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Schaltungsanordnung zur Speicherung und Verstärkung von intermittierend vorhandenen Gleichspannungen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Speicherung und Verstärkung von inter- mittierend vorhandenen Gleichspannungen.
In der Messtechnik tritt häufig die Aufgabe auf, einen jeweils nur kurzzeitig vorhandenen Messwert längere Zeit anzuzeigen. Dies ist z. B. bei einem Zeitmultiplex-Fernmesssystem der Fall. Hier wird auf der Sendeseite eine Mehrzahl von Messstellen mit Hilfe eines umlaufenden Verteilers periodisch nach- einander abgetastet und die einzelnen Messwerte über eine Übertragungsleitung zu einer empfangenden Station übertragen. Diese enthält ebenfalls einen Verteiler, der mit dem Sendeverteiler synchronisiert ist und die übertragenen Messwerte auf eine der Zahl der Messstellen auf der Sendeseite entsprechende Zahl von Anzeige- oder Überwachungsorganen verteilt. Jeder Messwert steht also periodisch nur kurze Zeit zur Verfügung. Trotzdem soll eine ständige Anzeige jedes dieser Messwerte erfolgen.
Man erreicht dies dadurch, dass man den nur kurzzeitig vorhandenen Messwert speichert, gegebenenfalls verstärkt, und den gespeicherten Wert dem Anzeige- bzw. Überwachungsorgan zuführt.
Zu ähnlichen Zwecken werden Schaltungen verwendet, die aus einem Röhrenvoltmeter mit Relaiszerhacker bestehen. Diese Schaltungen sind jedoch für Fernmesszwecke zu aufwendig und scheiden schon wegen der geringen Lebensdauer und der Störanfälligkeit von Relaiszerhackerschaltungen aus.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe, nämlich die Speicherung und Verstärkung von variablen und intermittierend vorhandenen Gleichspannungen mit rein elektronischen Mitteln und mit gegenüber den zu ähnlichen Zwecken benutzten elektromechanischen Schaltungen wesentlich verringertem Schaltungsaufwand. Gleichzeitig wird, was für Fernmesssysteme unerlässlich ist, ein Maximum an Sicherheit gewährleistet. Die Schaltung gemäss der Erfindung macht von dem bekannten Gedanken Gebrauch, eine zu verstärkende intermittierend vorhandene Gleichspannung in einem Kondensator zu speichern, diese in eine Wechselspannung umzuwandeln, zu verstärken und anschliessend wieder gleichzurichten. Man vermeidet hiedurch die von reinen Gleichspannungsverstärkern bekannten Nachteile, wie geringe Stabilität.
Erfindungsgemäss liegt die in dem Kondensator gespeicherte Gleichspannung an einem Spannungsteiler aus zwei steuerbaren elektronischen Schaltern mit sehr niedrigem Durchlass - und sehr hohen Sperrwiderständen. Diese elektronischen Schalter, die z. B. nach einer bevorzugten Ausbildung der Erfindung durch je einen Siliziumtransistor realisiert werden können, werden periodisch wechselweise durchlässig bzw. undurchlässig gesteuert.
Die an einem dieser Schalter auftretende Spannung wird anschliessend verstärkt und gleichgerichtet. Die verstärkte und gleichgerichtete Spannung wird dann einem Anzeige- oder Überwachungsorgan zugeführt.
Bei kleinen Eingangsspannungen werden, falls als Schalter Transistoren verwendet werden, diese im Übergangsgebiet zwischen Sperr- und Durchlassrichtung betrieben. Es ist deshalb vorteilhaft, zu der Eingangsgleichspannung eine konstante Gleichspannung hinzuzufügen. Hiedurch wird erreicht, dass an den Transistoren stets eine gewisse Mindesteingangsspannung anliegt. Der verstärkten und gleichgerichteten Spannung muss dann eine mit dem Verstärkungsfaktor multiplizierte konstante Gleichspannung entgegengeschaltet werden, um eine Verfälschung des Messwertes zu vermeiden.
Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert.
An den Eingangsklemmen 1 und 2 liegt die intermittierend vorhandene, zu speichernde und zu ver-
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stärkende Gleichspannung, die beispielsweise dem Empfangsverteiler eines Zeitmultiplexfernsystems entnommen werden kann. An den Klemmen 3 und 4 liegt eine konstante Gleichspannung U2, die stets einen gewissen Mindestwert der am Kondensator Cl liegenden Eingangsspannung sicherstellt. Dieser Kondensator wird also auf die Spannung U1 und U2 aufgeladen. An den Klemmen 5 und 6 wird eine Wechselspani nung, z. B. die normale Netzfrequenz, zugeführt. Diese steuert über den. Übertrager UT1 und die Basiswiderstände R2 bzw. R3 die Siliziumtransistoren Tl und T2 periodisch abwechselnd durchlässig bzw. undurchlässig. Die Transistoren Tl und T2 weisen einen sehr geringen Durchlasswiderstand und einen sehr hohen Sperrwiderstand auf.
Am gestrichelt eingezeichneten sehr hochohmigen Widerstand R4 treten also periodisch die Spannungen 0 bzw. U1 + U2 auf. Da der Widerstand R4 sehr hochohmig ist und nur während jeder halben Periode für die Entladung des Kondensators Cl wirksam ist, ändert sich die im Kondensator Cl gespeicherte Spannung auch bei längerem Fehlen der Eingangsspannung U1 nur unwesentlich. Die am Widerstand R4 auftretende Wechselspannung wird in dem im wesentlichen aus den Röhren V1 und V2 bestehenden, stark gegengekoppelten (R5, RT Wechselspannungsverstärker verstärkt. Die verstärkte Wechselspannung wird nach Anpassung durch den Übertrager UT2 mit Hilfe des Gleichrichters D gleichgerichtet.
An den Klemmen 7 und 8 liegt eine konstante Gleichspannung U3, die der an den Klemmen 3 und 4 anliegenden mit dem Verstärkungsfaktor multiplizierten konstanten Gleichspannung U2 gleich ist und der gleichgerichteten Ausgangsspannung des Übertragers UT2 entgegengeschaltet ist. Am Anzeigeorgan AO liegt also stets die mit dem Verstärkungsfaktor multiplizierte intermittierend vorhandene Eingangsgleichspannung Ul. Die konstanten Gleichspannungen U2 und U3 können aus dem gleichen Netzteil gewonnen werden und müssen dann nicht geregelt sein.
Die Erfindung beschränkt sich selbstverständlich nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel. Dieses kann im Rahmen der Erfindung abgewandelt oder ergänzt werden. An Stelle der Röhren im Wechselspannungsverstärker können auch Transistoren verwendet werden, wenn der Eingangswiderstand genügend gross ist. Dies kann z. B. durch Hintereinanderschalten von mehreren Kollektorstufen erreicht werden. Der gestrichelt eingezeichnete Gitterwiderstand R4 kann dann durch den Eingangswiderstand dieser Transistoren gegeben sein. Linearitätsabweichungen der gesamten Schaltung können durch teilweise Rückführung der Ausgangsgleichspannung auf den Eingangskondensator verringert werden.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel wurde der Kondensator Cl zu lOpF und der für die Entladung dieses Kondensators wirksame Widerstand R4 zu 20 MOhm gewählt. Die Sperrwiderstände der als Schalter verwendeten Siliziumtransistoren und der Eingangswiderstand des Wechselstromverstärkers waren gross gegenüber diesem Widerstand, so dass sich eine Zeitkonstante von ungefähr 2-20-106, 10-10-6 = 400 sec ergab. Die im Kondensator Cl gespeicherte Spannung verringerte sich selbst bei längerem Fehlen der Eingangsspannung Ul nur unmerklich.
PATENTANSPRÜCHE : 1. Schaltungsanordnung zur Speicherung und Verstärkung von intermittierend vorhandenen Gleichspannungen, bei der die in einem Kondensator gespeicherte Eingangsgleichspannung in eine Wechselspannung umgeformt und nach Verstärkung dieser Wechselspannung wieder gleichgerichtet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die im Kondensator (Cl) gespeicherte Eingangsgleichspannung an einem Spannungteiler aus zwei steuerbaren elektronischen periodisch wechselweise durchlässig bzw. undurchlässig gesteuerten Schaltern (Tl, T2) anliegt, der die Eingangsgleichspannung in eine pulsierende Gleichspannung umformt.