DD214002A1 - CIRCUIT ARRANGEMENT FOR MEASURING TIME INTERVALS - Google Patents
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Abstract
Gegenstand der Erfindung ist eine Schaltungsanordnung zur Messung von Zeitintervallen, die sich auf das Gebiet der Impulsbreitenmessung elektrischer Impulse bezieht. Das Ziel der Erfindung besteht in der Reduzierung des schaltungstechnischen und somit Bauelementeaufwands und dem Ausschluss von Messfehlern, die auf einer Asynchronitaet von Mess- und Vergleichsimpulsfrequenzen beruhen. Dahingehend wird die Aufgabe geloest, die Messung von Zeitintervallen mit zu diesen phasensynchronen Referenzimpulsen auszufuehren.Die Loesung erfolgt, indem die Referenzimpulse aus der gleichen Schwingung abgeleitet werden,die das zu messende Zeitintervall enthaelt.Dazu werden zwei Komparatoren benutzt, einer zum Erzeugen eines Messimpulses und einer zum Erzeugen von Referenzimpulsen, deren Aufbereitung anhand von Integratorschaltungen zeit- und spannungsabhaengig durchgefuehrt wird. Die Frequenz der Referenzimpulsfolge ist ein ganzzahliges Vielfaches der Frequenz der Ausgangsschwingung. Die Erfindung kann im gesamten genannten Bezugsgebiet Anwendung finden. Ein vorteilhafter Einsatz ist bei der Zuendwinkelmessung von mit Phasenanschnittsteuerung arbeitenden Leistungsschaltern gegeben.The invention relates to a circuit arrangement for measuring time intervals, which relates to the field of pulse width measurement of electrical pulses. The aim of the invention is to reduce the circuitry and thus component cost and the exclusion of measurement errors that are based on an asynchrony of measurement and comparison pulse frequencies. The solution is achieved by deriving the reference pulses from the same oscillation containing the time interval to be measured. Two comparators are used for this purpose, one for generating a measuring pulse and one for measuring the time interval one for generating reference pulses whose processing is carried out on the basis of integrator circuits time and voltage dependent. The frequency of the reference pulse train is an integer multiple of the frequency of the output oscillation. The invention can be used in the entire reference area. An advantageous use is given in the Zuendwinkelmessung working with phase control circuit breakers.
Description
Schaltungsanordnung zur Messung von ZeitintervallenCircuit arrangement for measuring time intervals
Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Impulsbreitenmessung elektrischer Impulse. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet ist die Diagnose von Leistungsschaltern für Wechselspannungen oder pulsierende Gleichspannungen, die nach dem Prinzip der Phasenanschnittsteuerung arbeiten.The invention relates to the field of pulse width measurement of electrical impulses. A preferred field of application is the diagnosis of circuit breakers for AC voltages or pulsating DC voltages, which operate on the principle of phase control.
Ss ist eine Zeitintervall-IIeßeinrichtung bekannt, die die Auswertung von beliebig langen Impulsen ermöglicht* Dazu dient eine elektronische Schaltung, in der jedes zu messende Zeitintervall durch einen Zeit-Spannung-Umsetzer in eine Spannung umgesetzt vsird, die dann durch einen Spannung-Zeit-Umsetzer wieder in ein Zeitintervall umgewandelt wird, das langer ist als da3 ursprüngliche. Während der Umwandlung der Spannung in das längere Zeitintervall ist ein Tor freigeschaltet und ein Zähler integriert eine der Länge des Zeitintervalls entsprechende Anzahl von Taktimpulsen, die von einem Taktgenerator erzeugt werden« Zwischen dem. Zeit-Spannung-Umsetzer und dem Spannung-Zeit-Umsetzer 3ind mehrere Spannungsnalteschaltungen angeordnet, die über einenSs is a time interval IIeßeinrichtung known, which allows the evaluation of arbitrarily long pulses * This is an electronic circuit in which each time interval to be measured by a time-voltage converter converted into a voltage vsird, which then by a voltage-time Converter is converted back to a time interval that is longer than da3 original. During the conversion of the voltage into the longer time interval, a gate is enabled and a counter integrates a number of clock pulses, corresponding to the length of the time interval, which are generated by a clock generator. Time-voltage converter and the voltage-time converter 3ind multiple Spannungsnalteschaltungen are arranged, which via a
a- 2 ·- a - 2 · -
ein- und einen ausgangsseitig vorhandenen Umschalter an die Umsetzer angeschlossen werden* Dabei speichert die erste Spannungshalteschaltung die Spannung, die dem Zeitintervall der Impulsbreite eines ersten Impulses entspricht, die zweite Spannungshalteschaltung speichert die Spannung, die dem Zeitintervall der Impulsbreite eines zweiten Impulses entspricht·In this case, the first voltage hold circuit stores the voltage corresponding to the time interval of the pulse width of a first pulse, the second voltage hold circuit stores the voltage corresponding to the time interval of the pulse width of a second pulse.
Ein drittes Umschalten verbindet den Zähler mit einer Anzahl Register, wobei deren Zahl der Zahl der Spannungshalteschaltungen gleich ist* Die Register sind an eine Recheneinrichtung zur Quotientenbildung angeschlossen. Der Zeit-Spannung-Umsetzer und der Spannung-Zeit-Umsetzer bestehen aus Integratornetzvverken, denen jeweils eine Konstantspannungsquelle zugeordnet ist, deren Ausgangsspannung entsprechend des Zeitintervalls der Impulsbreite eines Impulses von dem Integrator des Zeit-Spannung-Umsetzer integriert wird bzv». deren Ausgangsspannung entsprechend der in der gerade mit dem Spannung-Zeit-Umsetzer verbundenen Spannungshalteschaltung gespeicherten Spannung von dem Integrator des Spannung-Zeit-Umsetzers, also referenzspannungsabhängig, integriert wird» Die Zeitkonstante des Integrators des Spannung-Zeit-Umsetzers ist schaltungsmäßig auf das loo- oder looofache derjenigen des Integrators des Zeit-Spannung-Umsetzers festgelegt* Demnach wird ein Eingangszeitintervall letztlich auf das loo- oder looofache gedehnt· Die Zählung der Taktimpulse erfolgt mit einem Paktor loo oder looo, sodaß die Meßgenauigkeit der Zeitintervall-Meßeinrichtung um diesen Faktor verbessert wird. Die genannte Zeitintervall-Meßeinrichtung ist in der DE-AS 2 855 819 beschrieben.A third switch connects the counter to a number of registers, the number of which is equal to the number of voltage hold circuits. The registers are connected to a quotient calculation device. The time-voltage converter and the voltage-time converter consist of Integratornetzvverken, each associated with a constant voltage source whose output voltage is integrated according to the time interval of the pulse width of a pulse from the integrator of the time-voltage converter bzv ». whose output voltage is integrated in accordance with the voltage stored in the voltage hold circuit currently connected to the voltage-to-time converter by the integrator of the voltage-time converter, that is to say reference-voltage-dependent. The time constant of the integrator of the voltage-time converter is set to the desired value. or looofache that of the integrator of the time-voltage converter * Thus, an input time interval is finally stretched to the loo- or looofache · The counting of the clock pulses is done with a factor loo or looo, so that the measurement accuracy of the time interval measuring device is improved by this factor , Said time interval measuring device is described in DE-AS 2,855,819.
Die Nachteile der genannten Zeitintervall-Meßeinrichtung ergeben sich vordergründig aus dem hohen Aufwand, der zur Erreichung der Meßgenauigkeit getrieben wird· Der hohe schaltungstechnische und somit Bauelementeaufwand zeigt sich darin, daß für jeden Integrator eine zusätzliche Konstant-The disadvantages of the aforementioned time interval measuring device are apparent from the high cost, which is driven to achieve the measurement accuracy · The high circuit technology and thus component cost is shown in that for each integrator an additional constant
Spannungsquelle nötig ist sowie darin, daß eine Mehrzahl von Spannungshalteschaltungen benutzt werden muß« Trotz des hohen Aufwands beinhaltet die Zeitintervall-Meßeinrichtung jedoch Mängel hinsichtlich der Meßgenauigkeit. Da ein Taktgenerator zum Erzeugen einer Vergleichsimpulsfolge benötigt wird, der ebenfalls einen erhöhten Aufwand darstellt, müssen die Vergleichsimpulse wegen fehlender Synchronisation mit den zu messenden Zeitintervallen extrem schmal sein und eine hohe Frequenz aufweisen, damit Fehler vermieden-werden, die aus der zeitlichen Verschiebung der Planken des zu messenden Zeitintervalls und des dessen Ein-Planke folgenden und des dessen Aus-Planke vorausgehenden Vergleichsimpulses resultieren·Voltage source is necessary and in that a plurality of voltage hold circuits must be used. "Despite the high cost, however, the time interval measuring device includes deficiencies in the measurement accuracy. Since a clock generator for generating a comparison pulse train is required, which also represents an increased effort, the comparison pulses must be extremely narrow and have a high frequency due to lack of synchronization with the time intervals to be measured, so that errors are avoided, resulting from the time shift of the planks the time interval to be measured and the one-plank following and the one-plank of which precedes the comparison pulse result
Das Ziel der Erfindung besteht darin, den schaltungstechnischen und somit Bauelementeaufwand für Geräte zur Zeitintervall-LIessung zu verringern und Pehler bei der Messung auszuschließen, die auf der Asynchronität von Meß- und Vergleichsimpulsfrequenzen beruhen*The object of the invention is to reduce the circuitry and thus the complexity of components for devices for time interval measurement and to exclude Pehler in the measurement, which are based on the asynchronism of measuring and comparison pulse frequencies *
Darlegung des Wesens der Erfindung. Explanation of the essence of the invention .
Es ist Aufgabe der Erfindung, zur Messung von Zeitintervallen im Verhältnis zu Referenaimpulsen eine Schaltungsanordnung vorzustellen, wobei die zu messenden Zeitintervalle und die Referenzimpulse phasensynchron sind.It is an object of the invention to provide for the measurement of time intervals in relation to Referenaimpulsen a circuit arrangement, wherein the time intervals to be measured and the reference pulses are phase synchronous.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit einem seitabhängigen Spannungsintegrator, der aus einem Zeitintervall eine Spannungsamplitude ableitet, einem spannungaabhängigen Zeitschalter, einer Torschaltung und einem die das Tor passie-The task is solved with a side-dependent voltage integrator, which derives a voltage amplitude from a time interval, a voltage-dependent time switch, a gate circuit and a gate which passes the gate.
renden Impulse integrierenden Zähler» D^zu ist ein erster Komparator vorgesehen, der zu einem aus einer Wechselspannung Anteile abnehmenden Schalter über einen Meßwertwandler parallel geschaltet ist» Ein zweiter Komparator, dessen Ausgang mit dem zeitabhängigen Spannungsintegrator verbunden ist, wird mit der gleichen Wechselspannung beaufschlagt» Der zeitabhängige Spannungsintegrator ist ausgangsseitig mit dem spannungsabhängigen Zeitschalter verbunden, der eine Impulsfolge mit kürzerer Periodendauer als das am Eingang des Spannungsintegrators anliegende Zeitintervall erzeugt«A first comparator is provided, which is connected in parallel with a switch that is decreasing from an alternating voltage component via a measuring transducer. A second comparator whose output is connected to the time-dependent voltage integrator is subjected to the same alternating voltage. The time-dependent voltage integrator has its output connected to the voltage-dependent time switch which generates a pulse sequence with a shorter cycle duration than the time interval applied to the input of the voltage integrator.
An den ersten Komparator ist eine aus Frequenzteilern bestehende Steuerlogik angeschlossen.The first comparator is connected to a frequency divider control logic.
Eine weitere Lösungsvariante besteht darin, daß am Ausgang des zweiten Komparators ein Impulsformer vorgesehen ist, sodaß der zeitabhängige Spannungsintegrator mit Uadelimpulsen angesteuert wird, die seitlich mit den llulldurchgängen der Wechselspannung übereinstimmen·A further variant of the solution consists in that a pulse shaper is provided at the output of the second comparator, so that the time-dependent voltage integrator is controlled by means of Uadelimpulsen which laterally coincide with the llulldurchgängen the AC voltage ·
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß zwischen dem seitabhängigen Spannungsintegrator und dem spannungsabhängigen Zeitschalter eine analoge Speicherschaltung angeordnet ist.An embodiment of the invention provides that an analog memory circuit is arranged between the side-dependent voltage integrator and the voltage-dependent time switch.
Die erfindungsgemäße Lösung kann weiterhin dadurch vervollkommnet werden, daß am Ausgang des spannungsabhängigen Zeitschalters eine Pegelanpaßschaltung angeschlossen ist» Die Erfindung ist außerdem gekennzeichnet durch den Anschluß der Ausgänge der Steuerlogik und des spannungsabhängigen Zeitschalters an die Torschaltung. Eine andere Variante ist durch die Zwischenschaltung der Pegelanpaßschaltung zwischen den spannungsabhängigen Zeitschalter und die Torschaltung realisiert. An den Ausgang der Torschaltung ist der Zähler angeschlossen, dessen Ausgänge an ein digitales Anzeigedisplay geführt sein können.The inventive solution can be further perfected by the fact that at the output of the voltage-dependent timer a Pegelanpaßschaltung is connected »The invention is also characterized by the connection of the outputs of the control logic and the voltage-dependent time switch to the gate. Another variant is realized by the interposition of the level matching circuit between the voltage-dependent time switch and the gate circuit. Connected to the output of the gate circuit is the counter whose outputs can be led to a digital display.
Der erste Komparator ermittelt das Zeitintervall, während dessen der an die Wechselspannung angeschlossene Schalter die Wechselspannung passieren läßt, indan.ein" diesem Zeitinvervall in seiner Impulsbreite identischer Impuls am Komparatorausgang zur Verfügung steht." Die Wechselspannung wird von" "dem Meßwertwandler in ihrer Amplitude begrenzt- Gleichzeitig schaltet der zweite Komparator in Abhängigkeit des Hulldurchgangs der Wechselspannung, ohne daß der angeschlossene Schalter Einfluß auf die Punktion des-zweiten Komparators ausübt· Die Ausgangsimpulse des zweiten Komparators gelangen an den Eingang des zeitabhängigen Spannungsintegrators, der daraufhin zurückgesetzt wird« Die Genauigkeit des Rücksetzvorgangs wird vorteilhaftereeise erhöht durch die Wirkung des Impulsformers, der die Ausgangsimpulse des zweiten Komparators zu extrem schmalen ITadelimpulsen verkürzt. Die den zeitabhängigen Spannungsintegrator rücksetzenden Impulse sind phasengleich zu der Wechselspannung, indem jeder Hulldurchgang der Wechselspannung einen Impuls hervorruft* Demzufolge sind die Bücksetzimpulse für den zeitabhängigen Spannungsintegrator phasens-fnchron zu den Aus gangs impuls en des ersten Komparators.The first comparator determines the time interval during which the switch connected to the AC voltage passes the AC voltage indan.in "this time interval in its pulse width identical pulse at the comparator output is available." At the same time, the second comparator switches as a function of the Hulldurchgangs the AC voltage without the connected switch affects the punctuation of the second comparator · The output pulses of the second comparator reach the input of the The accuracy of the reset operation is advantageously increased by the effect of the pulse shaper, which shortens the output pulses of the second comparator to extremely narrow ITadelimpulsen. The pulses resetting the time-dependent voltage integrator are in phase with the AC voltage by causing each hull passage of the AC voltage to pulse. Accordingly, the reset pulses for the time-dependent voltage integrator are phase-to-phase with the output pulses of the first comparator.
Der zeitabhängige Spannungsintegrator erzeugt eine Sägezahnspannung, deren Höhe von den Rücksetzimpulsen begrenzt wird. Die Sägezahnspannung dient als Referenzspannung für den spannungsabhängigen Zeitschalter. Dazu wird der Sägezahnspannungsspitzenwert von der Speicherschaltung übernommen und steht an deren Ausgang infonrT'einer Gleichspannung zur Verfügung.The time dependent voltage integrator generates a sawtooth voltage whose magnitude is limited by the reset pulses. The sawtooth voltage serves as a reference voltage for the voltage-dependent time switch. For this purpose, the Sägezahnspannungsspitzenwert is taken from the memory circuit and is available at the output infonrT'einer DC voltage available.
Innerhalb des spannungsabhängigen Zeitschalters wird von einem Sägezahngenerator in Abhängigkeit der Ausgangsimpulse des Impulsformers eine Sägezahnspannung aufgebaut, die auf den Eingang eines Komparators gelegt wird, der den Spitzenwert dieser Sägezahnspannung mit der Refe:mzspannung vergleicht. Bei Übereinstimmung schaltet ein Flip-Flop um,Within the voltage-dependent time switch, a sawtooth generator sets up a sawtooth voltage in response to the output pulses of the pulse shaper, which voltage is applied to the input of a comparator which compares the peak value of this sawtooth voltage with the reference voltage. If they match, a flip-flop switches
O «-O «-
das auf den Eingang des Sägezahngenerators rückgekoppelt ist, und diesen mit dem Kippimpuls rücksetzt. Das Setzen des Flip-Flops in die Ausgangslage erfolgt mit einem weiteren Komparator, der mit dem Ausgang des Sägezahngenerators verbunden ist und dessen Potential mit Massepotential vergleicht^' .· >· -- ·< ·.' Die Zeitkonstante des internen Sägezahngenerators des spannungsabhängigen Zeitschalters ist 36omal kleiner als diejenige des zeitabhängigen Spannungsintegrators. Am Ausgang des spannungsabhängigen Zeitschalters erscheint demnach eine Impulsfolge, deren Frequenz das 72οfache der Wechselspannungsfrequenz beträgt und mit den jtfulldurchgängen der Wechselspannung synchron ist.*which is fed back to the input of the sawtooth generator, and this reset with the flip-flop. The setting of the flip-flop in the starting position is carried out with a further comparator, which is connected to the output of the sawtooth generator and whose potential is compared to ground potential ^ '· · · - · <·.' The time constant of the internal sawtooth generator of the voltage-dependent time switch is 36 times smaller than that of the time-dependent voltage integrator. Accordingly, at the output of the voltage-dependent time switch appears a pulse sequence whose frequency is 72 times the AC frequency and which is synchronous with the full-time passage of the AC voltage.
Die Ausgangsimpulsfolge des apannungsabhängigen Zeitschalters wird der Torschaltung zugeführt. Vorteilhafterweise wird die Impulsfolge mittels der Pegelanpaßschaltung in ihren Amplituden für low- und High-Potential den Erfordernissen der Torschaltung und des Zählers angepaßt.The output pulse train of the voltage-dependent time switch is supplied to the gate circuit. Advantageously, the pulse train is adapted by means of the level matching circuit in their amplitudes for low and high potential to the requirements of the gate and the counter.
Die Ausgangsimpulse des ersten !Comparators gelangen zu der aus mehreren Frequenzteiler bestehenden Steuerlogik. Die Steuerlogik blendet aus der Impulsfolge jeden 4o. Impuls unter Beibehaltung der Impulsbreite aus. Der ausgeblendete Impuls dient als Meßimpuls und wird der Torschaltung zugeführt. Weiterhin entnimmt die Steuerlogik der Impulsfolge jeden 36. Impuls. Diese Impulse werden zum Rücksetzen des Zählers benutzt. Die der Torschaltung zugeführten Meßimpulse schalten diese frei, woraufhin eine die Breite der Meßimpulse kennzeichnende Anzahl von Ausgangsimpulsen des spannungsabhängigen Zeitschalters die Torschaltung passieren und diese Anzahl mit dem Zähler erfaßt wird· Der für jeden Meßimpuls erreichte Zählerstand wird von dem digitalen Anzeigedisplay dargestellt und ist bei entsprechender Eichung ein Maß für das Zeitintervall, während dessen der an die Wechselspannung angeschlossene Schalter die Wechselspannung passieren läßt.The output pulses of the first comparator reach the control logic consisting of several frequency dividers. The control logic fades out of the pulse train every 4o. Pulse while maintaining the pulse width. The hidden pulse serves as a measuring pulse and is supplied to the gate. Furthermore, the control logic takes the pulse train every 36th pulse. These pulses are used to reset the counter. The measuring pulses supplied to the gate circuit switch them free, whereupon a number of output pulses of the voltage-dependent time switch characterizing the width of the measuring pulses pass through the gate circuit and this number is detected by the counter. The counter reading reached for each measuring pulse is represented by the digital display screen and is corresponding to Calibration is a measure of the time interval during which the switch connected to the AC voltage passes the AC voltage.
Wegen der Abhängigkeit von Meßimpulsfolge und Vergleichsiinpulsfolge, die aus der Verwendung der Wechselspannung als gemeinsame Basis resultiert, besteht zwischen beiden Impulsfolgen Synchronitat, sodaß eine sehr hohe Meßgenauigkeit gewährleistet ist* -Lie hohe keügenauigkeit ist weiterhin begründet durch die kurze Periode der Vergleichsimpulsfolge, die zudem ein ganasahliger Teil der Periode der Meßimpulsfolge ist. Demnach ist eine zeitliche Abweichung der Schaltflanken von Meßimpulsen und Vergleichsimpulsen an den Eingängen der Torschaltung ausgeschlossen. Das Zeitregime zwischen Anzeige und Dunkeltasten des An- Zeigedisplays während des ZählVorgangs ergibt, daß das Ergebnis gut abgelesen und somit gut ausgewertet werden kann. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist, daß Sum Aufbau ausschließlich einfache Bauelemente benötigt werden.Because of the dependence of Meßimpulsfolge and Vergleichsiinpulsfolge resulting from the use of AC voltage as a common basis, there is synchronism between the two pulse trains, so that a very high accuracy is guaranteed * -Lie high keisenauigkeit is still due to the short period of the comparison pulse train, which also a is ganasahliger part of the period of Meßimpulsfolge. Accordingly, a temporal deviation of the switching edges of measuring pulses and comparison pulses at the inputs of the gate circuit is excluded. The time regime between display and dark keys of the on-display during the counting process shows that the result can be read well and thus evaluated well. Another advantage of the circuit arrangement according to the invention is that Sum structure only simple components are needed.
Die erfindungsgemäße Lösung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Ss wird anhand der Zeichnung ein digitales Zündwinkelme'ßgerät für Drehzahlsteller, die nach dem Prinzip der Phasenanschnittsteuerung arbeiten, beschrieben. Die Zeichnung zeigt inThe solution according to the invention will be explained in more detail with reference to an embodiment. With reference to the drawing, a digital Zündwinkelme'ßgerät for speed controller, which operate on the principle of phase control, described. The drawing shows in
Fig. 1 das Blockschaltbild des digitalen Zündwinkelmeßge- rätes nach der Erfindung und in1 shows the block diagram of the digital Zündwinkelmeßge- device according to the invention and in
Pig. 2 das Blockschaltbild des spannungsabhängigen Zeitschalters nach Fig» I*Pig. 2 shows the block diagram of the voltage-dependent time switch according to FIG.
Ein Wechselspannungsschalter 3 und eine Lastimpedanz ZV sind mit einer WechseIspannungsquelle in Reihe geschaltet. Bei dem Wechselspannungsschalter S handelt es sich um den Triac eines Drehzahlstellers. Der Triac S steuert die über der Lastimpedanz ZV abfallende Spannung nach dem PrinzipAn AC voltage switch 3 and a load impedance ZV are connected in series with an AC voltage source. The AC voltage switch S is the triac of a speed controller. The triac S controls the voltage drop across the load impedance ZV according to the principle
der Phasenanschnittsteuerung, sodaß die Lastimpedanz ZY, die als Motor ausgeführt ist, je nach Größe der vom Triac S·durchgelassenen Anteile der Wechselspannung mit verschiedenen Drehzahlen läuft. Parallel zu der Reihenschaltung aus Triac S und Lastimpedanz ZV befindet sich ein .Meßvvertvjanaler , an dessen Ausgänge ein erster Komparator K 1 angeschlosthe phase-angle control, so that the load impedance ZY, which is designed as a motor, depending on the size of the triac S · permeated portions of the AC voltage at different speeds runs. Parallel to the series circuit of triac S and load impedance ZV is a .Meßvvertvjanaler, connected to the outputs of a first comparator K 1
sen ist. Der Meß^vert^vandler MW dient der Pegelanpassung zwischen Last- und Meßstromkreis. Ein zweiter Komparator K 2 hat an einem Eingang ebenfalls eine Phase der Wechselspannung, an dem anderen Eingang jedoch Hassepotential anliegen. Der Ausgang des ersten Komparators X 1 Ϊ3ΐ mit einer Schaltlogik SL verbunden, deren Ausgang auf eine Torschaltung G geführt ist. Die Schaltlogik SL besteht aus zvvei Frequenzteilerschaltungen, die Torschaltung G ist mittels eines ÜTFD-Gliedes realisiert.is sen. The measuring transducer MW serves to adjust the level between the load circuit and the measuring circuit. A second comparator K 2 also has one phase of the AC voltage at one input, but has hate potential at the other input. The output of the first comparator X 1 Ϊ3ΐ connected to a switching logic SL whose output is fed to a gate G. The switching logic SL consists of zvvei frequency divider circuits, the gate G is realized by means of a ÜTFD element.
Der sv;eite Komparator K 2 führt auf einen Impulsformer 1?, der die Reihenschaltung mehrerer ITegatoren umfaßt und an dessen Ausgang ITadelimpulse anliegen, die auf einen.zeitabhängigen Spannungsintegrator SI und einen spannungsabhängigen Zeitachalter ZS geschaltet werden. Der zeitabhängige Spannungsintegrator SI besteht aus einem als Sägezahngenerator geschalteten Operationsverstärker. An den zeitabhängigen Spannungsintegrator SI ist eine analoge Speicherschaltung SP angeschlossen, die den Maximal wert der Sägezahnspannung; des zeitabhängigen Spannungsintegrators SI aufnimmt und demzufolge eine diesem Maicimalwert identische Gleichspannung an ihrem Ausgang aufweist. Die Gleichspannung v;ird dem spannungsabhängigen Zeitschalter ZS und einer Pegelanpaßschaltung P, die aus einem Komparator und einen Spannungsteiler besteht, jeweils als Referenzspannung zugeführt. Die Pegelanpaßschaltung P weist einen weiteren Eingang auf, der mit dem Ausgang des spannungsabhängigen Zeitschalters ZS verbunden ist. Von der Pegelanpaßschaltung P führt derThe sv; eite comparator K 2 leads to a pulse shaper 1 ', which includes the series connection of several ITegatoren and at the output of ITadelimpulse abut, which are switched to ein.zeitabhängigen voltage integrator SI and a voltage-dependent Zeitachalter ZS. The time-dependent voltage integrator SI consists of an operational amplifier connected as a sawtooth generator. To the time-dependent voltage integrator SI an analog memory circuit SP is connected, the maximum value of the sawtooth voltage; of the time-dependent voltage integrator SI and consequently has an identical this Maicimalwert DC voltage at its output. The DC voltage v; is supplied to the voltage-dependent time switch ZS and a level-matching circuit P, which consists of a comparator and a voltage divider, in each case as a reference voltage. The Pegelanpaßschaltung P has a further input which is connected to the output of the voltage-dependent time switch ZS. Of the Pegelanpaßschaltung P leads the
,·> .inn -inQ Q * Π R R2 7, ·> .Inn -inQ Q * Π R R2 7
Signalweg auf den zweiten Eingang der 'Torschaltung G. Der Torausgang ist an einen Zähler C angeschlossen, der ausgangsseitig an ein digitales Anzeigedisplay A geschaltet ist. Den internen Aufbau des spannungsabhängigen Zeitschalters ZS demonstriert Pig. 2. Der spannungsabhängige Seitschalter ZS enthält zwei Komparatoren K 3 und K 4· Der Ausgang des !Comparators K 3 ist auf den Setz-, der des Komparators K 4 auf den Rucksetzeingang eines RS-Plip-Plops PP geführt« Der Komparator K 3 ist über seinen invertierenden Eingang an den Ausgang eines Sägezahngenerators SZ und über seinen nichtinvertierenden Eingang an die Speicherschaltung SP, der Komparator K 4 ist über seinen nichtinvertierenden Eingang ebenfalls an den Ausgang des Sägezahngenerators SZ angeschlossen* Der invertierende Eingang des Komparators K 4 liegt fest auf Massepotential. Der Sägezahngenerator SZ ist ein als Integrator geschalteter Operationsverstärker. Der invertierende Eingang ist über ein ODER-Glied OR mit dem Ausgang des Plip-Plops PP verbunden, sodaß eine interne Rückkopplung realisiert ist. Der nichtinvertierende Eingang des' Sägezahngenerators SZ liegt auf Massepotential. Das ODER-Glied OR verknüpft den Plip—Plop—Ausgang mit dem Ausgang des Impulsformers IP*Signal path to the second input of the 'gate G. The gate output is connected to a counter C, which is the output side connected to a digital display A display. The internal structure of the voltage-dependent time switch ZS is demonstrated by Pig. 2. The voltage-dependent side switch ZS contains two comparators K 3 and K 4. The output of the comparator K 3 is connected to the setter and the comparator K 4 to the reset input of an RS-Plip-Plop PP. The comparator K 3 is via its inverting input to the output of a Sägezahngenerators SZ and its non-inverting input to the memory circuit SP, the comparator K 4 is also connected via its non-inverting input to the output of Sägezahngenerators SZ * The inverting input of the comparator K 4 is fixed to ground potential. The sawtooth generator SZ is an operational amplifier connected as an integrator. The inverting input is connected via an OR gate OR to the output of the Plip-Plop PP, so that an internal feedback is realized. The non-inverting input of the sawtooth generator SZ is at ground potential. The OR gate OR links the plip-plop output to the output of the pulse shaper IP *
Der Komparator K 1 schaltet, wenn die Spannung zwischen seinen Eingängen großer als 0 ToIt bzw. zu O Volt wird. An seinem Ausgang entsteht eine Impulsfolge, deren Tastverhältnis ein Äquivalent des Zündwinkels des Triacs S darstellt. Der Zündwinkel ist das Zeitintervall der sinusförmigen WechseIspannung3halbzelle, während dessen an Lastimpedanz ZV eine Spannung-abfällt. Die Impulsfolge wird der Steuerlogik SL zugeführt, die aus der Impulsfolge jeden 4o. Impuls ausfiltert und unter Beibehaltung der Impulsbreite auf einen Toreingang legt. Die Steuerlogik SL entnimmt der Ausgangsimpulsfolge des Komparators K 1 außerdem jedenThe comparator K 1 switches when the voltage between its inputs becomes greater than 0 ToIt and 0 Volt, respectively. At its output, a pulse train is produced whose duty cycle represents one equivalent of the firing angle of the triac S. The firing angle is the time interval of the sinusoidal AC voltage half-cell during which a voltage drops at load impedance ZV. The pulse train is fed to the control logic SL, which is the pulse train every 4o. Pulse filters out and puts on a gate input while maintaining the pulse width. The control logic SL also takes each of the output pulse train of the comparator K 1
- Io -- Io -
.V. Io · -.V. Io · -
Impuls zum Rücksetzen des Zählers C. Der Komparator K 2 schaltet im liulldurchgang der sinusförmigen Wechselspannung, sodaß ausgangsseitig Rechteckimpulse erzeugt werden, deren Impulsdauern jeweils einer Sinushalbwelle entsprechen. Die Hechteckimpulse werden durch den Impulsformer ±P zu sehr schmalen Nadelimpulsen umgewandelt, die jegliche UuIldurchgänge der Sinuswechselspannung charakterisieren. Die Nadelimpulse steuern den zeitabhängigen Spannungsintegrator SI und den spannungsabhängigen Zeitschalter ZS an· Durch die iladelimpulse wird der zeitabhängige Spannungsintegrator SI auf Hullpotential gesetzt, d. h. der Integriervorgang beginnt jeweils nach einem iladelimpuls und verläuft bis zum nächsten Hade!impuls. Es entsteht am Ausgang des zeitabhängigen Spannungsintegrators SI eine Sägesahnspannung, deren Spitzenwert als Punktion der doppelten Sinusvsechselspannungsfrequenz der Speicherschaltung S? zugeführt wird, sodaß an deren Ausgang eine dem Spitzenwert der Sägezahnspannung identische Gleichspannung anliegt. Die Gleichspannung dient als Referenzspannung für den apannungsabhängigen Zeitschalter ZS und die Pegelanpaßschaltung P. Der spannungsabhängige Zeitschalter ZS erzeugt an seinem Ausgang eine Impulsfolge, deren Prequenz eine Punktion der Referenzspannung darstellt. Dazu erzeugt der Sägezahngenerator SZ eine Sägezahnspannung, wobei als RucksetzimpuIse die Hadelimpulse des Impulsformers IP oder die Ausgangaimpulse des RS-Plip-Plops PP Verwendung finden, die über das ODER-Glied OR verknüpft an den invertierenden Eingang des Sägezahngenerators SZ geführt werden» Die Zeitkonatante des Sägezahngenerators SZ ist auf den 36o* Teil der Zeitkonstante des zeitabhängigen Spannungsintegrators SI festgelegt. Die mittels des Plip-Plops W erzeugten Rücksetzimpulse entstehen, indem die Sägezahnspannung des Sägezahngenerators SZ parallel auf Eingänge der Komparatoren K 3 und K 4 geschaltet wird, bei dem Komparator K 3 auf den invertierenden, bei dem Komparator K 4 auf denPulse for resetting the counter C. The comparator K 2 switches in liulldurchgang the sinusoidal AC voltage, so that the output side rectangular pulses are generated whose pulse durations each correspond to a sine half-wave. The pike-up pulses are converted by the pulse shaper ± P to very narrow needle pulses which characterize any passage of the sinusoidal AC voltage. The needle pulses actuate the time-dependent voltage integrator SI and the voltage-dependent time switch ZS. The time-dependent voltage integrator SI is set to zero potential by the ileate pulses, ie the integration process begins in each case after an ileading pulse and continues until the next heating pulse. It arises at the output of the time-dependent voltage integrator SI Sägesahnspannung whose peak value as a puncture of the double sine wave alternating frequency of the memory circuit S? is supplied, so that at the output of the peak value of the sawtooth voltage identical DC voltage is applied. The DC voltage serves as a reference voltage for the voltage-dependent time switch ZS and the Pegelanpaßschaltung P. The voltage-dependent timer ZS generates at its output a pulse train whose sequence represents a puncture of the reference voltage. For this purpose, the sawtooth generator SZ generates a sawtooth voltage, wherein the Hadelimpulse the Impulsformers IP or Ausgangsaimpulse the RS-Plip-Plop PP are used as RückuckimpuIt, which are linked via the OR gate OR to the inverting input of the sawtooth generator SZ »The time constant of Sawtooth generator SZ is set to the 36o * part of the time constant of the time-dependent voltage integrator SI. The reset pulses generated by the plip-plops W arise by the sawtooth voltage of the sawtooth generator SZ is connected in parallel to inputs of the comparators K 3 and K 4, in the comparator K 3 to the inverting, in the comparator K 4 on the
nichtinvertierenden. Der Komparator K 3 vergleicht die Sägezahnspannung mit der an seinem nichtinvertierenden Eingang anliegenden Referenzspannung, die von der Speicherschaltung S? zugeführt wird* Bei Ausgleich des Potentialunterschieds beider -Eingänge- -des Kosparators E 3 wird ein Impuls an-da s.-.-,.... _~..,. Flip-Flop FF gegeben, scdaß dieses gesetzt wird· Über das ODER-Glied QR wird daraufhin der Sägezahngenerator SZ zurückgesetzt, sein Ausgang liegt auf Massepotential· Dadurch wird der Komparator K 4 umgeschaltet, dessen Ausgangsimpuls das Flip-Flop FF rücksetzt und der Sägezahngenerator SZ mit der erneuten Integration beginnt.non-inverting. The comparator K 3 compares the sawtooth voltage with the voltage applied to its non-inverting input reference voltage from the memory circuit S? * If the potential difference between the two inputs of the co-separator E 3 is equalized, a pulse is added to the value -as s.-.-, .... _ ~ ..,. The sawtooth generator SZ is then reset via the OR gate QR, its output is at ground potential. As a result, the comparator K 4 is switched over whose output pulse resets the flip-flop FF and the sawtooth generator SZ begins with the re-integration.
Die so erzeugte Sägezahnspannung wird von der Pegelanpaßschaltung P mit der als Referenzspannung dienenden Gleichspannung verglichen. Da die Pegelanpaßschaltung P aus einem Komparator und einem Spannungsteiler besteht, erzeugt die Pegelanpaßschaltung P eine TTL-gerechte Rechteckimpulsfolge, wobei deren Frequenz das T2ofache der Sinuswechselspannungsfrequenz, die ca» 5o Hz beträgt, demnach etwa 36 kHz beträgt» Die Rechteckimpulse gelangen an die Torschaltung G, die die Rechteckimpulse passieren läßt, wenn sie mittels des Ausgangsimpulses der Steuerlogik SL, der den Meßimpuls darstellt, freigeschaltet ist. Die Breite des Meßimpulses charakterisiert den zu ermittelnden Züiäsinkel· Demnach ist die Anzahl der die Torschaltung G passierenden TSL-Impulse ein Maß für den Zündwinkel. Die Anzahl der die Torschaltung G passierenden TTL-Rechteckimpulse wird von dem Zähler C erfaßt und von dem Anseigedisplay A in digitaler Form ausgegeben. Bei entsprechender Eichung erfolgt eine digitale Anzeige des Zündwinkels, sodaß eine Umrechnung entfällt.The sawtooth voltage thus generated is compared by the level matching circuit P with the DC voltage serving as a reference voltage. Since the Pegelanpaßschaltung P consists of a comparator and a voltage divider, the Pegelanpaßschaltung P generates a TTL-compliant rectangular pulse train, the frequency of the T2ofache the sine wave alternating frequency, which is about »5o Hz, therefore about 36 kHz» The rectangular pulses reach the gate G which allows the square pulses to pass when enabled by the output pulse of the control logic SL representing the measuring pulse. The width of the measuring pulse characterizes the target angle to be determined. Accordingly, the number of TSL pulses passing through the gate G is a measure of the firing angle. The number of TTL rectangular pulses passing through the gate G is detected by the counter C and output from the display A in digital form. With appropriate calibration, a digital display of the ignition angle, so that a conversion is omitted.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD24876283A DD214002B1 (en) | 1983-03-14 | 1983-03-14 | CIRCUIT ARRANGEMENT FOR MEASURING TIME INTERVALS |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD24876283A DD214002B1 (en) | 1983-03-14 | 1983-03-14 | CIRCUIT ARRANGEMENT FOR MEASURING TIME INTERVALS |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DD214002A1 true DD214002A1 (en) | 1984-09-26 |
| DD214002B1 DD214002B1 (en) | 1987-02-04 |
Family
ID=5545591
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DD24876283A DD214002B1 (en) | 1983-03-14 | 1983-03-14 | CIRCUIT ARRANGEMENT FOR MEASURING TIME INTERVALS |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DD (1) | DD214002B1 (en) |
-
1983
- 1983-03-14 DD DD24876283A patent/DD214002B1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DD214002B1 (en) | 1987-02-04 |
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