DE10205313A1 - Potential-free measurement of input network power supply voltage to a power supply device and monitoring power supply side AC and device side DC fuse or safety cut-outs by generation of pulse width modulated output signal - Google Patents

Potential-free measurement of input network power supply voltage to a power supply device and monitoring power supply side AC and device side DC fuse or safety cut-outs by generation of pulse width modulated output signal

Info

Publication number
DE10205313A1
DE10205313A1 DE10205313A DE10205313A DE10205313A1 DE 10205313 A1 DE10205313 A1 DE 10205313A1 DE 10205313 A DE10205313 A DE 10205313A DE 10205313 A DE10205313 A DE 10205313A DE 10205313 A1 DE10205313 A1 DE 10205313A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
voltage
input
power supply
potential
output signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE10205313A
Other languages
German (de)
Inventor
Frank Roeder
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to DE10205313A priority Critical patent/DE10205313A1/en
Publication of DE10205313A1 publication Critical patent/DE10205313A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R23/00—Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
    • G01R23/02—Arrangements for measuring frequency, e.g. pulse repetition rate; Arrangements for measuring period of current or voltage
    • G01R23/10—Arrangements for measuring frequency, e.g. pulse repetition rate; Arrangements for measuring period of current or voltage by converting frequency into a train of pulses, which are then counted, i.e. converting the signal into a square wave
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/22—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof using conversion of ac into dc
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/40—Testing power supplies
    • G01R31/42—AC power supplies
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/74—Testing of fuses

Abstract

Method for potential-free measurement of input alternating voltages (UIN) has the following steps: rectification of the input voltage; generation of a potential decoupled pulse width modulated output signal (UPWM) by comparison of the input rectified voltage (UGR) with a comparison voltage (UKOMP); and formation of a measurement value for the peak value of the input voltage by evaluation of the mark-space ratio of the PWM output signal at least over a half period.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur potentialfreien Messung der Eingangsnetzspannung von Stromversorgungsgeräten und deren Frequenz. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Verwendung der Schaltungsanordnung zur Überwachung von netzseitigen AC- und geräteseitigen DC-Sicherungen, insbesondere über ein potentialentkoppeltes pulsweitenmoduliertes Signal. The invention relates to a method and a Circuit arrangement for floating measurement of the input mains voltage of Power supply devices and their frequency. The invention further relates to a use of the circuit arrangement for Monitoring of AC and device-side network-side DC fuses, especially via a potential decoupled pulse width modulated signal.

In der Regel wird eine Eingangswechselspannung indirekt nach einer Gleichrichtung gemessen. Aus dem Gleichspannungsanteil kann man die Höhe der Wechselspannung berechnen. As a rule, an AC input voltage is indirectly measured rectification measured. From the DC voltage component you can calculate the amount of AC voltage.

Nachteilig ist hierbei, dass bei der Spannungsmessung keine Potentialfreiheit vorhanden, die Messauswertung relativ träge und die Frequenz nicht erfassbar ist. The disadvantage here is that there is no voltage measurement Potential free, the measurement evaluation relatively slow and the frequency is not detectable.

Es sind Schaltungsanordnungen bekannt, bei welchen für die AC- Spannungsmessungen in Stromversorgungsgeräten ein pulsweitenmoduliertes Signal einbezogen wird. Dieses digitale Pulsweitenmodulationssignal gelangt über einen Optokoppler zu einem analogen Tiefpass, der eine Gleichspannung proportional zur Eingangsmessspannung erzeugt. Circuit arrangements are known in which the AC Voltage measurements in power supply devices pulse width modulated signal is included. This digital Pulse width modulation signal arrives at an optocoupler analog low pass, which is a DC voltage proportional to Input measuring voltage generated.

Hierbei kommen aufwendige Pegelwandler zum Einsatz. Da man aber eine Potentialtrennung benötigt, werden nur bestimmte Spannungsschwellen über Optokopplerzustände ausgewertet. So sind beispielsweise nur Messschwellen für den minimalen und maximalen Wechselspannungswert möglich. Es kann also nur der minimale oder maximale Wechselspannungswert ausgewertet werden. Here complex level converters are used. Since one but isolation is only required Voltage thresholds evaluated via optocoupler states. So are, for example, only measurement thresholds for the minimum and maximum AC voltage value possible. So only it can minimum or maximum AC voltage value evaluated become.

Des Weiteren sind die bekannten Schaltungsanordnungen hinsichtlich der erforderlichen Bauelemente aufwendig und unökonomisch. Furthermore, the known circuit arrangements in terms of the required components and expensive uneconomical.

Die Überwachung von Sicherungen für Wechsel- oder Gleichspannung erfolgt oft durch einen zusätzlichen Hilfskontakt in der Sicherung selbst. Ist eine Sicherung defekt, dann ist dieser Kontakt offen, ansonsten ist er geschlossen. Ebenso ist eine Sicherungsüberwachung möglich, in dem man den Spannungsabfall über der Sicherung misst. Die Höhe dieser Spannung an einer Sicherung gibt Aufschluss über deren Funktionalität. Monitoring fuses for exchange or DC voltage is often provided by an additional auxiliary contact in the Fuse itself. If a fuse is defective, it is Contact open, otherwise it is closed. Likewise is one Fuse monitoring possible by looking at the voltage drop over the fuse. The amount of this tension on one Fuse provides information about their functionality.

Bei der Auswertung von Sicherungen über einen Hilfskontakt ist es von großem Nachteil, dass diese Sicherungen relativ teuer und oft nicht in den gewünschten Stromgrößen vorhanden sind. Die potentialfreien Kontakte dieser Sicherungen können durch fehlerhafte Verdrahtungen an der Sicherung selbst oder durch ein fehlerhaft isoliertes Anschlusskabel plötzlich gefährliches Spannungspotential annehmen und die eigentliche Messschaltung bzw. das gesamte Gerät zerstören. Es ist also aus Gründen der Sicherheit notwendig, diese potentialfreie Messleitung des Sicherungshilfskontaktes wiederum in der Messschaltung durch einen Optokoppler potentialfrei zu machen. When evaluating fuses via an auxiliary contact It is a major disadvantage that these fuses are relatively expensive and are often not available in the desired current sizes. The potential-free contacts of these fuses can by faulty wiring on the fuse itself or through an incorrectly insulated connection cable suddenly assume dangerous voltage potential and the actual Destroy the measuring circuit or the entire device. So it's over Necessary for safety reasons, this potential-free Test lead of the auxiliary fuse contact in turn in the Make the measuring circuit potential-free by an optocoupler.

Eine Sicherungsüberwachung für Gleichspannungssicherungen kann auch durch Gleichspannungsmessung über der Sicherung realisiert werden. Die Messschaltung muss dann auf dem gleichen Potential wie die Sicherung liegen. Das ist in Stromversorgungsanlagen bzw. -geräten oder in Telekommunikationsstromversorgungen oft der Fall. A fuse monitoring for DC voltage fuses can also by measuring DC voltage across the fuse will be realized. The measuring circuit must then be on the same Potential as the fuse lie. Is in Power supply systems or devices or in Telecommunications power supplies are often the case.

Die Erfindung stellt sich deshalb die Aufgabe, die vorstehend genannten Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, bei dem eine Eingangswechselspannung und/oder deren Frequenz potentialfrei gemessen werden kann. The invention therefore has as its object the above to avoid mentioned disadvantages and a method and a To provide device in which a Input AC voltage and / or its frequency measured floating can be.

Ein weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Verwendung der Schaltungsanordnung zur Überwachung von AC- oder DC-Sicherungen in Wechselspannungs- oder Gleichspannungssystemen anzugeben. Another object of the invention is to use the Circuit arrangement for monitoring AC or DC fuses in AC or DC systems specify.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Vorrichtung sowie eine Verwendung der Vorrichtung werden in den Unteransprüchen beschrieben. The task is characterized by the characteristics of the characteristic part of claim 1 in conjunction with the features of General term solved. Advantageous embodiments of the Device and a use of the device are in the Subclaims described.

In weiterer Ausbildung der Erfindung ist für den Fall einer relativ schlechten Eingangswechselspannung, welche nur annähernd sinusförmig ist, über dem niederohmigen Widerstand des Spannungsteilers vorteilhaft ein Kondensator zu schalten, der kurzzeitige Störungen des Eingangsnetzes im Verlaufe einer Halbwelle glättet. Die gleichgerichtete Eingangswechselspannung kann somit entstört werden. In a further embodiment of the invention is one in the event relatively poor AC input voltage, which only is approximately sinusoidal, above the low resistance of the Voltage divider to advantageously switch a capacitor brief disturbances of the input network in the course of a Half wave smoothes. The rectified AC input voltage can thus be suppressed.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der Schaltungsanordnung kann insbesondere eine sinusförmige Eingangswechselspannung potentialfrei gemessen werden. Von dem erzeugten pulsweitenmodulierten Ausgangssignal kann die Frequenz der Wechselspannung abgeleitet werden, wobei jede Halbwelle, sowohl positive als auch negative, der Eingangswechselspannung separat gemessen werden kann. Dadurch ist es möglich, eine Unsymmetrie der Eingangswechselspannung zu erkennen und auszuwerten. With the inventive method and Circuit arrangement can in particular be a sinusoidal AC input voltage can be measured floating. From the generated pulse width modulated output signal can change the frequency of the AC voltage are derived, with each half wave, both positive as well as negative, the input AC voltage separately can be measured. This makes it possible to create an asymmetry to recognize and evaluate the input AC voltage.

Der erforderliche Schaltungsaufwand für die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist gering. Das potentialentkoppelte pulsweitenmodulierte Ausgangssignal kann z. B. durch einen Mikrocontroller ausgewertet werden. Der Ausfall der Wechselspannung kann dabei innerhalb einer Halbwelle erkannt werden. The circuitry required for the invention Circuit arrangement is small. The potential decoupled Pulse width modulated output signal can e.g. B. by a Microcontrollers can be evaluated. The failure of the AC voltage can be recognized within a half wave.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil liegt in der Schnelligkeit der möglichen Auswertung, die bei einer Netzfrequenz von 50 Hz ca. 10 ms beträgt. Another major advantage is speed the possible evaluation, which is carried out at a network frequency of 50 Hz is about 10 ms.

Die Schaltungsanordnung eignet sich gleichermaßen zur Überwachung von Wechselspannungs- und Gleichspannungssicherungen. The circuit arrangement is equally suitable for Monitoring of AC and DC fuses.

In den Zeichnungen ist die Erfindung beispielsweise dargestellt und anhand derselben beschrieben. In the drawings, the invention is for example shown and described using the same.

Fig. 1 zeigt beispielhaft eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung Fig. 1 shows an example of a circuit arrangement according to the invention

Fig. 2 zeigt beispielhaft den zeitlichen Verlauf der Eingangswechselspannung bis zum Ausgangssignal. Fig. 2 shows an example of the time course of the AC input voltage up to the output signal.

In Fig. 1 ist beispielhaft die erfindungsgemäße Messschaltung dargestellt. Dieselbe erzeugt aus der Eingangsnetzspannung UIN (AC-Spannung) ein pulsweitenmoduliertes Signal PWM, welches einen zugeordneten Spannungswert und die Frequenz der AC-Spannung enthält. Die Höhe der AC-Spannung wird für jede Halbwelle separat gemessen. Hierdurch ist eine Unsymmetrie der Wechselspannung erkenn- und auswertbar. Die Auswertung des im Beispiel der Figur optisch entkoppelten pulsweitenmodulierten Signals PWM erfolgt dabei beispielhaft durch einen Mikrocontroller MC. In Fig. 1, the measuring circuit according to the invention is illustrated by way of example. It generates a pulse-width modulated signal PWM from the input mains voltage U IN (AC voltage), which contains an assigned voltage value and the frequency of the AC voltage. The level of the AC voltage is measured separately for each half-wave. As a result, an asymmetry in the AC voltage can be identified and evaluated. The evaluation of the pulse-width-modulated signal PWM, which is optically decoupled in the example of the figure, is carried out, for example, by a microcontroller MC.

Im einzelnen arbeitet die erfindungsgemäße Schaltung gemäß dem Beispiel in Fig. 1 wie folgt: In detail, the circuit according to the invention operates according to the example in FIG. 1 as follows:

Eine beispielhafte sinusförmige Eingangswechselspannung UIN liegt an den den Gleichrichterdioden V1-V4 an. Die Gleichrichterdioden V1-V4 bilden einen Brückengleichrichter als ein mögliches Beispiel für die Gleichrichtung der Eingangswechselspannung UIN. Über die in Reihe liegenden Widerständen R1 und R2 fällt die gleichgerichtete Spannung UGR ab. Deren Betrag kann bei der beispielhaften sinusförmigen Eingangswechselspannung in einem Bereich von 0 Volt bis zum 1,41-fachen des Effektivwerts der Eingangswechselspannung UIN reichen. In einer Schwingungsperiode entstehen zwei positive Halbwellen. An exemplary sinusoidal AC input voltage U IN is present at the rectifier diodes V1-V4. The rectifier diodes V1-V4 form a bridge rectifier as a possible example for the rectification of the input AC voltage U IN . The rectified voltage U GR drops across the series resistors R1 and R2. In the exemplary sinusoidal AC input voltage, its amount can range from 0 volts to 1.41 times the effective value of the AC input voltage U IN . Two positive half-waves occur in one oscillation period.

Die Widerstände R1 und R2 bilden einen Spannungsteiler. An R2 entsteht dabei eine Spannung, welche vorteilhaft proportional zu der Gesamtspannung über R1 und R2 ist und bei gleicher Phase ein niedrigeres Spannungsniveau für den nachgeschalteten beispielhaften Komparator OV aufweist. Diese Spannung wird an den invertierenden Eingang des Komparators OV geführt. Für das Beispiel in Fig. 1 ist für den Komparators OV eine Spannung an den Eingängen von 0 Volt bis 5 Volt vorgesehen. Diese proportionale Spannung repräsentiert dann den Verlauf der Eingangswechselspannung UIN. Alternativ ist es auch möglich, Komparatoren OV zu verwenden, deren Eingängen bereits für Netzeingangsspannungen von z. B. 230 V ertüchtigt sind. The resistors R1 and R2 form a voltage divider. A voltage arises at R2, which is advantageously proportional to the total voltage across R1 and R2 and, in the same phase, has a lower voltage level for the downstream comparator OV. This voltage is fed to the inverting input of the comparator OV. For the example in FIG. 1, a voltage at the inputs of 0 volts to 5 volts is provided for the comparator OV. This proportional voltage then represents the course of the input AC voltage U IN . Alternatively, it is also possible to use comparators OV, the inputs of which are already used for mains input voltages of e.g. B. 230 V are upgraded.

Über der beispielhaften Zener-Diode V5 ist eine geglättete und stabilisierte Spannung von etwa 5 Volt verfügbar. Mit dieser Spannung wird der Komparator OV versorgt. An der beispielhaften Spannungsreferenz V6 liegt eine sehr genaue Präzisionsreferenzspannung Uref an. Diese beträgt hier 1,225 Volt und wird dem nichtinvertierenden Komparatoreingang zugeführt. Für das Beispiel der Fig. 1 entspricht die Referenzspannung Uref rechnerisch einer Vergleichsspannung UKomp für den Komparator OV auf der Eingangsseite der Messschaltung von ca. 64 Volt. Generell ist für einen möglichen Vergleich darauf zu achten, dass die Vergleichsspannung UKomp kleiner als die Spitzenspannung der Eingangsspannung UIN ist. Diese würde für das vorliegende Beispiel mit einer sinusförmigen Signalform bei ca. √2.UIN = 325 V liegen. Dabei wurden Werte für den Spannungsteiler R1, R2 von 247 kΩ für R1 und 4,7 kΩ für R2 zugrundegelegt. Das Verhältnis von Uref zu UKomp entspricht dabei dem Widerstandsverhältnis von R2 zur Summe von R1 und R2. Der Ausgang des Komparators OV ist mit der Kathode des beispielhaften Optokopplers OK als Potentialentkoppler verbunden. Dessen Anode wird über den Widerstand R5 zu den 5 Volt der Zener-Diode V5 geführt. Zur Veranschaulichung ist in strichliierter Darstellung eine Potentialtrennlinie SE eingezeichnet. A smoothed and stabilized voltage of approximately 5 volts is available via the exemplary Zener diode V5. The comparator OV is supplied with this voltage. A very precise precision reference voltage U ref is present at the exemplary voltage reference V6. This is 1.225 volts and is fed to the non-inverting comparator input. For the example of FIG. 1, the reference voltage U ref arithmetically corresponds to a comparison voltage U Komp for the comparator OV on the input side of the measuring circuit of approximately 64 volts. For a possible comparison, it should generally be ensured that the comparison voltage U Komp is less than the peak voltage of the input voltage U IN . For the present example, this would be with a sinusoidal waveform at approx. √ Second U IN = 325 V. Values for the voltage divider R1, R2 of 247 kΩ for R1 and 4.7 kΩ for R2 were used as a basis. The ratio of U ref to U Komp corresponds to the resistance ratio of R2 to the sum of R1 and R2. The output of the comparator OV is connected to the cathode of the exemplary optocoupler OK as a potential decoupler. Its anode is led via resistor R5 to the 5 volts of Zener diode V5. For illustration purposes, a potential separation line SE is drawn in a broken line.

Ist die Spannung über R2 höher als die Referenzspannung über V6, dann schaltet der Komparator OV seinen Ausgang auf 0 Volt und der beispielhafte Optokoppler OK schaltet durch. Das Signal PWM auf der potentialgetrennten Seite geht vom Zustand High auf Low über. Der Widerstand R6 ist hier ein Pull-Up-Widerstand und sorgt für ein stabiles High-Signal, wenn der Optokoppler OK nicht durchgeschaltet ist. Wenn die Spannung über R2 kleiner gegenüber der Spannung über V6 ist, dann ist der Ausgang des Komparators OV hochohmig. Der Optokoppler schaltet nicht durch. Der Ausgang PWM schaltet durch R6 auf High. If the voltage across R2 is higher than the reference voltage above V6, then the comparator OV switches its output to 0 volts and the exemplary optocoupler OK switches through. The signal PWM on the floating side rises from the high state Low over. The resistor R6 is a pull-up resistor and ensures a stable high signal when the optocoupler is OK is not switched through. If the voltage across R2 less compared to the voltage above V6, then the output of the Comparator OV high impedance. The optocoupler does not switch through. The PWM output switches to high through R6.

Eine Wechselspannung erzeugt also am Signalausgang PWM ein pulsweitenmoduliertes digitales Signal, dessen Frequenz von der Frequenz der Wechselspannung und deren Pulsweite von der Größe des Spannungswertes der Wechselspannung abhängig ist. An AC voltage therefore generates a PWM at the signal output pulse width modulated digital signal, the frequency of which the frequency of the AC voltage and its pulse width from the Size of the voltage value of the AC voltage is dependent.

Bei einer relativ schlechten Eingangswechselspannung UIN, welche nur annähernd sinusförmig ist, kann über dem Widerstand R2 ein Kondensator CK geschaltet werden, der kurzzeitige Störungen, die sogenannten Spikes, im Verlauf einer Halbwelle glättet. In the case of a relatively poor input AC voltage U IN , which is only approximately sinusoidal, a capacitor C K can be connected across the resistor R2, which smoothes short-term disturbances, the so-called spikes, in the course of a half-wave.

Das Funktionsprinzip für eine Sicherungsüberwachung ist ähnlich wie beim Messen der Wechselspannung. The principle of operation for fuse monitoring is similar to measuring AC voltage.

Ist eine Sicherung SIAC, SIDC funktionstüchtig, dann ist der Spannungsabfall über der Sicherung etwa 0 Volt bis 1 Volt. Bei einem Defekt der Sicherung fällt über ihr eine Spannung ab, die dazu führt, dass die Spannung am invertierenden Eingang des Komparators OV größer als die am nichtinvertierenden Eingang ist. Der Komparator OV schaltet dann den Optokoppler OK und das Ausgangssignal PWM geht von High auf Low. If a fuse SI AC , SI DC is functional, then the voltage drop across the fuse is approximately 0 volts to 1 volt. If the fuse is defective, a voltage drops across it, which means that the voltage at the inverting input of the comparator OV is greater than that at the non-inverting input. The comparator OV then switches the optocoupler OK and the PWM output signal goes from high to low.

Um das PWM-Signal PWM auszuwerten kann ein z. B. ein Mikrocontroller MC eingesetzt werden. Aus dem PWM-Signal kann dann der Wert und/oder die Frequenz der Eingangswechselspannung UIN ermittelt werden. Zudem kann für eine Sicherungsüberwachung der Auslösevorgang (Durchbrennen) der Sicherung oder der statische Zustand der Sicherung ausgewertet werden. Bei Messung einer DC-Sicherung SIDC kann vorteilhaft auch auf den Gleichrichter V1-V4 verzichtet werden. To evaluate the PWM signal PWM a z. B. a microcontroller MC can be used. The value and / or the frequency of the input AC voltage U IN can then be determined from the PWM signal. In addition, the triggering process (burnout) of the fuse or the static state of the fuse can be evaluated for fuse monitoring. When measuring a SIDC DC fuse, the rectifier V1-V4 can also be advantageously dispensed with.

Der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung und dem in Fig. 2 dargestellten Verlauf der beispielhaften sinusförmigen Eingangswechselspannung UIN bis zur Ausgangsspannung UPWM des PWM-Signals liegt folgende beispielhafte Berechnung zugrunde, wobei:

Tp = Pulspause des PWM-Signals
T = Periodendauer des PWM-Signals
R1 = 247 kΩ
R2 = 4,7 kΩ
Uref = 1,225 V
U_R2 = 1,225 V
I_R2 = U_R2/R2 = 0,00026064 A
UKomp = (R1 + R2).I_R2 = 63,78 V
The circuit arrangement according to the invention and the course of the exemplary sinusoidal input AC voltage U IN up to the output voltage U PWM of the PWM signal shown in FIG. 2 are based on the following exemplary calculation, wherein:

Tp = pulse pause of the PWM signal
T = period of the PWM signal
R1 = 247 kΩ
R2 = 4.7 kΩ
U ref = 1.225 V
U_R2 = 1.225 V
I_R2 = U_R2 / R2 = 0.00026064 A
U Komp = (R1 + R2) .I_R2 = 63.78 V

UKomp ist die Vergleichsspannung, welcher notwendig ist, den Komparator OV zu schalten. Zur vereinfachten mathematischen Darstellung wurden im folgenden die Spannungsabfälle über den Gleichrichterdioden V1-V4 vernachlässigt. Darauf folgt:

UMC cos(Tpπ/2T) = Ukomp => UMC = UKomp/cos(Tpπ/2T)
U Komp is the reference voltage that is necessary to switch the comparator OV. In the following, the voltage drops across the rectifier diodes V1-V4 have been neglected for a simplified mathematical representation. It follows:

U MC cos (T p π / 2T) = U comp => U MC = U Komp / cos (T p π / 2T)

UMC ist dann der ermittelte Spitzenwert der Eingangswechselspannung UIN. Der beispielhafte cos-Term bildet für dieses Beispiel die periodische Signalform der sinusförmigen Eingangswechselspannung UIN. Entsprechend ist bei der rechnerischen Ermittlung z. B. bei einer beispielhaften dreieckförmigen Eingangswechselspannung die korrespondierende periodische Signalform zu berücksichtigen, um die zugeordneten Spannungswerte UMC berechnen zu können. U MC is then the determined peak value of the input AC voltage U IN . The exemplary cos term for this example forms the periodic signal form of the sinusoidal input AC voltage U IN . Accordingly, z. B. for an exemplary triangular AC input voltage, the corresponding periodic signal form must be taken into account in order to be able to calculate the assigned voltage values U MC .

Dieser Spitzenwert der Eingangswechselspannung UMC kann z. B. durch rechnerische Auswertung der eingestellten Vergleichsspannung UKomp und der gemessenen Zeitdauern Tp und T zumindest für eine Halbwelle der Eingangswechselspannung ermittelt werden. Ggf. ist es auch möglich, die eingangs vernachlässigten Spannungsabfälle über den Gleichrichterdioden V1-V4 rechnerisch zu berücksichtigen. Weiterhin kann z. B. durch Division des errechneten Wertes durch √2 der zugehörige Effektivwert einer sinusförmigen Eingangswechselspannung UIN errechnet werden. Die rechnerische Auswertung kann z. B. durch eine Datenverarbeitungseinheit MC, wie z. B. einen Mikrocontroller, erfolgen. Der ermittelte Spitzenwert der Eingangswechselspannung kann z. B. durch den Mikrocontroller MC weiterverarbeitet werden oder z. B. einem Steuerrechner als Ausgangssignal UMC weitergeleitet werden. Dadurch kann die Eingangswechselspannung UIN vorteilhaft hinsichtlich der Spannung und/oder der Frequenz überwacht werden, und bei Überschreitung von Toleranzwerten der Spannung und/oder der Frequenz Maßnahmen ergriffen werden. Es kann dann z. B. die Eingangswechselspannung UIN abgeschaltet werden oder bei Wegfall der Eingangswechselspannung UIN auf eine Notenergieversorgung umgeschaltet werden. Es können weiterhin, wie in Fig. 1 dargestellt vorteilhaft Sicherungen überwacht werden. Dies ist beispielhaft für eine AC-Sicherung SIAC und für eine DC-Sicherung SIDC dargestellt. This peak value of the input AC voltage U MC can, for. B. can be determined by arithmetical evaluation of the set comparison voltage U Komp and the measured time periods Tp and T at least for a half-wave of the AC input voltage. Possibly. it is also possible to take the neglected voltage drops across the rectifier diodes V1-V4 into account. Furthermore, e.g. B. by dividing the calculated value by √ 2 the associated rms value of a sinusoidal AC input voltage U IN can be calculated. The computational evaluation can, for. B. by a data processing unit MC, such as. B. a microcontroller. The determined peak value of the input AC voltage can, for. B. processed by the microcontroller MC or z. B. a control computer as the output signal U MC . As a result, the input AC voltage U IN can advantageously be monitored with regard to the voltage and / or the frequency, and measures can be taken when tolerance values of the voltage and / or the frequency are exceeded. It can then e.g. B. the input AC voltage U IN can be switched off or switched to an emergency power supply if the input AC voltage U IN disappears. Furthermore, as shown in FIG. 1, fuses can advantageously be monitored. This is shown as an example for an AC fuse SI AC and for a DC fuse SI DC .

Claims (11)

1. Verfahren zur potentialfreien Messung einer Eingangswechselspannung (UIN), wobei a) die Eingangswechselspannung (UIN) gleichgerichtet wird (UGR), b) ein potentialentkoppeltes pulsweitenmoduliertes Ausgangssignal (PWM) durch Vergleich der gleichgerichteten Eingangswechselspannung (UGR) mit einer Vergleichsspannung (UKomp) erzeugt wird, deren Wert kleiner als ein Spitzenwert der Eingangswechselspannung (UIN) ist, und c) ein Messwert (UMC) für den Spitzenwert der Eingangswechselspannung (UIN) durch Auswertung eines Tastverhältnisses (T, Tp) des potentialentkoppelten pulsweitenmodulierte Ausgangssignals (PWM) zumindest für die Dauer einer halben Periode nachgebildet wird. 1. Method for floating measurement of an input AC voltage (U IN ), wherein a) the AC input voltage (U IN ) is rectified (U GR ), b) a potential-decoupled pulse-width-modulated output signal (PWM) is generated by comparing the rectified AC input voltage (U GR ) with a reference voltage (U Komp ), the value of which is less than a peak value of the AC input voltage (U IN ), and c) a measured value (U MC ) for the peak value of the input AC voltage (U IN ) is simulated by evaluating a pulse duty factor (T, Tp) of the potential-decoupled pulse-width-modulated output signal (PWM) at least for the duration of half a period. 2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei durch Auswertung des potentialentkoppelten pulsweitenmodulierten Ausgangssignals (PWM) die Frequenz der Eingangswechselspannung (UIN) ermittelt wird. 2. The method according to claim 1, wherein the frequency of the input AC voltage (U IN ) is determined by evaluating the decoupled pulse width modulated output signal (PWM). 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein proportionaler Anteil der gleichgerichteten Eingangswechselspannung (UGR) und der Vergleichsspannung (Uref) verglichen wird. 3. The method of claim 1 or 2, wherein a proportional portion of the rectified AC input voltage (U GR ) and the comparison voltage (U ref ) is compared. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die gleichgerichtete Eingangswechselspannung (UGR) entstört (CK) wird. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the rectified AC input voltage (U GR ) is suppressed (C K ). 5. Verwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 4 zur Überwachung des Spitzenwertes der Eingangswechselspannung (UIN) in Stromversorgungsanlagen bzw. Stromversorgungsgeräten. 5. Use of the method according to claim 1 to 4 for monitoring the peak value of the input AC voltage (U IN ) in power supply systems or power supply devices. 6. Verwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 4 zur Überwachung von Spannungen (UIN, UGR), welche an Sicherungen (SIAC, SIIN) von Stromversorgungsanlagen bzw. -geräten anliegen. 6. Use of the method according to claim 1 to 4 for monitoring voltages (U IN , U GR ) which are applied to fuses (SI AC , SI IN ) of power supply systems or devices. 7. Schaltungsanordnung zur potentialfreien Messung einer Eingangswechselspannung (UIN) mit a) einem Gleichrichter (V1-V4) für die Eingangswechselspannung (UIN) b) einer Vergleichsspannungsquelle (Ukomp) mit einem vorgebbaren Wert kleiner als einem Spitzenwert der Eingangswechselspannung (UIN), c) einem Komparator (OV), welcher dem Gleichrichter (V1-V4) und der Vergleichsspannungsquelle (Ukomp) zur Erzeugung eines pulsweitenmodulierten Signals mit einem Tastverhältnis (T, Tp) nachgeschaltet ist, und d) einem Potentialentkoppler (OK) zur Erzeugung eines potentialentkoppelten pulsweitenmodulierten Ausgangssignals (PWM), wobei durch Auswertung des Tastverhältnisses (T, Tp) ein Messwert (UMC) für den Spitzenwert der Eingangswechselspannung (UIN) zumindest für die Dauer einer halben Periode nachbildbar ist. 7. Circuit arrangement for floating measurement of an input AC voltage (U IN ) with a) a rectifier (V1-V4) for the AC input voltage (U IN ) b) a reference voltage source (U komp ) with a predeterminable value less than a peak value of the input AC voltage (U IN ), c) a comparator (OV), which is connected downstream of the rectifier (V1-V4) and the reference voltage source (U komp ) for generating a pulse-width-modulated signal with a pulse duty factor (T, Tp), and d) a potential decoupler (OK) for generating a potential-decoupled pulse-width-modulated output signal (PWM), whereby by evaluating the pulse duty factor (T, Tp) a measured value (U MC ) for the peak value of the input AC voltage (U IN ) can be simulated at least for the duration of half a period is. 8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, wobei durch Auswertung des Tastverhältnisses (T, Tp) des potentialentkoppelten pulsweitenmodulierten Ausgangssignals (PWM) die Frequenz der Eingangswechselspannung (UIN) nachbildbar ist. 8. Circuit arrangement according to claim 7, wherein the frequency of the input AC voltage (U IN ) can be simulated by evaluating the pulse duty factor (T, Tp) of the decoupled pulse-width-modulated output signal (PWM). 9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7 oder 8, wobei an dem Potentialentkoppler (OK) eine Datenverarbeitungseinheit (MC) anschließbar ist. 9. Circuit arrangement according to claim 7 or 8, wherein on the Potential decoupler (OK) a data processing unit (MC) can be connected. 10. Schaltungsanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 7 bis 9, wobei der Potentialtrenner (OK) ein Optokoppler ist. 10. Circuit arrangement according to one of the preceding Claims 7 to 9, wherein the potential separator (OK) Is optocoupler. 11. Schaltungsanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 7 bis 10, wobei die Datenverarbeitungseinheit (MC) ein Mikrocontroller ist. 11. Circuit arrangement according to one of the preceding Claims 7 to 10, wherein the data processing unit (MC) Is microcontroller.
DE10205313A 2002-02-08 2002-02-08 Potential-free measurement of input network power supply voltage to a power supply device and monitoring power supply side AC and device side DC fuse or safety cut-outs by generation of pulse width modulated output signal Withdrawn DE10205313A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10205313A DE10205313A1 (en) 2002-02-08 2002-02-08 Potential-free measurement of input network power supply voltage to a power supply device and monitoring power supply side AC and device side DC fuse or safety cut-outs by generation of pulse width modulated output signal

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10205313A DE10205313A1 (en) 2002-02-08 2002-02-08 Potential-free measurement of input network power supply voltage to a power supply device and monitoring power supply side AC and device side DC fuse or safety cut-outs by generation of pulse width modulated output signal

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE10205313A1 true DE10205313A1 (en) 2003-08-28

Family

ID=27634820

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10205313A Withdrawn DE10205313A1 (en) 2002-02-08 2002-02-08 Potential-free measurement of input network power supply voltage to a power supply device and monitoring power supply side AC and device side DC fuse or safety cut-outs by generation of pulse width modulated output signal

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE10205313A1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009022056A1 (en) * 2009-05-22 2010-11-25 Siemens Building Technologies Hvac Products Gmbh Method for detecting and monitoring electrical alternating voltage in furnace of heating system, involves determining level of voltage based on cycle of pulse-width modulated signal, and comparing level with limit value
EP2530476A3 (en) * 2011-06-03 2014-10-15 Actron Technology Corporation Phase detection apparatus for alternator and method thereof
WO2016026579A1 (en) * 2014-08-22 2016-02-25 Cooper Crouse-Hinds Gmbh Supply voltage detection device and a method for detecting a supply voltage
CN108226815A (en) * 2016-12-14 2018-06-29 中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所 A kind of airborne AC power quality real-time monitoring system
EP3657621A1 (en) * 2018-11-22 2020-05-27 Siteco GmbH Method to stabilise the frequency of a network of an alternating current supply and the corresponding control apparatus

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2422501A1 (en) * 1973-05-30 1974-12-19 Starkstrom Anlagenbau Veb K CIRCUIT ARRANGEMENT FOR SETTING THE SPEED OF DC MOTORS
US4066945A (en) * 1976-03-31 1978-01-03 The Bendix Corporation Linear driving circuit for a d.c. motor with current feedback
DE2930863A1 (en) * 1979-07-30 1981-04-16 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München METHOD FOR DETECTING THE CURRENT CURRENT IN A DC-INVERTER AND CIRCUIT ARRANGEMENT FOR IMPLEMENTING THE METHOD
DE2939517C2 (en) * 1979-09-28 1982-06-03 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Arrangement for measuring currents with a constant component
DE3426617A1 (en) * 1984-07-19 1986-01-23 Grundig E.M.V. Elektro-Mechanische Versuchsanstalt Max Grundig holländ. Stiftung & Co KG, 8510 Fürth AREA PROGRESSOR FOR MEASURING DEVICES
EP0315567B1 (en) * 1987-11-05 1992-05-20 Beloit Corporation Self-loading controlled deflection roll

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2422501A1 (en) * 1973-05-30 1974-12-19 Starkstrom Anlagenbau Veb K CIRCUIT ARRANGEMENT FOR SETTING THE SPEED OF DC MOTORS
US4066945A (en) * 1976-03-31 1978-01-03 The Bendix Corporation Linear driving circuit for a d.c. motor with current feedback
DE2930863A1 (en) * 1979-07-30 1981-04-16 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München METHOD FOR DETECTING THE CURRENT CURRENT IN A DC-INVERTER AND CIRCUIT ARRANGEMENT FOR IMPLEMENTING THE METHOD
DE2939517C2 (en) * 1979-09-28 1982-06-03 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Arrangement for measuring currents with a constant component
DE3426617A1 (en) * 1984-07-19 1986-01-23 Grundig E.M.V. Elektro-Mechanische Versuchsanstalt Max Grundig holländ. Stiftung & Co KG, 8510 Fürth AREA PROGRESSOR FOR MEASURING DEVICES
EP0315567B1 (en) * 1987-11-05 1992-05-20 Beloit Corporation Self-loading controlled deflection roll

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009022056A1 (en) * 2009-05-22 2010-11-25 Siemens Building Technologies Hvac Products Gmbh Method for detecting and monitoring electrical alternating voltage in furnace of heating system, involves determining level of voltage based on cycle of pulse-width modulated signal, and comparing level with limit value
EP2530476A3 (en) * 2011-06-03 2014-10-15 Actron Technology Corporation Phase detection apparatus for alternator and method thereof
WO2016026579A1 (en) * 2014-08-22 2016-02-25 Cooper Crouse-Hinds Gmbh Supply voltage detection device and a method for detecting a supply voltage
CN106796254A (en) * 2014-08-22 2017-05-31 伊顿保护系统Ip有限两合公司 Supply voltage detection device and the method for detecting supply voltage
TWI597505B (en) * 2014-08-22 2017-09-01 伊登智慧財產保護系統兩合有限公司 Supply-voltage detection device and method for detecting a supply-voltage
US10520962B2 (en) 2014-08-22 2019-12-31 Eaton Intelligent Power Limited Supply voltage detection device and method for detecting a supply voltage
CN106796254B (en) * 2014-08-22 2024-02-02 伊顿智能动力有限公司 Supply voltage detection device and method for detecting a supply voltage
CN108226815A (en) * 2016-12-14 2018-06-29 中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所 A kind of airborne AC power quality real-time monitoring system
EP3657621A1 (en) * 2018-11-22 2020-05-27 Siteco GmbH Method to stabilise the frequency of a network of an alternating current supply and the corresponding control apparatus

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112017000303T5 (en) An inverter device and method for detecting an anomaly in an inverter device
DE102019107135B3 (en) Device and method for fault diagnosis and / or EME optimization by means of edge detection in the current measurement path
EP0631360B1 (en) Apparatus and method for monitoring the position of a switch
EP0127163B1 (en) Fault recognition circuit for parallel-load feeding-power supply devices
EP3711160B1 (en) Circuit assembly and method for monitoring sinusoidal alternating voltage signals
EP0525345B1 (en) Device and method for monitoring a flame
DE10205313A1 (en) Potential-free measurement of input network power supply voltage to a power supply device and monitoring power supply side AC and device side DC fuse or safety cut-outs by generation of pulse width modulated output signal
DE4410902A1 (en) Power supply unit
DE10312704A1 (en) Method for controlling and monitoring the function of a power semiconductor switch and device for carrying out the method
WO2017202569A2 (en) Primary-pulsed switching power supply
DE19843678A1 (en) Method for providing an output signal with a desired value of a parameter at the output of a switching power supply and circuit for carrying out the method
EP2770641B1 (en) Device for the evaluation of electrical input signals
DE3338490A1 (en) Circuit arrangement for monitoring the operating state of AC loads used in the external system of a signal box
CH669464A5 (en)
EP1742516B1 (en) Device and method for operating at least one lamp
WO2007009852A2 (en) Method and circuit for determining the presence of a false connection between an electronic appliance, especially a household appliance, and a network alternating voltage source
DE3342710C1 (en) Proximity switch having monitoring of the operation and serviceability
DE60306615T2 (en) Method for monitoring an electrical contact
WO2000079675A1 (en) Method for identifying a load that can be connected according to demand to a power inverter, and a corresponding load identification system
DE102014224395B4 (en) Arrangement with a potential-separated power supply device and method for its operation
DE10057375C1 (en) Temperature monitoring circuit for regulated inductive load operated with pulse width modulation compares actual load current voltage with load current voltage provided by circuit model
DE3124073C2 (en) Method and arrangement for performing the method for digitally monitoring defined current states or voltage drops proportional to them
WO2022013367A1 (en) Voltage converter having overvoltage protection
WO2022263097A1 (en) Voltage regulator with feedback monitoring
EP4200623A1 (en) Device and method for detecting alternating voltage

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8139 Disposal/non-payment of the annual fee