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Grössenwerter für binäre Fernmessanlagen
Zur Umformung physikalischer Grössen in leicht übertragbare Impulstelegramme werden Grössenwer- ter (auch Coder, Analog-Digital-Übersetzer, Umwerter u. dgl. genannt) verwendet, welche die zur Er- fassung gelangende und in einem proportionalen Gleichstrom umgeformte physikalische Grösse auf eine nächstliegende ganze Zahl bringen, die auf bereits bekannte Weise in Form eines binären oder binär-de- ; kadisehen Impulstelegramms nach einem entfernten Ort übertrafen oder Datenverarbeitungseinrichtungen übermittelt wird.
Zu den Anforderungen, die an einen Grössenwerter zu stellen sind, zählen insbesondere gutes Auflö- sungsvermögen und möglichst hohe Bewertungsgeschwindigkeit sowie unveränderliches Langzeitverhal- ten.
In der Patentschrift Nr. 11069 derDeutschenDemokratischen Republik ist ein Grössenwerter beschrie- ben, bei dem mittels einer eigenen Taktgeberfrequenz eine binäre Zählstufe jeweils solange weiterge- schaltet wird, bis eine aus ihr erzeugte Kompensationsspannung schrittweise die Messgrösse erreicht hat.
Hernach wird die Stellung der Zählstufe mit einer andern Frequenz zyklisch abgefragt und nach dem ent- fernten Ort übertragen, wobei das Ergebnis noch vorher einem Rechenwerk zwecks weiterer Verarbeitung eingegeben werden kann. Der beschriebene Grössenwerter arbeitet ohne mechanische Kontakte und ist aus
Halbleitern aufgebaut.
Bei diesem Grössenwerter ist noch von Nachteil, dass er eine eigene Codierungs- und Übertragungs- zeit benötigt, wodurch sich bei Mehrkanalsystemen die Abfrageintervalle erheblich verlängern.
In einem Artikel von B. D. Smith,"Coding by Feedback Methods" in der Zeitschrift"Proceedings of the I. R. E." Heft August 1953 ist ein Grössenwerter beschrieben, bei welchem die Codierung mit dem Übertragungsvorgang zeitlich vereinigt wird. Ein Nachteil dieses Grössenwerters bei seiner Anwendung für
Fernmesseinrichtungen ist darin zu erblicken, dass bei erwünscht kleinen Messwertumformerspannungen die
Rückwirkung des Codierungssystems auf den Messwertumformer zu gross ist, da seine Kompensationsein- richtung immer um einen Schritt verzögert arbeitet.
Die erfindungsgemässe Einrichtung vermeidet unter Beibehaltung sämtlicher bekannter Vorteile die- sen Nachteil dadurch, dass die Kompensationseinrichtung jeweils zu Beginn der Torimpulse auf diesen zu- geordnete Speicherelemente einwirkt und ein einmal gestelltes Speicherelement über die gesamte Auf- bauzeit der Codegruppe seine Stellung behält.
Die Erfindung betrifft einen Grössenwerter für binäre Fernmessanlagen, wobei ein als Gleichstromgrösse vorliegender Mess wert in eine einem binären Zahlensystem entsprechende Impulsreihe umgeformt wird, und der Grössenwerter eine der Zahl der besetzbaren Impulsstellen entsprechende Anzahl von einer der numerischen Stellen der binären Zahl zugeordneten Ausgängen aufweist und eine Kompensationseinrich- tung enthält, der einerseits der als Gleichstromgrösse vorliegende Messwert und anderseits eine der an den
Ausgängen eingeprägten binären Zahl entsprechende Kompensationsgleichstromgrösse zugeführt ist und die bei Übereinstimmung beider Grössen die in den Ausgängen eingeprägte binäre Zahl festlegt,
wobei die der an den Ausgängen eingeprägten binären Zahl entsprechende Kompensationsgleichstromgrösse aus einer der belegten Zahl der Stellenwerte der binären Zahl gleichen Zahl von Gleichströmen besteht, die sich in be- zug auf ihre Grösse untereinander wie die zugeordneten Stellenwerte der zu bildenden binären Zahl ver- halten, wobei eine Steuerschaltung vorhanden ist, die aus einem Reihenimpulsgenerator und von diesem
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in zyklischer Reihenfolge betätigten, in den einzelnen Stromkreisen der Kompensationsströme angeord- neten Schaltern besteht und die bei unvollständiger Kompensation des dem zu übertragenden Messwert entsprechenden Gleichstromes den jeweils betätigten Kompensationskreis geschlossen hält und den zuge- ordneten Ausgang belegt,
bei Überkompensation den jeweils betätigten Kompensationskreis unterbricht i und die Belegung des zugeordneten Ausganges unterbindet. Erfindungsgemäss ist der Grössenwerter dadurch gekennzeichnet, dass als Kompensationseinrichtung ein Schalttransistor (15, Fig. 2) vorgesehen ist, dessen
Emitter am positiven Pol des als Gleichstromgrösse dargestellten Messwertes (Schiene III) liegt, während der Kollektor über einen NTC-Widerstand (13) an einer höheren negativen Spannung (Klemme 42 in
Fig.
3) liegt, wobei seine Basis einerseits die negativ gerichtete Gleichstromgrösse des Messwertes infolge des vorgesehenen Widerstandes (4) und anderseits die positiv gerichteten Kompensationsströme der Kom- pensationskreise, die bereits einen Teil der Steuerschaltung bilden und die aus den Widerständen (5-12) und den Schalttransistoren (1) bestehen, erhält, die mit ihren Emittern an der Bezugsleitung (0) liegen und deren Basen mit den Verbindungspunkten der Spannungsteiler (2,3) verknüpft sind, die einerseits von je einer der Schienen (II) je einen Torimpuls eines (nicht gezeichneten) Reihenimpulsgenerators erhalten und die anderseits mit ihren positiven Teilen (3) mit dem positiven Pol der Spannungsquelle (Klemme 39,
Fig.
3) verbunden sind, wobei vom Kollektor des Transistors (15), dessen Basis noch über eine Diode (16) mit der Schiene (III) verbunden ist, als weiteren Teil der Steuerschaltung eine Zenerdiode (14) zu einem
Spannungsteiler (19,24) führt, dessen Verbindungspunkt mit der Basis eines Transistors (20) in Verbindung steht, dessen Kollektor über ein Sperrventil (17) mit der Klemme (37) sowie über die Sperrventile (18) mit den Schienen (I) verknüpft ist, von denen je eine über je einen der Widerstände (26) mit der Klemme (42) verbunden ist, wobei parallel zum Transistor (20) ein weiterer (21) geschaltet ist, dessen Basis mit dem Verbindungspunkt des Spannungsteilers (22, 25) und einem Anschluss des Kondensators (23) verbunden ist, wobei weiters jede der Schienen (II) über ein Sperrventil (28) mit den Kollektoren der rechten Tran- sistoren (33) verbunden ist,
von denen jeder mit dem zugeordneten linken (32) mittels der Widerstände (31,34) und der Diode (29) zu je einem zweiseitig stabilen Schalter verknüpft ist, wobei alle Emitter an der Bezugsleitung (0) und alle Kollektoren über die Widerstände (27) an der negativen Schiene (III) liegen, wobei je eine Anode der Ventile (29) mit je einer der Schienen (I) verbunden ist und jeder Kollektor der rechten Transistoren (33) über je ein Ventil (30) mit der Schiene (IV) verbunden ist, die zum Kollektor eines Transistors (35) führt, dessen Emitter an der Bezugsleitung (0) und dessen Basis am Verbindungspunkt des Spannungsteilers (36, 34) liegen.
Die Arbeitsweise ist dabei so, dass zunächst der erste Transistor (1 in Fig. 1) seinen Torimpuls von der ersten der Schienen II erhält, wodurch er für die Dauer des Impulses leitend wird. Dadurch wird das untere Ende des Widerstandes (5) vorübergehend mit der Bezugsleitung (0) verbunden. Der Widerstand (5) besitzt den niedrigsten Widerstand der Widerstände (5-12), hat demnach das grösste Stromgewicht und entspricht der ersten Stelle der binären Zahl. Es hängt nun von der Grösse der an den Klemmen (1-2) auf- tretenden zu übertragenden Spannung ab, ob durch die Aktivierung des Widerstandes (5) der Transistor (15) leitend bleibt, oder nicht. War nun das erste Stromgewicht zu klein bzw. entspricht die erste Stelle allein noch nicht der Grösse des Messwertes, dann bleibt der Transistor (20, Fig. 2) gesperrt.
Dadurch wird die erste Speicherstufe (32,33, Fig. 3) von den Schienen (I) unbehindertmittels des Ventils (28) vom ersten Torimpuls auf"eins"geschaltet (rechter Transistor gesperrt) und verbleibt in dieser Stellung. So- mit bleibt der Transistor 1 leitend und der erste Impuls wird übertragen.
Im gegenteiligen Falle, wenn das Stromgewicht des ersten Impulses zu gross war, wird der Transistor (15) gesperrt und der Transistor (20), dessen Basis mittels einer zum Zwecke der Potentialverschiebung vorgesehenen Zenerdiode (14) stromführend wird, leitend, wodurch ein Umschlagen der ersten Speicherstufe in den Zustand" eins" durch das Ventil (18) verhindert wird und sie daher in der Stellung "null" verbleibt.
Die Vorgänge beim zweiten Torimpuls und bei allen weiteren sind die gleichen, wie beschrieben wurde. Es erfolgt solcherart eine treppenförmige Annäherung an die Grösse des Messwertes, die in immer feineren Stufen vor sich geht. Nach Fertigstellung der Codegruppe wird die gesamte Speichereinrichtung durch einen kurzen negativen Impuls an der Klemme (59, Fig. 3) auf "null" rückgestellt. Ein zum Transistor (20) parallelgeschalteter Transistor (21) verhindert durch seine beiBeginn jedesTorimpulses eintretende kurze Leitperiode Fehlsteuerungen der Speicherstufen durch Überschneidungszeiten.
Diese Schaltung des Grössenwerters erfordert somit keine eigene Zählzeit, da die Übertragung der Codegruppe gleichzeitig mit deren Aufbau erfolgt und ist weitestgehend auf den dargestellten Messwert rückwirkungsfrei.
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EMI3.1