to the node 6 and to a node 24 to which a further electrical resistor 33 is further connected, which leads to a switching tongue 35 of a changeover relay 46. A cooperating with the switching tongue 35 switching contact 36 leads via a line 37 to the node 9. The node 24 is connected via an electrical line 25 to a terminal 27 of the measured data acquisition 26 in connection. A connection 28 of the measurement data acquisition 26 is connected via a line 29 to a node 30. This is connected via a line 31 with a negative terminal 32 of the
Spannungsversorgung 12 in Verbindung. Eine Leitung 39 führt vom Knotenpunkt 30 zu einem Schaltkontakt 38 des Wechselschaltrelais 46. Ein Elektromagnet 40 des Wechselschaltrelais 46 weist eine Spule auf, die über Leitungen 41 und 42 zu einem Knotenpunkt 18 beziehungsweise zu einem Anschluss 44 eines Taktgebers 43 führt. Der Taktgeber weist einen Anschluss 45 auf, der an einen Knotenpunkt 16 angeschlossen ist, wobei die beiden Knotenpunkte 16 und 18 über eine Leitung 17 in Verbindung stehen. Der Knotenpunkt 18 ist an Masse 19 angeschlossen. Vom Knotenpunkt 16 führt eine Leitung 15 zu einem Knotenpunkt 14, der über eine Leitung 13 mit dem Knotenpunkt 5 verbunden ist. Parallel zu den Knotenpunkten 5 und 6 liegt diePower supply 12 in conjunction. A line 39 leads from node 30 to a switching contact 38 of the changeover relay 46. An electromagnet 40 of the changeover relay 46 has a coil which leads via lines 41 and 42 to a node 18 and to a terminal 44 of a clock 43. The clock has a terminal 45 which is connected to a node 16, wherein the two nodes 16 and 18 are connected via a line 17. The node 18 is connected to ground 19. From the node 16, a line 15 leads to a node 14, which is connected via a line 13 to the node 5. Parallel to the nodes 5 and 6 is the
Wechselspannungsmessvorrichtung 21 zur unmittelbaren Erfassung der Wechselspannung 2. Im Einzelnen ist hierzu der Knotenpunkt 6 über eine Leitung 20 mit einem Anschluss 100 und der Knotenpunkt 14 über eine Leitung 22 mit einem Anschluss 101 der Wechselspannungsmessvorrichtung 21 verbunden. Die Figur 2 verdeutlicht den zeitlichen Verlauf einer Periode 7 der Wechselspannung 2. Die Figur 2 zeigt ein kartesisches Koordinatensystem 47 mit einer Abszisse 48, die den Verlauf der Zeit t wiedergibt, und eine Ordinate 49, 5 der eine Spannung U zugeordnet ist. Eine Teilung der Periode 7 in eine erste Halbperiode 51 und eine zweite Halbperiode 52 ist durch zwei vertikale Begrenzungslinien 78 und 79 gekennzeichnet. In dem Koordinatensystem 47 ist ein konstantes Bezugsniveau 50 dargestellt. Das Bezugsniveau 50 ist durch kreisförmige Symbole 53 gekennzeichnet. Die kreisförmigen Symbole 53 in der io ersten Halbperiode 51 erscheinen als vollständig ausgefüllte kreisförmige Symbole 54; die kreisförmigen Symbole 53 in der zweiten Halbperiode 52 erscheinen als kreisringförmige Symbole 55. Um das Bezugsniveau 50 verläuft die Wechselspannung 2 der Wechselspannungsquelle 96 (Figur 1 ). Die Wechselspannung 2 ist sinusförmig ausgebildet und weist eine erste HalbwelleFor this purpose, the node 6 is connected via a line 20 to a terminal 100 and the node 14 via a line 22 to a terminal 101 of the AC voltage measuring device 21. FIG. 2 illustrates the time course of a period 7 of the AC voltage 2. FIG. 2 shows a Cartesian coordinate system 47 with an abscissa 48 which represents the course of the time t and an ordinate 49, 5 of which a voltage U is assigned. A division of the period 7 into a first half period 51 and a second half period 52 is characterized by two vertical boundary lines 78 and 79. In the coordinate system 47, a constant reference level 50 is shown. The reference level 50 is indicated by circular symbols 53. The circular symbols 53 in the first half period 51 appear as fully filled circular symbols 54; the circular symbols 53 in the second half-period 52 appear as circular symbols 55. About the reference level 50 runs the AC voltage 2 of the AC voltage source 96 (Figure 1). The AC voltage 2 is sinusoidal and has a first half-wave
15 58 in der ersten Halbperiode 51 und eine zweite Halbwelle 59 in der zweiten Halbperiode 52 auf. Der Verlauf der Wechselspannung 2 ist durch quadratische Symbole 60 gekennzeichnet, die, analog zur Kennzeichnung des Bezugsniveaus 50, in der ersten Halbwelle 58 als ausgefüllte quadratische Symbole 61 und in der zweiten Halbwelle 59 als nicht ausgefüllte quadratische Symbole 6215 58 in the first half period 51 and a second half wave 59 in the second half period 52 on. The course of the alternating voltage 2 is characterized by square symbols 60, which, analogously to the marking of the reference level 50, in the first half-wave 58 as filled square symbols 61 and in the second half-wave 59 as unfilled square symbols 62
20 ausgeführt sind.20 are executed.
Die Wechselspannung 2 beginnt an der Ordinate 49 im Bezugsniveau 50, verläuft sinusförmig unterhalb des Bezugsniveaus 50 mit einer Amplitude 63 und schneidet das Bezugsniveau 50 am Ende der ersten Halbperiode 51 in einem 25 Schnittpunkt 64 an der Begrenzungslinie 78. In der zweiten, stetig daran anschließenden Halbperiode 52 verläuft die Wechselspannung 2 sinusförmig oberhalb des Bezugsniveaus 50 mit einer Amplitude 65. Am Ende der zweiten Halbperiode 52 schneidet die Wechselspannung 2 das Bezugsniveau 50 an der Begrenzungslinie 79.The AC voltage 2 starts at the ordinate 49 at the reference level 50, is sinusoidal below the reference level 50 with an amplitude 63, and intersects the reference level 50 at the end of the first half-period 51 at a point of intersection 64 at the boundary line 78. In the second, continuously adjacent one Half-cycle 52, the AC voltage 2 sinusoidally above the reference level 50 with an amplitude 65. At the end of the second half-period 52, the AC voltage 2 intersects the reference level 50 at the boundary line 79th
3030
Die Figur 3 zeigt eine Wechselspannung 70, wie sie an der Messdatenerfassung 26 vorliegt, wenn die Wechselspannung 2 aus Figur 2 mittels der Messschaltung 1 gemessen/erfasst wird. Die Wechselspannung 70 ist in einem kartesischen Koordinatensystem 110 mit der Abszisse 48, die den Verlauf der Zeit t wiedergibt 35 und einer Ordinate 66, der eine Spannung U zugeordnet ist, dargestellt. Sie besteht aus einer ersten Halbwelle 72 und einer zweiten Halbwelle 73, die innerhalb eines Messfensters 103 verlaufen. Das Messfenster 103 hat einen begrenzten Messbereich 67, der eine obere Messbereichsgrenze 68 und eine untere Messbereichsgrenze 69 aufweist. Eine Teilung der Periode 7 in eine erste Halbperiode 74 und eine zweite Halbperiode 75 ist durch zwei vertikaleFIG. 3 shows an alternating voltage 70, as present at the measured data acquisition 26, when the alternating voltage 2 from FIG. 2 is measured / detected by means of the measuring circuit 1. The AC voltage 70 is shown in a Cartesian coordinate system 110 with the abscissa 48, which represents the course of time t 35 and an ordinate 66, which is associated with a voltage U shown. she consists of a first half-wave 72 and a second half-wave 73, which run within a measuring window 103. The measuring window 103 has a limited measuring range 67, which has an upper measuring range limit 68 and a lower measuring range limit 69. A division of the period 7 into a first half period 74 and a second half period 75 is by two vertical
Begrenzungslinien 78 und 79 gekennzeichnet. Die erste Halbwelle 72 verläuft in der ersten Halbperiode 74 mit einer Amplitude 80 sinusförmig unterhalb eines Bezugsniveaus 71 , das in der oberen Messbereichsgrenze 68 liegt. An der Begrenzungslinie 78 springt das Bezugsniveau 71 auf die untere Messbereichsgrenze 69. Die Wechselspannung 70 verläuft dann in der zweiten Halbperiode 75 mit einer Amplitude 81 sinusförmig oberhalb der unteren Messbereichsgrenze 69. Das Bezugsniveau 71 und die Wechselspannung 70 sind analog zu Figur 2 mit kreisförmigen Symbolen 77 und mit quadratischen Symbolen 76 gekennzeichnet.Boundary lines 78 and 79 marked. The first half-wave 72 extends sinusoidally in the first half period 74 with an amplitude 80 below a reference level 71, which lies in the upper measuring range limit 68. At the boundary line 78, the reference level 71 jumps to the lower measuring range limit 69. The alternating voltage 70 then runs sinusoidally in the second half-period 75 with an amplitude 81 above the lower measuring range limit 69. The reference level 71 and the alternating voltage 70 are analogous to FIG. 2 with circular symbols 77 and marked with square symbols 76.
Die Amplituden 63 und 65 der zu messenden/erfassenden Wechselspannung 2 können betragsmäßig größer oder kleiner sein als der Messbereich 67. Um diesen optimal nutzen zu können, müssen die Amplituden 63 und 65 durch Verstärkung oder Abschwächung auf eine optimale Darstellungsgröße gebracht werden. In dem Anwendungsbeispiel aus Figur 1 übernimmt der Widerstand 23 die Aufgabe eines Spannungsteilers, wodurch die Amplituden 63 und 65 auf die kleineren Amplituden 80 und 81 abgeschwächt werden.The amplitudes 63 and 65 of the alternating voltage 2 to be measured / detected may be greater or smaller than the measuring range 67 in terms of magnitude. In order to be able to use this optimally, the amplitudes 63 and 65 must be brought to an optimum display size by amplification or attenuation. In the example of use from FIG. 1, the resistor 23 assumes the function of a voltage divider, as a result of which the amplitudes 63 and 65 are attenuated to the smaller amplitudes 80 and 81.
Um das Bezugsniveau 50 halbwellenweise in die obere Messbereichsgrenze 68 und in die untere Messbereichsgrenze 69 legen zu können, wird die bereits abgeschwächte Wechselspannung 2, in Abhängigkeit ihrer Phasenlage um das Bezugsniveau 50, mit einer Hilfsspannung 99 der Spannungsquelle 12 beaufschlagt. Zu diesem Zweck ist das Wechselschaltrelais 46 in der ersten Halbperiode 51 derart geschaltet, dass die Schaltzunge 35 mit dem Schaltkontakt 36 verbunden ist und somit die Wechselspannung 2 mit einem positiven Gleichspannungsniveau der Hilfsspannung 99 aus dem Pluspol 11 der Spannungsversorgung 12 beaufschlagt. Daraus ergibt sich eine Verschiebung des Bezugsniveaus 50 und damit der ersten Halbwelle 58 in positiver Richtung bezüglich der Ordinate 49. In der zweiten Halbperiode 52 ist das Wechselschaltrelais 46 derart geschaltet, dass die Schaltzunge 35 mit dem Schaltkontakt 38 verbunden ist und somit die Wechselspannung 2 mit einem negativen Gleichspannungsniveau der Hilfsspannung 99 aus dem Minuspol 32 der Spannungsversorgung 12 beaufschlagt. Daraus ergibt sich eine negative Verschiebung des Bezugsniveaus 50 und damit der zweiten Halbwelle 59 bezüglich der Ordinate 49. Um die abwechselnd positive oder negative Hilfsspannung mittels des Wechselschaltrelais 46 realisieren zu können, wird das Wechselschaltrelais 46 über einen Taktgeber 43 gesteuert. Der Taktgeber 43 stellt eine Rechteckspannung 104 zur Verfügung, deren Flanken mit Bezugsniveaudurchgängen der Wechselspannung 2 synchron verlaufen. Auf diese Weise wird eine Hilfswechselspannung durch das Wechselschaltrelais 46 erzeugt, die 180° phasenverschoben zur Wechselspannung 2 verläuft. Dadurch wird ermöglicht, die Wechselspannung 2 in Abhängigkeit ihrer Phasenlage in das Messfenster 103 zu verschieben. Der Betrag der Verschiebung um das ursprüngliche Bezugsniveau 50 herum ist mittels des Widerstands 33 bestimmt.In order to be able to apply the reference level 50 half-wave into the upper measuring range limit 68 and into the lower measuring range limit 69, the already weakened AC voltage 2 is subjected to an auxiliary voltage 99 of the voltage source 12 as a function of its phase position about the reference level 50. For this purpose, the changeover relay 46 is connected in the first half-period 51 such that the switching tongue 35 is connected to the switching contact 36 and thus the AC voltage 2 is acted upon by a positive DC voltage level of the auxiliary voltage 99 from the positive pole 11 of the power supply 12. This results in a shift of the reference level 50 and thus the first half-wave 58 in the positive direction with respect to the ordinate 49. In the second half-cycle 52, the changeover relay 46 is connected such that the switching tongue 35 with the Switching contact 38 is connected and thus the AC voltage 2 with a negative DC voltage level of the auxiliary voltage 99 from the negative terminal 32 of the power supply 12 is applied. This results in a negative shift of the reference level 50 and thus the second half-wave 59 with respect to the ordinate 49. In order to realize the alternately positive or negative auxiliary voltage by means of the changeover relay 46, the changeover relay 46 is controlled by a clock 43. The clock generator 43 provides a square-wave voltage 104, the edges of which run synchronously with reference level passages of the alternating voltage 2. In this way, an auxiliary AC voltage is generated by the changeover relay 46, which is 180 ° out of phase with the AC voltage 2. This makes it possible to shift the AC voltage 2 as a function of its phase position in the measurement window 103. The amount of displacement about the original reference level 50 is determined by means of the resistor 33.
Um Fehlmessungen durch Schwankungen der Amplituden 80 und 81 vorzubeugen, sind eine obere Sicherheitszone 85 und eine untere Sicherheitszone 84 vorgesehen. Die Sicherheitszonen 84 und 85 erscheinen als wechselspannungsfreie Bereiche 105 und 106. Sie liegen zwischen zwei Spitzenwerten 82 und 83 der Halbwellen 72 und 73 und den entsprechenden Messbereichsgrenzen 68 und 69.In order to prevent erroneous measurements due to fluctuations in the amplitudes 80 and 81, an upper safety zone 85 and a lower safety zone 84 are provided. The security zones 84 and 85 appear as AC-free regions 105 and 106. They are located between two peak values 82 and 83 of the half-waves 72 and 73 and the corresponding measurement range limits 68 and 69.
Zusammenfassend ermöglicht diese Vorgehensweise die Wechselspannung 2 der Wechselspannungsquelle 96 in der Messdatenerfassung 26 auszuwerten, die einen eingeschränkten Messbereich 67 zur Verfügung stellt und erlaubt gleichzeitig jede Halbwelle 72 und 73 über den gesamten Messbereich 67 mit einer entsprechend hohen Messauflösung auszuwerten und gegebenenfalls zu digitalisieren. Dies führt zu hochgenauen Messergebnissen.In summary, this procedure makes it possible to evaluate the AC voltage 2 of the AC voltage source 96 in the measurement data acquisition 26, which provides a limited measurement range 67 and at the same time allows each half wave 72 and 73 to be evaluated over the entire measurement range 67 with a correspondingly high measurement resolution and, if necessary, digitized. This leads to highly accurate measurement results.
Überdies ermöglicht diese Messung den Verzicht auf eine weitere Sicherheitszone, die sich ergeben würde, wenn die Periode der Wechselspannung 2 mit einem konstantem Bezugsniveau in dem Messbereich 67 dargestellt werden würde, da gleichzeitig und nicht halbperiodenweise sowohl eine untere Sicherheitszone 84 als auch eine obere Sicherheitszone 85 berücksichtigt werden müsste. Die Figur 4 zeigt eine beispielhafte Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem MikroController 86. Die Wechselspannungsquelle 96 ist einseitig mittels der elektrischen Leitung 3 - dem Nullleiter 97 - an den Knotenpunkt 5 angeschlossen. Der Knotenpunkt 5 steht ferner mit dem Pluspol 11 der Spannungsversorgung 12 in Verbindung. Ausgehend vom Knotenpunkt 5 verläuft eine weitere Leitung 87, die den MikroController 86 mit dem Pluspol 11 der Spannungsversorgung 12 verbindet und dadurch den MikroController 86 mit Arbeitsspannung versorgt. Die Spannungsversorgung 12 weist ferner den Minuspol 32 auf, welcher mit einem Knotenpunkt 88 und damit mit der Masse 19 verbunden ist. Der MikroController 86 steht zudem über eine Leitung 89 mit dem Knotenpunkt 88 und somit mit der Masse 19 in Verbindung, sodass ein Versorgungsstromkreis von der Spannungsversorgung 12 zum Mikrokontroller 86 gewährleistet ist.Moreover, this measurement makes it possible to dispense with a further safety zone which would result if the period of the AC voltage 2 were represented at a constant reference level in the measuring area 67, since both a lower safety zone 84 and an upper safety zone 85 were used simultaneously and not half-periodically would have to be considered. 4 shows an exemplary implementation of the method according to the invention with a microcontroller 86. The AC voltage source 96 is connected on one side by means of the electrical line 3 - the neutral conductor 97 - to the node 5. The node 5 is also connected to the positive pole 11 of the power supply 12 in connection. Starting from the node 5, a further line 87, which connects the microcontroller 86 to the positive pole 11 of the power supply 12 and thereby supplies the microcontroller 86 with working voltage. The power supply 12 also has the negative terminal 32, which is connected to a node 88 and thus to the ground 19. The microcontroller 86 is also connected via a line 89 to the node 88 and thus to the ground 19 in connection, so that a power supply circuit from the power supply 12 to the microcontroller 86 is ensured.
Die zweite Leitung 4 - die Phase 98 - der Wechselspannungsquelle 96 ist mit dem Knotenpunkt 6 verbunden. Ausgehend von dem Knotenpunkt 6 verläuft eine elektrische Leitung 107 über einen Widerstand 90 in einen digitalen Synchronisationseingang 91. Aufgrund der am digitalen Synchronisationseingang 91 empfangenen Signale erzeugt der MikroController 86 an einem digitalen Nivellierungsausgang 92 die Hilfsspannung 99, die an einem Widerstand 93 reduziert wird. Ausgehend von dem Knotenpunkt 6 verläuft die Wechselspannung 2 der Wechselspannungsquelle 96 durch einen Widerstand 94, welcher die Amplituden 63 und 65 der Wechselspannung 2 skaliert. Am Knotenpunkt 95 wird die skalierte Wechselspannung 2 aus dem Widerstand 94 mit der reduzierten Hilfsspannung 99 aus dem Widerstand 93 beaufschlagt und über eine Leitung 108 in einen analogen Spannungsmesseingang 109 geleitet, um dort ausgewertet zu werden.The second line 4 - the phase 98 - of the AC voltage source 96 is connected to the node 6. Starting from the node 6, an electrical line 107 runs through a resistor 90 into a digital synchronization input 91. On the basis of the signals received at the digital synchronization input 91, the microcontroller 86 generates the auxiliary voltage 99 at a digital leveling output 92, which is reduced at a resistor 93. Starting from the node 6, the AC voltage 2 of the AC voltage source 96 passes through a resistor 94, which scales the amplitudes 63 and 65 of the AC voltage 2. At the node 95, the scaled AC voltage 2 from the resistor 94 is applied to the reduced auxiliary voltage 99 from the resistor 93 and passed via a line 108 in an analog voltage measurement input 109 to be evaluated there.
Das Verfahren eignet sich insbesondere für Messschaltungen, die galvanisch mit einem Pol der zu messenden Spannung verbunden sind. Zudem können gegenüber herkömmlichen Messverfahren Bauteile eingespart werden, wodurch der Stromverbrauch der Messschaltung stark reduziert werden kann. Daraus ergibt sich die Möglichkeit, das Verfahren mit einem einfachen und wirtschaftlichen Netzteil durchführen zu können. The method is particularly suitable for measuring circuits which are galvanically connected to one pole of the voltage to be measured. In addition, components can be saved compared with conventional measuring methods, as a result of which the power consumption of the measuring circuit can be greatly reduced. This results in the possibility to carry out the process with a simple and economical power supply.
Claims
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP08861304A EP2223130A1 (en) | 2007-12-18 | 2008-10-20 | Method for measuring an alternating voltage and corresponding measuring circuit |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE200710060948 DE102007060948A1 (en) | 2007-12-18 | 2007-12-18 | Method for measuring an alternating voltage and corresponding measuring circuit |
| DE102007060948.7 | 2007-12-18 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2009077230A1 true WO2009077230A1 (en) | 2009-06-25 |
Family
ID=40336369
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/EP2008/064094 Ceased WO2009077230A1 (en) | 2007-12-18 | 2008-10-20 | Method for measuring an alternating voltage and corresponding measuring circuit |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP2223130A1 (en) |
| DE (1) | DE102007060948A1 (en) |
| WO (1) | WO2009077230A1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58225358A (en) * | 1982-06-25 | 1983-12-27 | Mitsubishi Electric Corp | Absolute value circuit |
| US20020191427A1 (en) * | 2001-06-19 | 2002-12-19 | Naoki Ohmura | Inverter device with improved current detector |
| US20060046674A1 (en) * | 2004-08-24 | 2006-03-02 | Vice Michael W | Envelope detector with DC level shifting |
-
2007
- 2007-12-18 DE DE200710060948 patent/DE102007060948A1/en not_active Withdrawn
-
2008
- 2008-10-20 WO PCT/EP2008/064094 patent/WO2009077230A1/en not_active Ceased
- 2008-10-20 EP EP08861304A patent/EP2223130A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58225358A (en) * | 1982-06-25 | 1983-12-27 | Mitsubishi Electric Corp | Absolute value circuit |
| US20020191427A1 (en) * | 2001-06-19 | 2002-12-19 | Naoki Ohmura | Inverter device with improved current detector |
| US20060046674A1 (en) * | 2004-08-24 | 2006-03-02 | Vice Michael W | Envelope detector with DC level shifting |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE102007060948A1 (en) | 2009-06-25 |
| EP2223130A1 (en) | 2010-09-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE3147145C2 (en) | Method for generating a speed-proportional voltage and circuit arrangement for carrying out the method | |
| EP3325979A1 (en) | Method and device for operating a rotational speed sensor, rotational speed sensor device | |
| DE102007052603A1 (en) | Apparatus and method for detecting a rotation angle of a rotating body | |
| EP0497994B1 (en) | Method and circuit for monitoring an ion- or redox-potential measuring electrode system | |
| EP2283572B1 (en) | Open-loop or closed-loop control method for a converter | |
| WO2013164092A2 (en) | Method and device for determining the position of a brushless electric drive | |
| DE102007029824B4 (en) | Device for detecting quadrature signals | |
| EP3311106B1 (en) | Method and circuit for detecting a short circuit of the sine or cosine receiver coil of a resolver | |
| DE102014103296B4 (en) | Circuit arrangement and method for evaluating a signal | |
| EP0849601B9 (en) | Device and procedure for determining the sign of a phase shift between two electrical signals | |
| EP2435794A1 (en) | Assembly and method for determining an angular position | |
| EP2223130A1 (en) | Method for measuring an alternating voltage and corresponding measuring circuit | |
| EP3320613A1 (en) | Operation of a rotating electrical machine comprising two position sensors | |
| EP1334546B1 (en) | Device and method for determining the electrical starting rotor angle | |
| EP2238681B1 (en) | Motor variable detector and method for providing a speed detection signal and/or a torque detection signal | |
| EP3311114B1 (en) | Method and circuit for detecting a short circuit of a resolver exciter line to ground or to the operating voltage | |
| DE3826551C2 (en) | Device for power factor measurement | |
| DE2138612A1 (en) | METHOD OF MEASURING SPEED CHANGES IN ROTATING OR STRAIGHT MOVING BODIES | |
| EP0691545B1 (en) | Process and appliance in digital systems for measuring alternating voltage, current and phase angle of a signal | |
| WO2016112903A1 (en) | Method and measurement signal processing unit for generating a multi-channel measurement signal for a rotational speed measurement and sensor unit | |
| DE102015211224A1 (en) | Method and circuit for detecting an open resolver exciter line | |
| EP4187208B1 (en) | Assembly and method for position detection with error detection with a position sensor | |
| DE102021108409B3 (en) | Circuit arrangement for demodulating an AC voltage signal | |
| DE202016106678U1 (en) | Device for determining the rotor position | |
| DE102024110708A1 (en) | Method for rotor current estimation |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 08861304 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 2008861304 Country of ref document: EP |