DD267574A1 - CIRCUIT ARRANGEMENT FOR MEASURING HIGHER ELECTRICITY CURRENTS - Google Patents

CIRCUIT ARRANGEMENT FOR MEASURING HIGHER ELECTRICITY CURRENTS Download PDF

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DD267574A1
DD267574A1 DD30784487A DD30784487A DD267574A1 DD 267574 A1 DD267574 A1 DD 267574A1 DD 30784487 A DD30784487 A DD 30784487A DD 30784487 A DD30784487 A DD 30784487A DD 267574 A1 DD267574 A1 DD 267574A1
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resistor
measuring
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DD30784487A
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Guenther Wigand
Detlef Helmert
Juergen Seiler
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Medizin Labortechnik Veb K
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Abstract

Gegenstand der Erfindung ist eine Schaltungsanordnung zur Messung hoeherer Stromstaerken mit einem Messwiderstand in dem einen Verbraucher enthaltenden Stromkreis. Erfindungsgemaess ist vorgesehen: Der eine Anschluss des Messwiderstandes ist mit der Basis eines ersten Transistors verbunden, der andere Anschluss mit dessen Kollektor. Der Emitter dieses Transistors ist mit der Basis eines zweiten, komplementaeren Transistors und einem Arbeitswiderstand verknuepft, dessen zweiter Anschluss an das Massepotential des Verbrauchers oder an ein Bezugspotential gefuehrt ist. Der Emitter des zweiten Transistors steht ueber einen Widerstand mit dem Kollektor des ersten Transistors in Verbindung. Der Kollektor des zweiten Transistors liegt direkt oder ueber einen Widerstand an Masse oder an einem anderen Bezugspotential. Diese Schaltung setzt die hohen, momentanen Stromwerte in niedrigere Stromwerte um und stellt sie als Spannungswerte, die auf ein beliebiges Potential bezogen sind, bereit. Die Temperaturabhaengigkeit der Halbleiterverstaerker hat keinen Einfluss auf die Messwerte. FigurThe invention relates to a circuit arrangement for measuring higher Stromstaerken with a measuring resistor in the circuit containing a consumer. According to the invention, one terminal of the measuring resistor is connected to the base of a first transistor, the other terminal to its collector. The emitter of this transistor is connected to the base of a second, complementary transistor and a load resistor whose second terminal is connected to the ground potential of the load or to a reference potential. The emitter of the second transistor is connected via a resistor to the collector of the first transistor in combination. The collector of the second transistor is connected directly or via a resistor to ground or to another reference potential. This circuit converts the high instantaneous current values into lower current values and provides them as voltage values related to any potential. The temperature dependence of the semiconductor amplifier has no influence on the measured values. figure

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Messung höherer Stromstärken, die vor der Messung einer Transformation unterzogen werden müssen. Sie kann in Wechselrichtern, Pulsstollern und Sshnltreglern zur Strommessung oder-überwachung eingesetzt werden.The invention relates to a circuit arrangement for measuring higher currents, which must be subjected to a transformation before the measurement. It can be used in inverters, pulse trainers and suspenders for current measurement or monitoring.

Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art

Die für die Messung höherer Stromstärken erforderliche Transformation auf niedrige Werte wird bekannterweise mit Stromwandlern realisiert (Stanek: Technik elektrischer Meßgeräte, S.389, Verlag der Technik, Berlin 1961}. Der Nachteil der Stromwandler besteht darin, daß diese Wickelbauelemente sind, die In der Herstellung sehr aufwendig sind, ein relativ großes Volumon aufweisen und wegen ihrer induktiven Eigenschaften für höhere Frequenzen bei größeren Stromstärken ungeeignet sind.The transformation to low values required for the measurement of higher current intensities is known to be realized with current transformers (Stanek: Technik elektrischer Meßgeräte, p.389, Verlag der Technik, Berlin 1961) Manufacture are very expensive, have a relatively large volume and are unsuitable for higher frequencies at higher currents because of their inductive properties.

Bekannt ist auch die Strommessung vermittels des Spannungsabfalls über einen Meßwiderstand und anschließender Verstärkung durch einen Differenzverstärker (radio · fernsehen · elektronik 1985, Heft 9, S. 579 .Potentialfreier Strom-Spannungswandler"). Der vom Differenzverstärker erhältliche Meßwert ist jedoch stark temperaturabhängig, da die Basis-Emitter-Spannung der in ihm enthaltenen Transistoren eine Temperaturdrift aufweist.Also known is the current measurement by means of the voltage drop across a measuring resistor and subsequent amplification by a differential amplifier (radio · television · electronics 1985, Issue 9, p 579 "Potential-free current-voltage converter".) However, the measured value available from the differential amplifier is strongly temperature-dependent the base-emitter voltage of the transistors contained in it has a temperature drift.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Es Ist das Ziel der Erfindung, die Temperaturstabilität der Meßwerte höherer Stromstärken gegenüber einem absoluten Potential zu gewährleisten.It is the object of the invention to ensure the temperature stability of the measured values of higher current strengths compared to an absolute potential.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zur Messung höherer Stromstärken zu entwickeln, die die momentanen Stromwerte In niedrigere Stromwerte umsetzt und als Spannungswerte, die auf ein beliebiges Potential bezogen wird, zur Auswertung bereitstellt, wobei die Temperaturabhängigkeit der Halbleiterverstärker keinen Einfluß auf die MeßwerteThe object of the invention was to develop a circuit arrangement for measuring higher current strengths, which converts the instantaneous current values into lower current values and provides them for evaluation as voltage values which are related to an arbitrary potential, the temperature dependence of the semiconductor amplifiers having no influence on the measured values

Die Lösung dieser Aufgabe geht von dem Vorhandensein eines Meßwiderstandes in dem den Verbraucher enthaltenden Stromkreis aus. Erfindungsgemäß ist vorgesehen:The solution to this problem is based on the presence of a measuring resistor in the circuit containing the consumer. According to the invention, it is provided:

Der eine Anschluß des Meßwiderstandes ist mit der Basis eines ersten Transistors verbunden, der andere Anschluß mit dessen Kollektor. Der Emitter dieses Transistor^ ist mit der Basis eines .weiten, komplementären Transistors und einem Atemwiderstand verknüpft, dessen zweiter Anschluß an das Massepotential des Verbrauchers oder an ein Bezugspotential geführt ist. Der Emitter des zweiten Transistors steht über einen Widerstand mit dem Kollektor des ersten Transistors in Verbindung. Der Kollektor des zweiten Transistors liegt direkt oder über einen Widerstand an Masse oder an einem anderen Bezugspotential.One terminal of the measuring resistor is connected to the base of a first transistor, the other terminal to the collector. The emitter of this transistor ^ is connected to the base of a. Wide, complementary transistor and a breathing resistor whose second terminal is connected to the ground potential of the consumer or to a reference potential. The emitter of the second transistor is connected via a resistor to the collector of the first transistor in combination. The collector of the second transistor is connected directly or via a resistor to ground or to another reference potential.

AusführungsbcisplelAusführungsbcisplel Die zugehörige Zeichnung zeigt das Schahbild der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, durch eine StrichpunktlinieThe accompanying drawing shows the Schah picture of the circuit arrangement according to the invention, by a dashed line

eingegrenzt, zusammen mit einer angeschlossenen Anwenderschaltung.limited, together with a connected user circuit.

Der Meßwiderstand 1 und der Verbraucher 2 bilden zusammen mit der Spannungsquelle E einen Stromkreis, in dem der zuThe measuring resistor 1 and the load 2 form together with the voltage source E a circuit in which the

messende Strom IM fließt. Der eine Anschluß des Meßwiderstandes 1 ist Ober eine Hilfsspannungsquelle 4 mit der Basis B desersten Transistors T1 verknüpft, während sein anderer Anschluß mit dessen Kollektor C verbunden ist.measuring current I M flows. The one terminal of the measuring resistor 1 is connected via an auxiliary voltage source 4 to the base B of the first transistor T1, while its other terminal is connected to the collector C.

An seinen Emitter E sind die Basis B eines zweiten, komplementären Transistors T2 und ein Arbeitswut» *tand 3 angeschlossen.To its emitter E, the base B of a second, complementary transistor T2 and a Arbeitwut * tand 3 are connected. T1 ist ein npn-Translstor, T2 dagegen ein pnp-Transistor. Der andere Anschluß des Arbeitswiderstandes 3 Hey; _ .·'T1 is a npn translator, T2 is a pnp transistor. The other connection of the working resistor 3 Hey; _. · ' Massepotential. Der Emitter E des zweiten Transistors T2 steht Ober den Widerstand 5 mit dem Kollektor C des erstenGround potential. The emitter E of the second transistor T2 is above the resistor 5 to the collector C of the first Transistors TDn Verbindung. Der das Meßpotential UM führende Kollektor C des zweiten Transistors T2 ist mit Masse alsTransistor TDn connection. The measuring potential U M leading collector C of the second transistor T2 is grounded as Bezugspotential verbunden.Connected reference potential. Die Schaltungsanordnung weist folgende Wirkungsweise auf:The circuit arrangement has the following mode of action: Die Hilfsspannungsquelle 4 wird in ihrer Polarität und Größe so eingesetzt, daß für den Arbeitsbereich des Transistors T1 eineThe auxiliary voltage source 4 is used in its polarity and size so that for the working range of the transistor T1 a

genügend große Kollektor-Emitter-Spannung vorhanden ist.sufficiently large collector-emitter voltage is present.

Steigt der Strom lM an, so wird der Spannungsabfall über den Meßwiderstand 1 größer. Die Basis-Emitter-Spannung des erstenIf the current l M increases , the voltage drop across the measuring resistor 1 becomes greater. The base-emitter voltage of the first Transistors T1 wird geringer und mit Ihr der Basisstrom. Dadurch sinkt der Emitterstrom durch den Arbeitswiderstand 3. DiesTransistor T1 gets lower and with it the base current. This reduces the emitter current through the working resistor 3. This

bewirkt ein Absinken des Emitterpotentials des T1 und ein Ansteigen der Basis-Emitter-Spannung des zweiten Transistors T2.causes a lowering of the emitter potential of T1 and an increase of the base-emitter voltage of the second transistor T2.

Der dadurch größere Basisstrom verursacht einen größeren Emitter- und Kollektorstrom des Transistors T2. Beide StrömeThe resulting larger base current causes a larger emitter and collector current of the transistor T2. Both streams

stehen in einem durch die Widerstände 1 und 5 bestimmten Verhältnis zu dem zu messenden Strom IM. Da der Widerstand 5wesentlich größer als der Meßwideretand 1 ist, ist der Emitterstrom durch den Widerstand 5 erheblich kleiner. Das Meßpotentialare in a determined by the resistors 1 and 5 ratio to the current to be measured I M. Since the resistor 5 is substantially larger than the Meßwideretand 1, the emitter current through the resistor 5 is considerably smaller. The measuring potential

UM ist dem Emriterstrom direkt proportional. Mit stoigender Temperatur sinkt die Basis-Emitter-Spannung der beidenU M is directly proportional to the emitter current. As the temperature rises, the base-emitter voltage of the two drops Transistoren T1; T2 bezogen auf einen bestimmten Basisstrom.Transistors T1; T2 based on a specific base current. Die Folge ist ein Ansteigen der Kollektor- und der Emitterströme. Auf Grund der beschriebenen Zusammenschaltung der beidenThe result is an increase in the collector and emitter currents. Due to the described interconnection of the two

komplementären Transistoren T1; T2 tritt dies nur für den ersten Trf üdistor T1 ein. Mit dem Anstieg des Emitterstromes von T1sinkt nämlich das Basispotential von T2 ab.complementary transistors T1; T2 enters this only for the first Trf üdistor T1. Namely, with the rise of the emitter current of T1, the base potential of T2 decreases.

Die Basis-Emitter-Spannung von T2 wird folglich um den gleichen Betrag verringert wie durch die Temperaturerhöhung. DieseThe base-emitter voltage of T2 is thus reduced by the same amount as by the temperature increase. These

.äußere" Verringerung macht die Erhöhung des Emitterstromes durch T2 infolge der temperaturbedingten, »inneren""External" reduction makes the increase of the emitter current through T2 due to the temperature-related, "internal"

Verringerung rückgängig bzw. hebt sie auf. Der Emitterstrom undT2 und damit das Meßpotential UM bleiben konstant, bezogenReduce or cancel. The emitter current and T2 and thus the measuring potential U M remain constant, relative

auf einen bestimmten Basisstrom von T1. Bei Temperaturabfall spielen sich die Vorgänge mit umgekehrtem Vorzeichen ab,wobei der Emitterstrom ebenfalls konstant bleibt. Somit haben Temperaturänderungen keinen Einfluß auf den Emitterstromdurch den Widerstand B.to a certain base current of T1. When the temperature drops, the processes take place with the opposite sign, whereby the emitter current also remains constant. Thus, temperature changes have no influence on the emitter current through the resistor B.

In der Anwenderschaltung dient die Meßspannung UM der Ansteuerung der Schalttransistoren T„ die durch die Signale S, SIn the user circuit, the measuring voltage U M is used to drive the switching transistors T "through the signals S, S

geöffnet oder geschlossen werden. Überschreitet Um ein bestimmtes Potential, so wird das Emitterpotential der Transistoren T1so weit aufgehoben, daß es das Basispotential, das durch die Transistoren Tr festgelegt Ist, überschreitet und den geradebe opened or closed. Exceeding a certain potential, the emitter potential of the transistors T 1 is so far canceled that it exceeds the base potential, which is set by the transistors Tr, and the straight

leitenden Transistor T, sperrt. Damit wird eine momentane Überlastung der Leistungsschalter, z. B. in einem Wechselrichteroderconducting transistor T, blocks. This is a momentary overload of the circuit breaker, z. B. in an inverter or

Pulssteller, vermieden.Pulse plate, avoided.

Claims (2)

1. Schaltungsanordnung zur Messung höherer Stromstärken mit einem Meßwiderstand in dem einen Verbraucher enthaltenden Stromkreis, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Anschluß des Meßwiderstandes (1) mit der Basis (B) eines ersten Transistors (T 1) und der ändert» Anschluß mit dessen Kollektor (C) verbunden ist, der Erlitte" (E) dieses Transistors (T 1) mit der Basis (B) eines zweiten, komplementären Transistors (T2) und einbm Arbeitswiderstand (3) verknüpft ist, dessen zweiter Anschluß an Massepotential des Verbrauches oder an ein Bezugspotential gelegt ist, der Emitter (E) des zweiten Transistors (T2) über einen Widerstand (s) mit dem Kollektor (C) des ersten Transistors (T 1) in Verbindung steht und der Kollektor (C) des zweiten Transistors (T2) direkt oder über einen Widerstand an Masse oder an einem anderen Bezügspotential liegt.1. Circuit arrangement for measuring higher currents with a measuring resistor in the circuit containing a load, characterized in that the one terminal of the measuring resistor (1) to the base (B) of a first transistor (T 1) and the changes »connection with the collector (C) is connected, the Erlitte "(E) of this transistor (T 1) to the base (B) of a second, complementary transistor (T2) and einbm working resistor (3) is linked, the second terminal to ground potential of the consumption or a reference potential is applied, the emitter (E) of the second transistor (T2) via a resistor (s) to the collector (C) of the first transistor (T 1) is in communication and the collector (C) of the second transistor (T2) directly or via a resistor to ground or to another reference potential. 2. Schaltungsanordnung zur Messung höherer Stromstärken nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Basis (B) des ersten Transistors (TD und dem Meßwiderstand (1) eine Hilfsspannungsquelle (4) eingefüg. .st.2. A circuit arrangement for measuring higher currents as claimed in claim 1, characterized in that between the base (B) of the first transistor (TD and the measuring resistor (1) an auxiliary voltage source (4) inserted.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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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

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