DD213078A1 - COMPARATOR FOR CURRENT AREA MONITORING - Google Patents
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- DD213078A1 DD213078A1 DD24703283A DD24703283A DD213078A1 DD 213078 A1 DD213078 A1 DD 213078A1 DD 24703283 A DD24703283 A DD 24703283A DD 24703283 A DD24703283 A DD 24703283A DD 213078 A1 DD213078 A1 DD 213078A1
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Komparator zur Strombereichsueberwachung und findet Anwendung fuer die Ueberwachung der Funktion und zur Identifizierung von Schaltungen und Schaltkreisen. Ziel der Erfindung ist die Erkennung eines Stromsignals innerhalb eines grossen Bereiches, dessen Begrenzung bei Erreichen des oberen Stromwertes und die Konstanthaltung des Spannungsabfalls ueber der Komparatorschaltung. Aufgabe der Erfindung ist die Entwicklung einer einfachen Komparatorschaltung fuer die Ueberwachung eines Strombereiches von mehreren Zehnerpotenzen unter Verwendung von Grundschaltungen, wie Stromspiegel, Stromquelle und Spannungstrigger. Geloest wird die Aufgabe im wesentlichen durch die erfindungsgemaesse Beschaltung des Stromspiegels mit Widerstaenden, Dioden sowie Transistoren, deren Kollektoren mit dem Spannungstrigger verbunden sind. Der Uebergang vom Leitzustand in den Sperrzustand am ersten Transistor loest den unteren Triggerpunkt aus, der Leitzustand des zweiten Transistors loest den oberen Triggerpunkt aus. Anwendungsgebiet: Prueftechnik, Rechentechnik, Messtechnik.The invention relates to a comparator for Strombereichsueberwachung and finds application for the monitoring of the function and for the identification of circuits and circuits. The aim of the invention is the detection of a current signal within a large range, the limitation on reaching the upper current value and the constant maintenance of the voltage drop over the comparator circuit. The object of the invention is the development of a simple comparator circuit for the monitoring of a current range of several orders of magnitude using basic circuits, such as current mirror, current source and voltage trigger. Geloest the task is essentially by the inventive circuit of the current mirror with resistors, diodes and transistors whose collectors are connected to the voltage trigger. The transition from the conducting state into the blocking state at the first transistor triggers the lower trigger point, the conducting state of the second transistor triggers the upper trigger point. Field of application: Test engineering, computing technology, metrology.
Description
Erfinder: ~ Berlin, 4.01.83Inventor: ~ Berlin, 4.01.83
Dipl.-Ing. Michael Dobrowolny WP G 05 F/247 032Dipl.-Ing. Michael Dobrowolny WP G 05 F / 247 032
Dipl.-Ing. Siegfried PahrmeyerDipl.-Ing. Siegfried Pahrmeyer
Dipl.-Ing. Werner JablonskiDipl.-Ing. Werner Jablonsky
Zustellungsbevollmächtigte:Agent for Service:
Institut für Eegelungstechnik im Kombinat VEB EAW Berlin-Treptow "Friedrich Ebert" Büro für SchutzrechteInstitute for Eberungstechnik in the combine VEB EAW Berlin-Treptow "Friedrich Ebert" Office for Property Rights
G 01 E 19/165G 01 E 19/165
Komparator zur StrombereichsüberwachungComparator for current range monitoring
Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention
Die Erfindung betrifft einen Komparator zur Strombereichs— überwachung, der mehrere Dekaden überstreichen kann und fin— det Anwendung für die Überwachung der Punktion und zur Identifizierung von Schaltungen und Schaltkreisen.The invention relates to a comparator for current range monitoring which can cover several decades and is used for monitoring the puncture and for identifying circuits and circuits.
Charakteristik der bekannten technischen lösungenCharacteristic of the known technical solutions
In der DS 2517174 sind Stromübersetzerschaltungen dargestellt. Diese auch als Stromspiegelschaltungen bekannten Schaltungen haben nach dem Stand.der Technik ein Übersetzungsverhältnis von 0,5 ... 0,9. Es wird gezeigt, wie durch schaItungstechnische Maßnahmen eine Verbesserung auf 0,8 ... 1 erzielt werden kann. Diese Stromspiegel werden vielfach als zentraler Schaltungsteil für Stromkomparatoren eingesetzt. Eine Strom-Überwachung mit der unbeschalteten Stromübersetzerschaltung ist nicht möglich.In DS 2517174 current transformer circuits are shown. These circuits, also known as current mirror circuits, have, according to the state of the art, a transmission ratio of 0.5... 0.9. It will be shown how an improvement to 0.8 ... 1 can be achieved by technical measures. These current mirrors are often used as a central circuit part for current comparators. A current monitoring with the unconnected current transformer circuit is not possible.
Eine entsprechende Anordnung eines Stromkomparators ist in der DE-OS 2944657 dargestellt. Der Meßstrom wird hier auf den ersten Eingang und ein einstellbarer Strom aus einer Stromquelle auf den zweiten Eingang einer Stromspiegelschaltung gegeben. Der Komparator triggert, wenn der Meßstrom den Wert der Stromquelle erreicht. Über eine Rückkopplung ist eine -Hysterese für den Triggerpunkt einstellbar. Nachteil dieses Stromkomparators ist, daß eine Bereichsüberwachung nicht möglich ist. Zum Schutz gegen auftretende hohe EingangsströmeA corresponding arrangement of a current comparator is shown in DE-OS 2944657. The measuring current is applied here to the first input and an adjustable current from a current source to the second input of a current mirror circuit. The comparator triggers when the measuring current reaches the value of the current source. A feedback can be used to set a hysteresis for the trigger point. Disadvantage of this current comparator is that an area monitoring is not possible. To protect against occurring high input currents
sind.keine Maßnahmen vorgesehen. Mit einem Widerstand im Meßstromkreis könnte die Zerstörungssicherheit des Eomparators erzielt werden, jedoch ist damit auch die Eingangsspannung vom Eingangsstrom abhängig.sind.keine measures provided. With a resistance in the measuring circuit, the destruction of the Eomparators could be achieved, however, so that the input voltage depends on the input current.
Bekannt sind auch Anordnungen für Stromkomparatoren, z.B. BS-OS 2459155 und OE-OS 3034023, mit dem gemeinsamen Merkmal, daß der Meßstrom durch einen ohmsohen Widerstand fließt, über dem der Komparator zur Auswertung der Stromhöhe angeschlossen ist. Zur Überwachung eines Strombereiches ist der Anschluß von zwei Komparatoren, mit unterschiedlichen Triggerschwellen bei entsprechendem Aufwand prinzipiell möglich. Fachteil derartiger Anordnungen sind die sich aus Schwankungen des Meßstromes ergebenen Speisespannungss.chwankungen. Die Punktionssicherheit nachfolgender zu überwachender Schaltungen und Schaltkreise ist nicht mehr in(jedem Pail gewährleistet. Weiterhin würde eine wünschenswerte Begrenzung des Meßstromes durch eine Erhöhung des ohmsehen Widerstandes eine noch stärkere Beeinflussung der Speisespannung ergeben.Also known arrangements for current comparators, such as BS-OS 2459155 and OE-OS 3034023, with the common feature that the measuring current flows through a ohmsohen resistance, via which the comparator is connected to evaluate the current level. To monitor a current range, the connection of two comparators, with different trigger thresholds with the appropriate effort in principle possible. Specialist part of such arrangements are the resulting from fluctuations in the measuring current supply voltage. Variations. The puncture security subsequent to supervising circuits and circuits is no longer guaranteed in (each Pail. Further desirable would be a limitation of the measuring current by increasing the resistance ohmsehen give an even stronger effect on the supply voltage.
In der DE-OS 3119923 ist ein Bereichskomparator dargestellt, der ein Pehlersignal abgibt, wenn das Meßsignal unterhalb oder oberhalb wählbarer Grenzen liegt. Dieser Komparator arbeitet mit zwei Differenzverstärkern, deren Ausgänge auf eine Stromspiegelschaltung führen. Diese lösung ist nicht anwendbar, wenn das Meßsignal ein Sxromsignal ist.In DE-OS 3119923 a range comparator is shown, which outputs a Pehlersignal when the measurement signal is below or above selectable limits. This comparator uses two differential amplifiers whose outputs lead to a current mirror circuit. This solution is not applicable if the measurement signal is a Sxromsignal.
Ziel der ErfindungObject of the invention
Das Ziel der Erfindung ist die Erkennung eines Stromsignals, das innerhalb eines bestimmten großen Bereiches liegt, wobei beim Erreichen des oberen Stromwertes eine Begrenzung erfolgen soll. Weiterhin soll der durch das Stromsignal hervorgerufene Spannungsabfall über der Komparatorschaltung konstant sein.The aim of the invention is the detection of a current signal which is within a certain large range, wherein a limitation is to be made when reaching the upper current value. Furthermore, the voltage drop across the comparator circuit caused by the current signal should be constant.
Wesen der ErfindungEssence of the invention
Aufgabe der Erfindung ist es, einen einfachen Komparator zur überwachung'eines mehrere Zenerpotenzen überstreichendenThe object of the invention is to provide a simple comparator for monitoring a multiple Zener potencies
Strombereiches zu entwickeln, der bekannte Grundschaltungen, die auch als Hybridbauelemente zurVerfügung stehen, wie Stromspiegel, Konstantstromquelle und Spannungskomparator?nutzt. Diese Aufgabe ?/ird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Meßstrom auf einen Eingang des Komparators geführt ist. Dieser Eingang ist über einen zweiten Widerstand mit dem Primäreingang der Stromspiegelschaltung verbunden. Der Eingang ist weiterhin über einen ersten Widerstand mit der Basis eines zweiten !Transistors und über eine Zenerdiode und eine Diode in Sperrichtung mit dem Emitter des zweiten Transistors und mit Masse verbunden.. Die Katoden der Dioden sind auf die Verbindungsleitung von Stromspiegelschaltung und Konstantstromquelle und über eine dritte Diode, die der Kompensation der zweiten Diode dient, auf den Emitter eines ersten Transistors geführt. Der Sekundäreingang der Stromspiegelschaltung ist mit der Basis des ersten Transistors verknüpft und weiter über ei-. nen dritten Widerstand mit der positiven Betriebsspannung verbunden. Die Kollektoren der beiden Transistoren sind über einen vierten Widerstand ebenfalls auf die Betriebsspannungsleitung und einen Spannungstrigger geführt, an dessen Ausgang das Komparatorausgangssignal ansteht. Im folgenden soll die Wirkungsweise der Anordnung beschrieben .werden. Entsprechend dem Wirkprinzip einer Stromspiegelschaltung entspricht der in den Sekundäreingang fließende Strom Ip dem mit dem Übertragungsfaktor ti multiplizierten Primärstrom I^, wobei der Übertragungsfaktor von der gewählten speziellen Stromspiegelschaltung abhängt und zwischen 0,5 ... 1 liegt. Im Meßstrombereich 0^1 ^ unterer Triggerpunkt ist die Zenerdiode gesperrt. Der Strom IM = I,. reicht nicht aus, um über den Stromspiegel den ersten Transistor zu sperren. Am Eingang des Spannungstriggers liegt low-Signal und an seinem Ausgang wird ebenfalls low-Signal abgegeben. Die Differenz zwischen dem Konstantstrom In der StrömteTo develop current range, the known basic circuits, which are also available as hybrid devices, such as current mirror, constant current source and voltage comparator ? uses. This object is achieved according to the invention in that the measuring current is fed to an input of the comparator. This input is connected via a second resistor to the primary input of the current mirror circuit. The input is further connected via a first resistor to the base of a second transistor and via a zener diode and a diode in reverse with the emitter of the second transistor and to ground. The cathodes of the diodes are connected to the connecting line of current mirror circuit and constant current source and a third diode, which serves to compensate the second diode, is led to the emitter of a first transistor. The secondary input of the current mirror circuit is linked to the base of the first transistor and further via a. NEN third resistor connected to the positive operating voltage. The collectors of the two transistors are also routed via a fourth resistor to the operating voltage line and a voltage trigger, at whose output the comparator output signal is present. In the following, the operation of the arrangement will be described .werden. According to the principle of operation of a current mirror circuit, the current Ip flowing into the secondary input corresponds to the primary current I ^ multiplied by the transmission factor ti, the transmission factor depending on the selected specific current mirror circuit and being between 0.5. In Meßstrombereich 0 ^ 1 ^ lower trigger point, the Zener diode is locked. The current I M = I ,. is not enough to block the first transistor via the current mirror. At the input of the voltage trigger is low signal and at its output is also low signal delivered. The difference between the constant current I n of the streams
quelle und^dem Meßstrom I,, fließt über die zweite Diode nach Masse. Das durch diese Diode angehobene Potential wird durch die dritte Diode im Emitterzweig des ersten Transistors kompensiert, so daß am Spannungstrigger keine negative Spannung anliegt.source and the measuring current I ,, flows via the second diode to ground. The potential raised by this diode is compensated by the third diode in the emitter branch of the first transistor, so that there is no negative voltage at the voltage trigger.
Erreicht der Meßstrom den unteren Triggerpunkt, die Eingängsspannung liegt nur minimal unter der Zenerspannung der ersten Diode, wird der Sekundärstrom so groß, daß der erste Transistor gesperrt wird. Damit liegt über dem vierten Widerstand, dem Kollektorwiderstand des zweiten Transistors, ein Spannungssignal am Eingang des Spannungstriggers an. An seinem Ausgang erscheint. high-Signal. Ein weiteres Ansteigen des Singangsmeßstromes bewirkt, daß die Zenerdiode. leitend wird. Sie tibernimmt nunmehr den Differenzstrom von Meßstrom L.. und Primär-If the measuring current reaches the lower trigger point, the input voltage is only minimally below the Zener voltage of the first diode, the secondary current becomes so large that the first transistor is turned off. This is above the fourth resistor, the collector resistor of the second transistor, a voltage signal at the input of the voltage trigger. At its exit appears. high-signal. A further increase of the Singangsmeßstromes causes the Zener diode. becomes conductive. It now accepts the differential current of measuring current L .. and primary
strom I1 . ·current I 1 . ·
Die obere Triggerschwelle ist erreicht, wenn der Eingangs— strom !„ gleich dem Strom der Konstantstromquelle In ist. Über den ersten Widerstand wird jetzt der zweite Transistor durchgesteuert und am Spannungstrigger liegt low-Signal an. Ein weiteres Ansteigen des Eingangsmeßstromes ist. nun nicht mehr möglich, da er durch die Konstantstromquelle fließen muß und im folgenden begrenzt wird.The upper trigger threshold is reached when the input current I "is equal to the current of the constant current source I n . The second transistor is now controlled via the first resistor and the low voltage signal is applied to the voltage trigger. Another increase in the Eingangsmeßstromes is. now no longer possible because it must flow through the constant current source and is limited in the following.
Ausführungsbeispielembodiment
In Pig. 1 ist das Prinzipschaltbild des erfindungsgemäßen Komparators zur Strombereichsüberwachung dargestellt. Der Meßstrom L,, ist auf den Eingang E des Komparators.geführt. Dieser ist über einen zweiten Widerstand E2 mit dem ersten Eingang der Stromspiegelschaltung, in den der Primärstrom IT fließt, verbunden. Der zweite Eingang, in den der Sekundärstrom Ip=r ül. fließt, ist mit der Basis eines ersten Transistors T1 und über einen dritten Widerstand E3 mit der Yersorgungsspannung +U-n verbunden. Der untere Triggerpunkt des Komparators ist erreicht, wenn der erste Transistor T1 in den Sperrzustand geht. An seinem Kollektor und damit am Spannungstrigger 3 steht dann high-Signal an. Es gilt:In Pig. 1 shows the block diagram of the comparator according to the invention for current range monitoring. The measuring current L ,, is fed to the input E of the comparator. This is connected via a second resistor E2 to the first input of the current mirror circuit, in which the primary current IT flows. The second input into which the secondary current Ip = r ül. is connected to the base of a first transistor T1 and via a third resistor E3 to the Yersorgungsspannung + Un. The lower trigger point of the comparator is reached when the first transistor T1 goes into the blocking state. At its collector and thus the voltage trigger 3 is then high signal. The following applies:
+üB=Irü"R3+IJBE T1+ÜD3. + ü B = I r ü " R3 + IJ BE T1 + D3.
Daraus ergibt sich als Ansprechstrom (unterer Triggerpunkt)This results in a response current (lower trigger point)
1I- +UB"ÜBS T1~UD3 ü E3 1 I- + U B " Ü BS T1 ~ U D3 ü E3
Der zweite Widerstand E2 ist so zu dimensionieren, daß die Eingangsspannung Ug+I^E2, (Ug=Spannung über Stromspiegelschaltung) "beim Erreichen des unteren Triggerpunktes minimal unter der Zenerspannung einer Diode 1)1 (ca. 1V) liegt, die zwischen dem Eingang E und der Verbindungsieitung von Stromspiegelschaltung und Eonstantstromquelle 2 geschaltet ist. Damit entspricht im unteren Sehaltpunkt IM=I1. Bei diesem Meßstrom und bei kleineren ist die Zenerdiode gesperrt.The second resistor E2 is to be dimensioned so that the input voltage Ug + I ^ E2, (Ug = voltage over current mirror circuit) "when reaching the lower trigger point is minimally below the zener voltage of a diode 1) 1 (about 1V), which between the Input E and the Verbindungsieitung of current mirror circuit and Eonstantstromquelle 2 is connected.Thus corresponds to the lower Sehaltpunkt I M = I1th In this measuring current and smaller, the Zener diode is locked.
liegt IM unterhalb des Ansprechstroms, reicht 12 nicht aus, um den Transistor T1 zu sperren. Am Spannungstriggerausgang liegt damit low-Signal an. Die Differenz zwischen dem Meßstrom und dem Konstantstrom fließt über eine zweite Diode D2 nach Masse, Diese Diode D2 ist in Reihe zur Zenerdiode D1 geschaltet, jedoch in entgegengesetzter Flußrichtung. Das durch sie auf etwa 0,7V angehobene Potential wird durch eine dritte Diode D3 kompensiert, die zwischen dem Emitter des ersten Transistors T1 und dem Verbindungspunkt der Katoden der Dioden D1 und D2 geschaltet ist. Hierdurch wird erreicht, daß keine negative Spannung am Spannungstrigger 3 anliegt.If I M is below the operating current, 12 is insufficient to block transistor T1. The voltage trigger output is thus low signal. The difference between the measuring current and the constant current flows through a second diode D2 to ground, this diode D2 is connected in series with the zener diode D1, but in the opposite direction of flow. The potential raised by it to about 0.7V is compensated by a third diode D3 connected between the emitter of the first transistor T1 and the junction of the cathodes of the diodes D1 and D2. This ensures that no negative voltage is applied to the voltage trigger 3.
Erreicht der Eingangsmeßstrom I,, den unteren Triggerpunkt, wird der Sekundärstrom 12 so groß, daß der erste. Transistor T1 gesperrt wird. Damit liegt über einem vierten Widerstand E4, der zwischen dem Verbindungspunkt von Kollektor des ersten Transistors T1, Kollektor eines zweiten Transistors T2 und Eingang des Spannungstriggers3 einerseits und der positiven Versorgungsspannung anderseits angeordnet ist, ein Spannungssignal am Spannungstrigger 3 an. Das Signal an seinem Ausgang A geht in den high-Zustand. Bei geringfügig weiter ansteigendem Strom I„ entspricht die Spannung über dem. zweiten Widerstand E2 plus der Spannung über dem:; Stroms ρ iegel Ug der Zenerspannung der ersten Diode D1. Sie übernimmt nunmehr den Differenzstrom von I.. und 11 . Damit wird der durch IM If the Eingangsmeßstrom I ,, reaches the lower trigger point, the secondary current 12 is so large that the first. Transistor T1 is blocked. This is above a fourth resistor E4, which is arranged between the connection point of collector of the first transistor T1, collector of a second transistor T2 and input of Spannungsstriggers3 on the one hand and the positive supply voltage on the other hand, a voltage signal at the voltage trigger 3. The signal at its output A goes high. With slightly further increasing current I ", the voltage is equal to that. second resistance E2 plus the voltage over the :; Current ρ level Ug of the zener voltage of the first diode D1. It now takes over the differential current of I .. and 11. Thus, the by I M
*M i/i* M i / i
hervorgerufene Spannungsabfall auf die Zenerspannung von .ca. 1V konstant gehalten. Der Maximalstrom H beträgtcaused voltage drop to the Zener voltage of .ca. 1V kept constant. The maximum current H is
E2E2
— δ- δ
Die obere Triggerschwelle ist' erreicht, wenn I =1 beträgt. Wird eine Stromquelle 2 mit einer scharf geknickten Kennlinie vorausgesetzt, so steigt die Spannung am Eingang E bei IM>In sprunghaft an. Über einen ersten Widerstand E1, angeordnet zwischen dem Eingang E und der Basis des zweiten Transistors T2, wird dieser Transistor T2 durchgesteuert. Am Eingang des Spannungstriggers steht damit O-Signal an.The upper trigger threshold is reached when I = 1. If a current source 2 with a sharply bent characteristic is assumed, then the voltage at the input E increases abruptly at I M > I n . Via a first resistor E1, disposed between the input E and the base of the second transistor T2, this transistor T2 is turned on. At the input of the voltage trigger is thus O-signal.
Eine Einstellung der zu überwachenden Strombereichsgrenzen ist möglich, indem eine variable Eonstantstromquelle eingesetzt und statt des Widerstandes E3 ein Potentiometer angeordnet wird. Durch die völligjunterschiedlichen Eunktionsprinzipien für den Einsatz des unteren und oberen Triggerpunktes kann hier ohne weiteres ein Faktor von 10 realisiert werden. Die Genauigkeit der unteren Schwelle hängt von der gewählten Stromspiegelschaltung und von den Widerstandstoleranzen ab. Die Genauigkeit der oberen Schwelle hängt von der gewählten Stromquelle ab.An adjustment of the current range limits to be monitored is possible by using a variable Eonstantstromquelle and instead of the resistor E3, a potentiometer is arranged. By completely different Eunktionsprinzipien for the use of the lower and upper trigger point, a factor of 10 can be easily realized here. The accuracy of the lower threshold depends on the selected current mirror circuit and on the resistance tolerances. The accuracy of the upper threshold depends on the selected power source.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD24703283A DD213078A1 (en) | 1983-01-05 | 1983-01-05 | COMPARATOR FOR CURRENT AREA MONITORING |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| DD24703283A DD213078A1 (en) | 1983-01-05 | 1983-01-05 | COMPARATOR FOR CURRENT AREA MONITORING |
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|---|---|
| DD213078A1 true DD213078A1 (en) | 1984-08-29 |
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ID=5544222
Family Applications (1)
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| DD24703283A DD213078A1 (en) | 1983-01-05 | 1983-01-05 | COMPARATOR FOR CURRENT AREA MONITORING |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DD (1) | DD213078A1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2272300A (en) * | 1992-11-05 | 1994-05-11 | Smiths Industries Plc | Current measurement by means of shunt resistor |
| US5378998A (en) * | 1992-11-05 | 1995-01-03 | Smiths Industries Public Limited Company | Current measurement circuits |
-
1983
- 1983-01-05 DD DD24703283A patent/DD213078A1/en not_active IP Right Cessation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2272300A (en) * | 1992-11-05 | 1994-05-11 | Smiths Industries Plc | Current measurement by means of shunt resistor |
| US5378998A (en) * | 1992-11-05 | 1995-01-03 | Smiths Industries Public Limited Company | Current measurement circuits |
| GB2272300B (en) * | 1992-11-05 | 1995-12-13 | Smiths Industries Plc | Current measurement circuits |
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