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Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Erfassung eines einstellbaren Grenzwertes von annähernd sinusförmigen Signalen in der Schutztechnik mittels eines Brückengleichrichters und eines Operationsverstärkers, wobei durch einen Integrationskondensator der Ausgang des Operations- verstärkers mit dem über einem angegebenen Wert liegenden Momentanwert der Wechselgrösse integrie- rend ansteigt.
Häufig ist die Grenzwerterfassung von Wechselspannungen erforderlich. Insbesondere in der
Schutztechnik ist oft eine Einstellung des Grenzwertes innerhalb weiter Grenzen wünschenswert.
Es sind Schaltungen mit aktiven Doppelweggleichrichtern und nachgeschalteten Komparatoren be- kannt, welche jedoch einen sehr hohen Bauteileaufwand erfordern.
In der DE-PS Nr. 972011 ist eine Schaltungsanordnung zur Abtrennung des Synchronisierimpul- ses aus dem Signalgemisch im Fernseh- oder Bildübertragungssystem beschrieben, wobei eine exakte
Erfassung der Anstiegsflanke des Synchronisiersignals gewährleistet ist. Störspannungen haben bei dieser Schaltung, die aus einer an der Kathode positiv vorgespannten Gleichrichterröhre und einem im Gleichrichterkreis angeordneten Widerstand besteht, keinen Einfluss. Das an der Sekundär- wickung des Eingangstransformators anliegende Signal wird erst nach Überschreiten der Versorge- spannung gleichgerichtet.
Die Aufgabe der Erfindung ist jedoch, eine in weiten Grenzen verstellbare Grenzwerterfas- sung von Wechselspannungen mit geringerem Bauteileaufwand zu schaffen.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der negative Eingang des Operationsverstär- kers über einen Regelwiderstand zur Einstellung des Grenzwertes vom positiven Ausgang des Brük- kengleichrichters und über einen Vorwiderstand von einer negativen Spannungsquelle gespeist wird und dass der negative Ausgang des Brückengleichrichters an eine positive Hilfsspannungsquelle anschaltbar ist.
Durch geeignete Wahl der positiven Hilfsspannungsquelle wird die Schwellenspannung des
Brückengleichrichters überwunden und es lassen sich vorteilhaft auch sehr kleine Wechselspannun- gen bis nahe Null Volt erfassen. Durch den Gegenkopplungskondensator beim Operationsverstärker ist ein verzögerter Schutz möglich, der besonders bei geringfügigem Überschreiten des Grenzwertes ein stark verzögertes Ansprechen eines nachgeschalteten Auslösegliedes gewährleistet. Ausserdem ist mit der erfindungsgemässen Schaltung ein wesentlich höherer Dynamikbereich der zu verarbeitenden Wechselspannung als mit den bekannten Schaltungen mit aktiven Gleichrichtern und nachgeschaltetem Integrator erzielbar.
Die Schaltung erfüllt auch alle Bedingungen, die in der Schutztechnik zur Kurzschlussschnellauslösung gefordert werden.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist, dass die positive Hilfsspannungsquelle als mindestens eine mit Kathode an Masse geschaltete Diode und einen an eine positive Spannungsquelle anlegbaren Vorwiderstand ausgebildet ist.
Durch die Verwendung der Diode kann bei geeigneter Wahl des Halbleitermaterials und dem niedrigen dynamischen Innenwiderstand eine geeignete Vorspannung erzielt und auch eine unstabilisierte positive Versorgungsspannung verwendet werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung liegt darin, dass die positive Hilfsspannungsquelle als gegen Masse geschaltete Zenerdiode ausgebildet ist. Durch die Verwendung einer Zenerdiode kann bei Verwendung unstabilisierter Versorgungsspannungen eine besonders gute Stabilisierung der Vorspannung erzielt werden. Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist, dass die positive Hilfsspannungsquelle als Spannungsteiler zwischen Masse und einer positiven Spannungsquelle ausgebildet ist. Ist die Versorgungsspannung des Operationsverstärkers stabilisiert, kann daher die Vorspannung durch nur zwei Widerstände gewonnen werden.
Eine erfindungsgemässe Ausgestaltung ist, dass die negative und positive Spannungsquelle als stabilisierte Versorgungsspannung des Operationsverstärkers ausgebildet sind. Dadurch ist die Einsparung zusätzlicher Spannungsquellen möglich, wodurch sich Kosteneinsparungen ergeben.
Die nähere Erläuterung der Erfindung erfolgt an Hand der Zeichnung, die die erfindungsgemässe Schaltung zeigt.
In der Zeichnung wird die zu überwachende Wechselspannung Uein an die Eingänge des Brük- kengleichrichters --1-- gelegt. Ist die Spannung der positiven Hilfsspannungsquelle --6-- etwas
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höher als die Schwellenspannung zweier Dioden des Brückengleichrichters, so fliesst ein Vorstrom und spannt den Brückengleichrichter vor. Dadurch wird die Wellenspannung des Gleichrichters --1-- zu Null gemacht.
Der Vorstrom fliesst weiter über den Regelwiderstand --2-- und den Vor- widerstand --7-- zur negativen Spannungsquelle --8--. Die am negativen Eingang des Operations- verstärkers --4-- anliegende Spannung hängt somit ohne Wechselspannung von der Stellung des Regel widerstandes --2-- ab. Falls keine Wechselspannung anliegt, kann die Auslösung mit kleinen
Widerstandswerten des Regelwiderstandes --2-- eingestellt werden.
Tritt eine Wechselspanung an den Klemmen des Brückengleichrichters --1-- auf, so erhöht sich die positive Spannung am positiven Ausgang des Brückengleichrichters und der Ausgangszu- stand des Operationsverstärkers --4-- ändert sich bei grösseren Widerstandswerten des Stellwider- standes-2--.
Wie aus der Zeichnung ersichtlich, wird die positive Hilfsspannung mittels einer in Durchlass- richtung durchflossenen Diode --11-- ausgebildet, welche über den Vorwiderstand --14-- in Fluss- richtung vorgespannt wird. Werden drei in Serie geschaltete Dioden des gleichen Halbleiterübergan- ges wie des Brückengleichrichters --1-- verwendet, heben sich die Temperaturgänge zweier Dioden auf. Statt der Diode --11-- kann auch eine in Durchbruch betriebene, strichlierte gezeichnete
Zenerdiode --12-- verwendet werden. Wird der Operationsverstärker --4-- aus einer stabilisierten positiven Spannungsquelle --9-- gespeist, so kann die positive Hilfsspannung auch mittels eines ohmschen Spannungsteilers bestehend aus dem Vorwiderstand --14-- und dem strichliert gezeichneten Widerstand --13-- erzeugt werden.
Der Operationsverstärker --4-- wird von einer positiven Spannungsquelle --9-- und einer negativen Spannungsquelle --8-- gespeist. Weiters ist der Operationsverstärker --4-- mit einem Gegenkopplungskondensator --5-- beschaltet, um ein verzögertes Ansprechen zu erzielen. Durch die Vermeidung aktiver Gleichrichter weist die Schaltung einen sehr hohen Dynamikbereich auf und löst daher z. B. bei Kurzschlüssen praktisch unverzögert aus.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schaltung zur Erfassung eines einstellbaren Grenzwertes von annähernd sinusförmigen Signalen in der Schutztechnik mittels eines Brückengleichrichters und eines Operationsverstärkers, wobei durch einen Integrationskondensator der Ausgang des Operationsverstärkers mit dem über einem angegebenen Wert liegenden Momentanwert der Wechselgrösse integrierend ansteigt, dadurch gekennzeichnet, dass der negative Eingang des Operationsverstärkers (4) über einen Regelwiderstand (2) zur Einstellung des Grenzwertes vom positiven Ausgang des Brückengleichrichters (1) und über einen Vorwiderstand (7) von einer negativen Spannungsquelle (8) gespeist wird und dass der negative Ausgang des Brückengleichrichters an eine positive Hilfsspannungsquelle (6) anschaltbar ist.