AT382025B - Schaltungsanordnung zur schnellen messung von periodischen wechselspannungen - Google Patents

Schaltungsanordnung zur schnellen messung von periodischen wechselspannungen

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AT382025B
AT382025B AT108383A AT108383A AT382025B AT 382025 B AT382025 B AT 382025B AT 108383 A AT108383 A AT 108383A AT 108383 A AT108383 A AT 108383A AT 382025 B AT382025 B AT 382025B
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AT
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circuit
input
voltage
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AT108383A
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Ewald Dipl Ing Kerschbaum
Wilhelm Dipl Ing Nadler
Original Assignee
Akg Akustische Kino Geraete
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/22Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof using conversion of ac into dc

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



   Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur schnellen Messung von periodischen Wechselspannungen, bestehend aus einem Gleichrichter, einer Integrationsstufe und einem Momentan-   wertspeicher.   



   Die bekannte Anordnung zur Messung von Wechselspannungen besteht aus einem Gleichrichter   (Mittelwert-oder Effektivwertgleichrichter),   einem Integrator sowie einem Anzeigegerät. Einschwingzeit und Messgenauigkeit dieser Wechselspannungsmesser hängen besonders bei tiefen Frequenzen hauptsächlich von der Integrationszeit des Integrators ab. Die bekannte Messung der periodischen Wechselspannung ist daher mit dem Nachteil behaftet, dass für eine hohe Messgenauigkeit und eine geringe Restwelligkeit des integrierten Signals für tiefe Frequenzen lange Integrationszeiten und lange Einschwingzeiten erforderlich sind. Für den Fall einer kurzen Integrations- und Einschwingzeit wird die Restwelligkeit überaus gross, woraus eine hohe Messunsicherheit entsteht, die dann wieder ganz besonders für tiefe Frequenzen in Erscheinung tritt. 



   Die DE-AS 1270126 beschreibt eine Schaltungsanordnung zur niederfrequenten Abtastung hochfrequenter Schwingungszüge. Insbesondere betrifft diese einen Abtastkreis, in welchem die Schwingungsform eines Eingangssignals mittels einer phasensynchronisierten oder phasenstarren Schleife wiedergegeben wird. Insbesondere soll mit dieser Schaltungsanordnung ein Zusammenhang zwischen der Augenblickamplitude des Eingangssignals und dem Ausgangssignal hergestellt werden, wobei im Eingangssignal enthaltene Oberwellen und Seitenbandsignale erhalten bleiben sollen bzw. im Ausgangssignal wieder als Oberwellen und Seitenbänder einer Bezugsoszillatorfrequenz erscheinen sollen.

   Bei der Schaltungsanordnung gemäss der DE-AS 1270126 wird jedoch nicht die Frequenzund Phasenlage des Eingangssignals zur Bildung eines Steuersignals herangezogen, sondern eine Phasenbeziehung zwischen einem Bezugssignal und einer bestimmten Frequenzkomponente der Amplitudenänderung der Abtastimpulse wird derart verhindert, dass die Phasenbeziehung konstant bleibt. 



   Ziel der Erfindung ist es, den Einfluss der Restwelligkeit auf die Messgenauigkeit kleinen Integrationszeitkonstanten durch eine besondere Schaltungsanordnung zu beseitigen, um damit eine hohe Messgenauigkeit bei kurzer Einschwingzeit der Wechselspannungsmessung zu erreichen. 



   Die Lösung der gestellten Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch erzielt, dass zusätzlich eine Steuerschaltung vorgesehen ist, wobei ein aus der Frequenz und der Phasenlage der zu messenden Wechselspannung abgeleitetes, aus den Nulldurchgängen der der Gleichspannung überlagerten Wechselspannung resultierendes, die Messzeitpunkte für den Momentanwertspeicher bestimmendes Steuersignal dem Steuereingang des Momentanwertspeichers zugeführt ist. Demnach wird der Momentanwertspeicher von einer Steuerstufe gesteuert, die aus der Frequenz und der Phasenlage der zu messenden periodischen Wechselspannung die Messzeitpunkte für den Momentanwertspeicher ableitet. 



   Diese Schaltungsanordnung hat den Vorteil, dass der Einfluss der grossen Restwelligkeit bei der für kurze Einschwingzeiten erforderlichen kleinen Integrationszeitkonstanten nach Gleichrichtung der Eingangswechselspannung auf das Messergebnis dadurch eliminiert werden kann, dass der Abtastzeitpunkt für den Momentanwertspeicher auf die Nulldurchgänge der der Gleichspannung überlagerten Wechselspannung verlegt wird. Dieses Abtasten der Integratorausgangsspannung über eine oder aber auch mehrere Perioden führt dazu, dass der dem Gleichspannungsanteil überlagerte Wechselspannungsanteil zu Null wird. 



   Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass die Steuerschaltung eingangsseitig einen Komparator aufweist, auf den eine Verzögerungsschaltung folgt, deren Verzögerungszeit entsprechend der Frequenz der Eingangswechselspannung einstellbar ist und deren Ausgangssignale einer die Messzeitpunkte für den Momentanwertspeicher liefernden Triggerschaltung zugeführt sind. 



   Der im allgemeinen verwendete Integrator nimmt eine gleitende Integration des zu messenden Signals vor. Für einen solchen Integrator ist demnach die Steuerschaltung zusammengesetzt aus einem Komparator zur Feststellung der Nulldurchgänge des Eingangssignals, dem eine Verzögerungsschaltung mit einstellbarer Verzögerungszeit nachgeschaltet ist, deren Ausgang mit einer Triggerstufe verbunden ist, deren Ausgangssignale zur Steuerung des Momentanwertspeichers dienen. Die Verzögerungsschaltung hat den Zweck, die Signallaufzeit über die Steuerschaltung der Signallaufzeit über die Integrationsstufe anzupassen. Soferne die Frequenz der Eingangswechsel- 

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 spannung bekannt ist, kann die Verzögerungszeit der Verzögerungsschaltung entsprechend, bei- spielsweise von Hand aus oder von einem Steuerrechner, eingestellt werden.

   Ist die Frequenz der
Eingangswechselspannung hingegen nicht bekannt, so kann gemäss einem weiteren Merkmal der Er- findung für die Einstellung der Verzögerungszeit der Verzögerungsschaltung eine Phasenregel- schleife vorgesehen sein, die zwischen dem Eingang des Komperators und dem Steuereingang der
Verzögerungsschaltung liegt. 



   Eine weitere zweckmässige Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass die Steuerschaltung aus einem seitlich triggerbaren und entsprechend der Frequenz der zu messenden Wechsel- spannung in seiner Impulsfrequenz einstellbaren Impulsgenerator besteht, dessen Impulse einer die Messzeitpunkte für den Momentanwertspeicher liefernden Triggerschaltung zugeführt sind. 



   Um auch bei kleinen Integrationszeitkonstanten die notwendigen kurzen Wartezeiten nach dem Anlegen der Eingangswechselspannung zu vermeiden, kann man. durch Steuerung des Messzeitpunktes des Momentanwertspeichers aus der bekannten Signalfrequenz (bzw. Signalperiode) während der Einschwingzeit der Integrationsstufe genau eine Signalperiode lang oder ein Vielfaches davon messen, wobei sich der tatsächliche Messwert entweder aus der Differenz zwischen zwei aufeinanderfolgenden Messungen ergibt oder der Integrator zur Erreichung eines absoluten Messwertes am Ende einer jeden Messperiode entladen wird. 



   Die Steuerung des Messzeitpunktes kann mit einem in seiner Frequenz einstellbaren Impulsgenerator erfolgen. 



   Weitere Einzelheiten der Erfindung können den Zeichnungen entnommen werden, in denen   Fig. 1   die prinzipielle, erfindungsgemässe Schaltungsanordnung zeigt, Fig. 2 das Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispieles der Steuerschaltung darstellt, Fig. 3 eine Steuerschaltung mit einer Phasenregelschleife zeigt und Fig. 4 eine Steuerschaltung mit einem externen Frequenzgenerator darstellt. 



   In Fig. 1 ist die bekannte Messanordnung mit dem   Gleichrichter --1--,   dem Integrator --2-und dem Momentanwertspeicher --3--, an den ein   Anzeigegerät --10-- angeschlossen   ist, dargestellt. Die erfindungsgemässe Steuerschaltung --4-- ist an den Punkt --B-- angeschlossen, wobei mit --B-- ein Steuereingang des   Momentanwertspeichers-3- (sample   and hold) bezeichnet ist. 



   Ein erstes Ausführungsbeispiel der Steuerschaltung --4-- ist in Fig. 2 dargestellt. Mit --5-ist der Komparator bezeichnet, der die Nulldurchgänge der Eingangswechselspannung am Ein-   gang --A-- verfasst.   Auf den Komparator --5-- folgt die   Verzögerungsschaltung --6--,   die dazu dient, die Laufzeit des Signals über die Steuerschaltung --4-- der Laufzeit des Signals über den Integrator --2-- anzugleichen. Eine Triggerstufe --7-- nimmt die Signale aus der Verzögerungsschaltung --6-- auf und setzt sie in Steuerimpulse für den Momentanwertspeicher --3-- um. Diese Schaltungsanordnung ist dann verwendbar, wenn die Frequenz der Eingangswechselspannung bekannt ist, so dass die Verzögerungsschaltung von Hand aus oder von einem Steuerrechner eingestellt werden könnte.

   Ist die Eingangsfrequenz nicht bekannt, so kann die Steuerschaltung --4-gemäss der in Fig. 3 dargestellten Anordnung ausgebildet werden. Bei dieser Anordnung ist zur Steuerung der Verzögerungszeit der Verzögerungsschaltung eine Phasenregelschleife (PLL-Schaltung) - vorgesehen, deren Eingang ebenfalls im Punkt --A--, dem Eingang des Gleichrichters   - -1--, liegt   und deren Ausgang, gegebenenfalls über eine Anpassungsschaltung, mit dem Steuereingang der Verzögerungsleitung verbunden ist. 



   Schliesslich kann, wie Fig. 4 zeigt, die Steuerung des Messzeitpunktes mittels Steuerimpulsen am Steuereingang --B-- des Momentanwertspeichers --3-- erfolgen, die von einem in seiner Frequenz und zeitlichen Impulsfolge einstellbaren Impulsgenerator --9-- erzeugt, der Triggerstufe -   zugeführt   sind. 

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Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE : 1. Schaltungsanordnung zur schnellen Messung von periodischen Wechselspannungen, bestehend aus einem Gleichrichter, einer Integrationsstufe und einem Momentanwertspeicher, <Desc/Clms Page number 3> dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich eine Steuerschaltung (4) vorgesehen ist, wobei ein aus der Frequenz und der Phasenlage der zu messenden Wechselspannung abgeleitetes, aus den Nulldurchgängen der der Gleichspannung überlagerten Wechselspannung resultierendes, die Messzeitpunkte für den Momentanwertspeicher (3) bestimmendes Steuersignal dem Steuereingang (B) des Momentanwertspeichers (3) zugeführt ist.
    2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (4) eingangsseitig einen Komparator (5) aufweist, auf den eine Verzögerungsschaltung (6) folgt, deren Verzögerungszeit entsprechend der Frequenz der Eingangswechselspannung einstellbar ist und deren Ausgangssignale einer die Messzeitpunkte für den Momentanwertspeicher (3) liefernden Triggerschaltung (7) zugeführt sind.
    3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass für die Einstellung der Verzö- gerungszeit der Verzögerungsschaltung (6) im Fall einer unbekannten Eingangsfrequenz eine Phasenregelscheife (8) vorgesehen ist, die zwischen dem Eingang des Komparators (5) und dem Steuereingang der Verzögerungsschaltung (6) liegt.
    4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (4) aus einem zeitlich triggerbaren und entsprechend der Frequenz der zu messenden Wechselspannung in seiner Impulsfrequenz einstellbaren Impulsgenerator (9) besteht, dessen Impulse einer die Messzeitpunkte für den Momentanwertspeicher (3) liefernden Triggerschaltung (7) zugeführt sind.
AT108383A 1983-03-28 1983-03-28 Schaltungsanordnung zur schnellen messung von periodischen wechselspannungen AT382025B (de)

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DK141884A DK141884D0 (da) 1983-03-28 1984-02-29 Kredsloeb til hurting maaling af periodiske vekselspaendinger

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ATA108383A ATA108383A (de) 1986-05-15
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1270126B (de) * 1964-03-02 1968-06-12 Hewlett Packard Co Schaltungsanordnung zur niederfrequenten Abtastung hochfrequenter Schwingungszuege

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1270126B (de) * 1964-03-02 1968-06-12 Hewlett Packard Co Schaltungsanordnung zur niederfrequenten Abtastung hochfrequenter Schwingungszuege

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