DE10217447A1

DE10217447A1 - Signal isolator for measurement signals, especially dead or live zero measurement signals, uses an auxiliary energy supply and has primary and secondary side choppers, with the second chopper forming part of a modulation circuit

Info

Publication number: DE10217447A1
Application number: DE10217447A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Feucht; Christian Feucht; Lars Schweizer; Joerg Giebson
Original assignee: Knick Elektronische Messgeraete GmbH and Co KG
Current assignee: KNICK ELEKTRONISCHE MESSGERAETE GMBH & CO. KG, 1416
Priority date: 2002-04-18
Filing date: 2002-04-18
Publication date: 2003-11-13
Anticipated expiration: 2022-04-19
Also published as: DE10217447B4

Abstract

Auxiliary energy supported signal isolator for measurement signals, especially dead- or live-zero measurement signals. Said device has primary and secondary side choppers (Z1, Z2). The secondary side chopper is connected to a modulator circuit (8) that is supplied by an auxiliary energy rectifier (D10, D11) in the secondary side output circuit (3). A transfer unit (TR1) feeds back the auxiliary energy into the measurement signal input circuit and the modulator circuit modulates the measurement signal with the load current signal.

Description

Die Erfindung betrifft einen Hilfsenergie-gestützten Signaltrenner für Messsignale, der insbesondere für Dead- oder Live-zero-Messsignale, aber auch für andersartige Messsignale, wie beispielsweise Signale von temperaturabhängigen Widerständen zur Temperaturmessung geeignet sein soll. The invention relates to an auxiliary power-assisted signal isolator for Measurement signals, especially for dead or live zero measurement signals, however also for other types of measurement signals, such as signals from temperature-dependent resistors should be suitable for temperature measurement.

Derartige Signaltrenner sind in vielfachen Ausführungsformen aus dem Stand der Technik bekannt. Grundsätzlich wird dabei von sogenannten "Hilfsenergie-freien" Trennern und solchen unterschieden, die Hilfsenergie-gestützt sind. Bei Hilfsenergie-freien Signaltrennern wird die Energieversorgung der elektronischen Komponenten aus dem Messsignal abgezweigt, wie dies insbesondere bei Live-zero-Normsignalen mit einem Strombereich von 4 bis 20 mA der Fall ist. Der die untere Signalwertgrenze repräsentierende Minimalstrom von 4 mA kann dann die für den Betrieb der Bauelemente notwendige Energie beinhalten. Such signal isolators are in multiple embodiments from the State of the art known. Basically, so-called "Auxiliary energy-free" disconnectors and those that differ Auxiliary energy are supported. In the case of auxiliary signal-free signal isolators, the Power supply of the electronic components from the measurement signal branched, as is particularly the case with live zero standard signals with a Current range from 4 to 20 mA is the case. The the lower signal value limit representative minimum current of 4 mA can then be used for operation of the components contain the necessary energy.

Bei Hilfsenergie-gestützten Trennern wird eine Gleichspannungsversorgung von beispielsweise 24 V eingespeist, die zum einen eine primärseitige Messsignal-Eingangsschaltung, als auch eine davon durch einen Übertrager potentialgetrennte Ausgangsschaltung zur Aufbereitung des übertragenen Messsignals mit Energie versorgt. In the case of auxiliary energy-supported disconnectors, one DC voltage supply of 24 V, for example, which is a primary-side supply Measurement signal input circuit, as well as one of them through a transformer Isolated output circuit for processing the transmitted Measurement signal supplied with energy.

Um eine komplette Potentialtrennung zwischen Ein- und Ausgangsseite der Trennerschaltung zu gewährleisten, muss üblicherweise die Hilfsenergie jeweils über eigene Wicklungen eines Transformators in die Ein- beziehungsweise Ausgangsschaltung des Signaltrenners eingespeist werden. Es sind also insgesamt drei transformatorische Trennstrecken zur vollständigen Potentialtrennung notwendig. To ensure a complete isolation between the input and output side of the To ensure disconnector circuit, usually the auxiliary power each with its own windings of a transformer in the input or output circuit of the signal isolator can be fed. It are a total of three transformer isolating sections complete isolation is necessary.

Derartige sogenannte Drei-Port-Trenner erfordern - insbesondere wenn sie mit einer ein- und ausgangsseitigen Bereichsauswahl für verschiedene Messsignal-Typen, wie Dead- oder Live-zero-Messstromsignale oder Spannungssignale zwischen 0 und 10 V ausgelegt sein sollen - aktive Eingangs- und Ausgangsschaltungen, die beispielsweise über separate Transformatorwicklungen potentialgetrennt versorgt werden müssen. Der Schaltungsaufwand ist damit vergleichsweise hoch, was einer preiswerten Realisierung solcher Trenner entgegensteht. Zusätzlich lassen sich weitergehende Anforderungen etwa im Bezug auf die Isolationseigenschaften - beispielsweise wenn hohe Prüfspannungen gefordert werden - nur in einem entsprechend großen Gehäuse umsetzen, da Hilfsenergieübertrager und Signalübertrager über entsprechend konstruierte Hochspannungswicklungen verfügen müssen. Dies steht der Realisierung solcher Drei-Port- Trenner in sehr kompakten Gehäusen, wie Anreihgehäusen mit einem Breitenmaß von 6,1 mm, diametral entgegen. Such so-called three-port isolators require - especially if they with an input and output range selection for different Measurement signal types, such as dead or live zero measurement current signals or Voltage signals between 0 and 10 V should be designed - active Input and output circuits, for example, via separate Transformer windings must be supplied isolated. The Circuitry is comparatively high, which is inexpensive Realization of such separators stands in the way. In addition, Further requirements, for example with regard to the insulation properties - For example, when high test voltages are required - only in one Implement a correspondingly large housing, since auxiliary energy transmitters and Signal transmitter via appropriately designed High voltage windings must have. This represents the realization of such three-port Disconnectors in very compact housings, such as modular housings with one Width of 6.1 mm, diametrically opposite.

Ferner erfordert eine direkte und genaue transformatorische Übertragung von Normsignalen mit einem Strombereich von 0 bis 20 mA beziehungsweise einem Spannungsbereich von 0 bis 10 V mit unterschiedlichen Bürdenspannungen zur Leistungsübertragung beispielsweise mit einer durch das Eingangsmesssignal versorgten Zerhackerschaltung Ferritkerne, die in einem 6,1 mm-Gehäuse keinen Platz finden würden. Ein Hilfsenergiefreier Betrieb der Eingangsschaltung ist damit in einem derartigen Anreihgehäuse nicht realisierbar. It also requires direct and accurate transformer transmission of standard signals with a current range from 0 to 20 mA or a voltage range from 0 to 10 V with different Burden voltages for power transmission, for example, with a the input measurement signal supplied chopper circuit ferrite cores, which in a 6.1 mm housing would not find space. On Auxiliary power-free operation of the input circuit is thus one of them Baying housing not possible.

Schließlich erfordern konventionelle Messbereichs-Umschaltungen zwischen Strom- und Spannungssignalen sowie zwischen verschiedenen Verstärkungs- und Verschiebungsgraden, wie dies vielfach zur Flexibilisierung der Einsatzmöglichkeiten eines Signaltrenners gefordert wird, zahlreiche Schalter und zusätzliche Bauelemente, die die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Trennerschaltung verringern und den Schaltungsaufwand mit entsprechenden Kosten deutlich erhöhen. Finally, conventional measuring range changes are required between current and voltage signals and between different Degrees of amplification and displacement, as is often the case Flexibility of the possible uses of a signal isolator is required numerous switches and additional components that ensure accuracy and Reduce the reliability of the isolator circuit and reduce the circuit complexity corresponding costs increase significantly.

Ausgehend von den geschilderten Problemen des Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine mit einer vergleichsweise geringen Bauelementezahl zu realisierende Schaltung zur Verstärkung, Wandlung und Drei-Port-Potentialtrennung elektrischer Spannungen oder Ströme anzugeben, die in ein schmales Anreihgehäuse - beispielsweise mit einem Breitenmaß von 6,1 mm - integrierbar ist. Based on the problems described in the prior art the object of the invention, one with a comparative low number of components to be implemented for amplification, Conversion and three-port electrical isolation of electrical voltages or currents specify that in a narrow modular housing - for example with a Width of 6.1 mm - can be integrated.

Diese Aufgabe wird durch den im Patentanspruch 1 angegebenen Signaltrenner gelöst, der umfasst eine primärseitige Messsignal- Eingangsschaltung, eine davon potentialgetrennte, primärseitige Hilfsenergie-Einspeisungsschaltung mit einem primärseitigen Zerhacker, eine sekundärseitige, von der Messsignal-Eingangs- und Hilfsenergie-Einspeisungsschaltung jeweils durch Übertrager potentialgetrennte Ausgangsschaltung mit einem Gleichrichter für die übertragene Hilfsenergie, eine mit einem sekundärseitigen Zerhacker versehene, vom Hilfsenergie- Gleichrichter gespeiste Modulatorschaltung in der sekundärseitigen Ausgangsschaltung, die dem Übertrager für das Messsignal derart nachgeschaltet ist, dass über den Übertrager in Blickrichtung eine potentialgetrennte Einspeisung der Hilfsenergie in die Messsignal-Eingangsschahung erfolgt und gleichzeitig der Modulatorschaltung das zu übertragende Messsignal in Form eines dafür repräsentativen Laststromsignals aufgeprägt ist, das in der Ausgangsschaltung zu einem entsprechenden Ausgangssignal gewandelt wird. This object is achieved by the specified in claim 1 Solved signal separator, which includes a primary-side measurement signal Input circuit, one of which is electrically isolated on the primary side Auxiliary power supply circuit with a primary-side chopper, one secondary side, from the measurement signal input and Auxiliary power supply circuit each electrically isolated by transformer Output circuit with a rectifier for the transmitted auxiliary energy, one equipped with a chopper on the secondary side, Rectifier powered modulator circuit in the secondary Output circuit that the transmitter for the measurement signal such is connected downstream that a potential-separated in the direction of view via the transmitter The auxiliary energy is fed into the measurement signal input circuit and at the same time the measurement signal to be transmitted in the modulator circuit Form of a representative load current signal is impressed, which in the output circuit to a corresponding output signal is changed.

Die erfindungsgemäße Schaltungsarchitektur arbeitet also - obwohl eine Drei-Port-Trennung erzielt wird - nur mit zwei Trennstellen in Form der Übertrager zwischen der Hilfsenergie-Einspeisungsschaltung und der sekundärseitigen Ausgangsschaltung einerseits und der primärseitigen Messsignal-Eingangsschaltung und der Ausgangsschaltung andererseits. Dabei wird die Hilfsenergie für die aktive Eingangsschaltung mit dem zweitgenannten Übertrager - einem einfachen Transformator - durch den sekundärseitigen Zerhacker rückwärts in die Messsignal-Eingangsschaltung und simultan dazu das Messsignal in Form des aufgeprägten Laststromsignals in die Ausgangsschaltung übertragen. Damit fällt gegenüber dem Stand der Technik eine kompletter Übertrager für die Drei-Port-Trennung weg, was bereits grundsätzlich einen erheblichen Effekt bezüglich der Kompaktheit der Schaltung mit sich bringt. The circuit architecture according to the invention thus works - although one Three-port separation is achieved - only with two separation points in the form of the Transmitter between the auxiliary power supply circuit and the secondary side output circuit on the one hand and the primary side Measurement signal input circuit and the output circuit on the other hand. there the auxiliary energy for the active input circuit with the second-named transformer - a simple transformer - through the secondary chopper backwards into the measurement signal input circuit and Simultaneously, the measurement signal in the form of the impressed load current signal transferred to the output circuit. This is compared to the state of the Technique a complete transformer for the three-port separation away what already a substantial effect in terms of compactness the circuit brings with it.

Vorteile ergeben sich dadurch insbesondere auch bei hohen Isolationsanforderungen, da in der Regel hohe Potentialdifferenzen nur zwischen dem Eingang einerseits und Ausgang sowie Hilfsenergie andererseits auftreten. Die Potentialtrennung des Eingangs erfolgt nun durch die erfindungsgemäße Lösung nur durch eine Trennstelle, sodass daher nur dieser eine Transformator hochspannungsfest ausgelegt sein muss. This results in advantages, particularly at high ones Isolation requirements, since high potential differences are usually only between the Input on the one hand and output and auxiliary energy on the other hand occur. The input is now electrically isolated by the solution according to the invention only through a separation point, so that therefore only this one Transformer must be designed to withstand high voltages.

Im Übrigen ist darauf hinzuweisen, dass die Funktion der Messsignal- Eingangsschaltung auch in einem gesonderten Gerät realisiert sein kann, dem über die verbleibende Schaltungseinheit, die dann einen Speisetrenner darstellt, die Versorgungsspannung zur Verfügung gestellt wird. It should also be noted that the function of the measurement signal Input circuit can also be implemented in a separate device, over the remaining circuit unit, which then has a supply isolator represents, the supply voltage is provided.

Durch die in den Ansprüchen 2 bzw. 3 angegebenen Weiterbildungen des Signaltrenners kann der für die Messsignalübertragung bestimmte Übertrager mit einer konstanten, begrenzten Spannung unabhängig vom Messsignal betrieben werden, sodass keine Linearitätsfehler durch Messwert- oder Bürden-bedingte Spannungsänderungen auftreten. Through the further developments of the specified in claims 2 and 3 Signal separator can be the one intended for the measurement signal transmission Transformer with a constant, limited voltage regardless of Measurement signal are operated so that no linearity errors by measurement or Stress-related changes in voltage occur.

Anspruch 4 kennzeichnet eine vorteilhafte Schaltungsausbildung zur Aufprägung des Laststromsignales in der primärseitigen Messsignal-Eingangsschaltung. Claim 4 characterizes an advantageous circuit design for Imprint of the load current signal in the primary Measuring signal input circuit.

Durch die Weiterbildung des Signaltrenners nach Anspruch 5 in Verbindung mit den Ausführungsformen gemäß den Ansprüchen 7 und 8 wird erreicht, dass die Umschaltung von Strom- auf Spannungssignale in allen Kombinationen - also Strom/Strom, Strom/Spannung, Spannung/Strom und Spannung/Spannung - auf einfache Weise mit nur drei Schaltweichen realisierbar ist. By developing the signal isolator according to claim 5 in Connection with the embodiments according to claims 7 and 8 accomplished that switching from current to voltage signals in all Combinations - i.e. current / current, current / voltage, voltage / current and voltage / voltage - in a simple way with only three switching points is feasible.

Durch die gemäß Anspruch 6 vorgesehene Leuchtdiode an der Basis des Transistors in der Messsignal-Eingansschaltung wird eine Überlastung des Eingangs auf einfache Weise verhindert. By the light-emitting diode provided according to claim 6 at the base of the Transistors in the measurement signal input circuit will overload the Prevented in a simple way.

Gemäß Anspruch 9 besitzen die beiden Übertrager ein Übersetzungsverhältnis von 1 : 1, sodass diese in konstruktiv einfacher Weise durch eine bifilare Wickeltechnik mit Ringkernen realisiert werden können. Dies bringt eine gute Kopplung mit sich, wodurch die in die Ausgangsschaltung über den dortigen Übertrager eingespeiste Hilfsenergie optimal nutzbar ist. Die nach Anspruch 10 vorgesehene Schottky-Diode über den Eingangsanschlüssen der Eingansschaltung sorgt dafür, dass bei einem Ausfall der Hilfsenergie durch einen Übergang der Diode in den leitenden Zustand der Eingangsstrom weiter fließen kann. According to claim 9, the two transmitters Gear ratio of 1: 1, so that this in a structurally simple manner by a bifilar winding technology with toroidal cores can be realized. This brings a good coupling with it, which means that over into the output circuit the auxiliary power fed in there can be optimally used. The Schottky diode provided according to claim 10 over the Input connections of the input circuit ensures that if the Auxiliary energy through a transition of the diode into the conductive state of the Input current can continue to flow.

Durch die nach Art einer Spannungsteilerschaltung gemäß Anspruch 11 zwischen dem Summenpunkt der Eingangsschaltung und dem Summenpunkt-abseitigen Eingangsanschluss geschalteten Widerstände wird eine einfache Verstärkungskorrektur der stromabhängigen Verluste im Mess- signalübertrager ausgeglichen. By the type of a voltage divider circuit according to claim 11 between the sum point of the input circuit and the Resistors connected to the sum point on the input terminal side become a simple gain correction of the current-dependent losses in the measurement signal transmitter balanced.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels einer Schaltung eines Hilfsenergie-gestützten Signaltrenners anhand der beigefügten Zeichnung. Diese Further features, details and advantages of the invention emerge from the following description of an embodiment of a Circuit of an auxiliary power-assisted signal isolator based on the attached drawing. This

Fig. 1 zeigt ein vereinfachtes Schaltbild des Trenners mit den funktionswichtigsten Schaltungselementen. Fig. 1 shows a simplified circuit diagram of the isolator with the functionally important circuit elements.

Wie aus der Zeichnung deutlich wird, gliedert sich die Schaltung für einen Hilfsenergie-gestützten Signaltrenner im Wesentlichen in drei Hauptgruppen von Bauelementen, nämlich eine primärseitige Messsignal-Eingangsschaltung 1, eine primärseitige Hilfsenergie-Einspeisungsschaltung 2 und eine sekundärseitige, mit den vorgenannten Schaltungen durch Übertrager TR1 und TR2 potentialgetrennt gekoppelte Ausgangsschaltung 3. As is clear from the drawing, the circuit for an auxiliary power-assisted signal isolator is essentially divided into three main groups of components, namely a primary-side measurement signal input circuit 1 , a primary-side auxiliary power supply circuit 2 and a secondary-side, with the aforementioned circuits by means of transformers TR1 and TR2 electrically isolated coupled output circuit 3 .

Die Hilfsenergie-Einspeisungsschaltung 2 wird an ihren beiden Eingansanschlüssen 4, 5 mit einer Gleichspannung von beispielsweise 24 V beaufschlagt. Diese Spannung versorgt einen Zerhacker Z1, der aus dieser Gleichspannung in üblicher Weise eine Wechselspannung generiert. Diese wird vom Ausgang des Zerhackers Z1 auf die Primärwicklung des 1 : 1- Übertragers TR2 gelegt, um potentialgetrennt auf dessen Sekundärseite übertragen zu werden. The auxiliary power supply circuit 2 is acted upon by a direct voltage of, for example, 24 V at its two input connections 4 , 5 . This voltage supplies a chopper Z1, which generates an AC voltage from this DC voltage in the usual way. This is connected from the output of the chopper Z1 to the primary winding of the 1: 1 transformer TR2 in order to be isolated on its secondary side.

Zwei Kapazitäten C1, C2 sind jeweils zwischen dem positiven bzw. negativen Eingangsanschluss 4 bzw. 5 der Einspeisungsschaltung 2 und dem dem Ausgang des Zerhackers Z1 abgewandten Anschluss des Übertragers TR2 geschaltet. Two capacitors C1, C2 are connected between the positive and negative input connections 4 and 5 of the feed circuit 2 and the connection of the transformer TR2 facing away from the output of the chopper Z1.

Zusammenfassend überträgt der freilaufende Zerhacker Z1 die zerhackte Versorgungsspannung von der Hilfsenergie-Einspeisungsschaltung 2 auf die Ausgangsseite. In summary, the free-running chopper Z1 transfers the chopped supply voltage from the auxiliary power supply circuit 2 to the output side.

Dort wird die zerhackte Hilfsenergie-Versorgungsspannung mithilfe einer üblichen Anordnung von Gleichrichterdioden D10, D11 gleichgerichtet und mithilfe der Kapazitäten C3, C4 geglättet. An den Ausgängen 6, 7 der Gleichrichterschaltung D10, D11 steht damit eine vom Eingang potentialgetrennte Hilfsenergie für die Ausgangsschaltung 3 zur Verfügung. There, the chopped auxiliary power supply voltage is rectified using a conventional arrangement of rectifier diodes D10, D11 and smoothed using capacitors C3, C4. At the outputs 6 , 7 of the rectifier circuit D10, D11, an auxiliary energy, which is electrically isolated from the input, is thus available for the output circuit 3 .

Letztere weist neben dem beschriebenen sekundärseitigen Teil des Ubertragers IR 2 mit den Kondensatoren C3, C4 und den Gleichrichterdioden D10 und D11 ferner mehrere Hauptgruppen auf. Es ist dies zum einen eine so bezeichnete Modulatorschattung 8, eine Live-zero-Schaltung LZ sowie eine Strom/Spannungs-Bereichsumschaltung 9, die vor den Ausgangsanschlüssen 10, 11 angeordnet ist. Die Live-zero-Schaltung LZ ist üblicher Bauart und beispielsweise in der Patentschrift DE 34 12 843 C3 der Anmelderin beschrieben. In addition to the described secondary part of the transmitter IR 2 with the capacitors C3, C4 and the rectifier diodes D10 and D11, the latter also has several main groups. This is on the one hand a so-called modulator shade 8 , a live zero circuit LZ and a current / voltage range switch 9 which is arranged in front of the output connections 10 , 11 . The live zero circuit LZ is of a conventional design and is described, for example, in the applicant's patent specification DE 34 12 843 C3.

An den Ausgängen 6, 7 der Gleichrichterschaltung D10, D11 sind in Reihe die Modulatorschaltung 8 mit einem Zerhacker Z2, die Live-zero- Schaltung LZ und der Ausgang 10, 11 der Ausgangsschaltung 3 geschaltet. Der Zerhacker Z2 liegt dabei mit seinem positiven Ausgangsanschluss mod+ und seinem negativen Ausgangsanschluss mod- wiederum über zwei Kondensatoren C5, C6 am einen sekundärseitigen Anschluss des 1 : 1- Übertragers TR1 zwischen Messsignal-Eingangsschaltung 71 und Ausgangsschaltung 3. Der Wechselausgang des Zerhackers Z2 ist mit dem zweiten Übertrager-Anschluss verbunden, sodass sekundärseitig durch den Zerhacker Z2 eine Wechselspannung erzeugt wird, die rückwärts über den Übertrager TR1 zur Messsignal-Eingangsschaltung 1 übertragen und dort als Hilfsenergie genutzt werden kann. At the outputs 6 , 7 of the rectifier circuit D10, D11, the modulator circuit 8 with a chopper Z2, the live zero circuit LZ and the output 10 , 11 of the output circuit 3 are connected in series. The chopper Z2 lies with its positive output terminal mod + and in turn its negative output terminal MOD via two capacitors C5, C6 on a secondary-side terminal of the 1: 1 transformer TR1 between the test signal input circuit 71 and output circuit. 3 The alternating output of the chopper Z2 is connected to the second transformer connection, so that an alternating voltage is generated on the secondary side by the chopper Z2, which can be transmitted backwards via the transformer TR1 to the measurement signal input circuit 1 and used there as auxiliary energy.

Der Modulatorschaltung 8 ist ferner ein Transistor T2 zugeordnet, zwischen dessen Basis und der positiven Versorgungsspannung eine Zener- Diode D2 geschaltet ist. Die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors T2 liegt zwischen dem negativen Anschluss mod- des Zerhackers Z2 und der Live-zero-Schaltung LZ. Mithilfe des Transistors T2 und der Zener-Diode D2 wird die die Modulatorschaltung 8 betreibende Spannung konstant gehalten, was einen noch zu erörternden Effekt erzielt. The modulator circuit 8 is also assigned a transistor T2, between the base and the positive supply voltage of which a Zener diode D2 is connected. The collector-emitter path of the transistor T2 lies between the negative connection mod of the chopper Z2 and the live zero circuit LZ. With the aid of the transistor T2 and the Zener diode D2, the voltage operating the modulator circuit 8 is kept constant, which achieves an effect which is still to be discussed.

Die Eingangsschaltung 1 weist zwei Eingangsanschlüsse 12, 13 auf, an denen ein praktisch beliebiges Messsignal, wie beispielsweise ein Dead- zero- oder Live-zero-Stromsignal, ein 0-10-V-Normspannungssignal oder andere Signalströme und -spannungen angelegt werden können, wie sie etwa von Widerstandsmessungen, thermoelektrischen Messkreisen usw. herrühren können. Kernstück der Eingangsschaltung 1 ist ein Verstärker A1, der mit dem negativen Eingangsanschluss 12 über einen Widerstand R1 verbunden ist. Die Versorgung des Verstärkers A1 erfolgt durch eine entsprechende Verbindung mit den Ausgängen der aus den Gleichrichterdioden D13, D14 mit Glättungskondensatoren C7, C8 bestehenden Gleichrichterschaltung, die der primärseitigen Wicklung des Übertragers TR1 vorgeschaltet ist. Damit wird die rückwärts von der Ausgangsschaltung her übertragene Wechselspannung gleichgerichtet und als Versorgungsspannung der Eingangsschaltung 1 zur Verfügung gestellt. The input circuit 1 has two input connections 12 , 13 , to which a practically any measurement signal, such as a dead zero or live zero current signal, a 0-10 V standard voltage signal or other signal currents and voltages can be applied, how they can come from resistance measurements, thermoelectric measuring circuits etc. The heart of the input circuit 1 is an amplifier A1, which is connected to the negative input terminal 12 via a resistor R1. The amplifier A1 is supplied by a corresponding connection to the outputs of the rectifier circuit consisting of the rectifier diodes D13, D14 with smoothing capacitors C7, C8, which is connected upstream of the primary winding of the transformer TR1. The AC voltage transmitted backwards from the output circuit is thus rectified and made available as a supply voltage for the input circuit 1 .

Zur Übertragung des am Eingang anstehenden Messsignals weist nun die Eingangsschaltung 1 weitere Schaltelemente auf. So ist der Ausgang des Verstärkers A1 mit der Basis eines Transistors TT verbunden, dessen Emitter zum einen - je nach Stellung einer Schaltweiche S1 - über einen Widerstand R2 mit dem negativen Eingangsanschluss 12 verbindbar ist. Der Kollektor des Transistors T1 ist mit dem einen Ausgang 14 der Gleichrichterschaltung D13, D14 verbunden. Ferner ist der Ausgang des Verstärkers A1 beziehungsweise die Basis des Transistors T1 über eine Leuchtdiode D3 mit dem positiven Eingangsanschluss 13 der Eingangsschaltung 1 verbunden. Dieser begrenzt die Basisspannung des Transistors T1 und damit auch den Modulatorstrom Die Überlastbegrenzung ist dabei so eingestellt, dass eine unzulässige Temperaturerhöhung der gesamten Baugruppe verhindert wird. The input circuit 1 now has further switching elements for transmitting the measurement signal present at the input. The output of the amplifier A1 is connected to the base of a transistor TT, the emitter of which - depending on the position of a switching switch S1 - can be connected to the negative input terminal 12 via a resistor R2. The collector of the transistor T1 is connected to the one output 14 of the rectifier circuit D13, D14. Furthermore, the output of the amplifier A1 or the base of the transistor T1 is connected to the positive input terminal 13 of the input circuit 1 via a light-emitting diode D3. This limits the base voltage of the transistor T1 and thus also the modulator current. The overload limitation is set in such a way that an inadmissible temperature increase of the entire assembly is prevented.

Zwischen dem Emitter des Transistors T1 und dem positiven Eingangsanschluss 13 der Eingangsschaltung 1 ist ferner ein weiterer Widerstand R3 geschaltet. Ein Widerstand R4 liegt zwischen dem positiven Eingangsanschluss 13 und einem Abgang U der Schaltweiche 51. Another resistor R3 is also connected between the emitter of the transistor T1 and the positive input terminal 13 of the input circuit 1 . A resistor R4 lies between the positive input terminal 13 and an output U of the switching switch 51 .

Bevor auf die Funktion des Signaltrenners eingegangen wird, soll zur Vervollständigung noch die Ausgangsschaltung 3 in ihrer Beschreibung komplettiert werden. So ist vor den Ausgangsanschlüssen 10, 11 ein als Impedanzwandler wirkender Verstärker A2 vorgesehen, der durch eingangs- und ausgangsseitige Schaltweichen S2, S3 aktiviert werden kann. Versorgt wird der Verstärker A2 über die an den Ausgängen 6, 7 des Gleichrichters D10, D11 zur Verfügung gestellte Hilfsenergie. Dem Verstärker A2 ist ein Widerstand R6 vorgeschaltet, der im noch näher zu erläuternden Spannungsmodus des Ausgangs aktiv wird. Before the function of the signal isolator is discussed, the output circuit 3 should be completed in its description for completion. An amplifier A2 acting as an impedance converter is provided in front of the output connections 10 , 11 and can be activated by switching points S2, S3 on the input and output sides. The amplifier A2 is supplied by the auxiliary energy provided at the outputs 6 , 7 of the rectifier D10, D11. A resistor R6 is connected upstream of amplifier A2, which becomes active in the voltage mode of the output, which will be explained in more detail below.

Die Funktion der Signaltrenner-Schaltung ist nun wie folgt zu erläutern:
In der beigefügten Zeichnung ist die Schaltung im Strom/Strom-Modus dargestellt, das heißt, dass ein am Eingang 12, 13 anliegendes Stromsignal in ein entsprechendes Stromsignal am Ausgang 10, 11 der Ausgangsschaltung 3 übertragen wird. The function of the signal isolator circuit can now be explained as follows:
In the accompanying drawing, the circuit is shown in the current / current mode, that is to say that a current signal present at the input 12 , 13 is transmitted to a corresponding current signal at the output 10 , 11 of the output circuit 3 .

Der Verstärker A1 regelt in der in der beigefügten Zeichnung dargestellten Stellung der Schaltweiche S1 den Summenpunkt 16 am Eingang 12 auf Nullspannung (0 V). Damit ist die am Widerstand R2 abfallende Spannung ein Maß für den Messsignal-Eingangsstrom der Primärseite des Übertragers TR1. Für Stromsignale hat die Eingangsschaltung 1 einen Innenwiderstand von nahezu 0 Ohm, da es sich vom Typ her um keinen Shunt handelt. Dieses erwähnte Laststromsignal wird auf die Sekundärseite übertragen und dort in Form des Ausgangsstromes Iout abgebildet. über die Ausgangsanschlüsse 10, 11 fließt also ein dem Eingangsstrom über die Eingangsanschlüsse 12, 13 entsprechender Strom, der potentialgetrennt übertragen wurde. Etwaige Verstärkungsfehler durch Verluste in der Modulatorschaltung 8 werden dabei durch den Widerstand R3 kompensiert, da an diesem Widerstand die gleiche Spannung abfällt wie am Widerstand R2. Ferner werden der Stromanteil, den die Messsignal-Eingangsschaltung 1 benötigt, und die konstanten Verluste der Modulatorschaltung 8 im Bereich der Ausgangsschaltung 3 kompensiert, indem der Strom Iq subtrahiert wird. The amplifier A1 regulates the sum point 16 at the input 12 to zero voltage (0 V) in the position of the switching switch S1 shown in the accompanying drawing. The voltage drop across resistor R2 is thus a measure of the measurement signal input current on the primary side of transformer TR1. For current signals, the input circuit 1 has an internal resistance of almost 0 ohms, since the type is not a shunt. This load current signal mentioned is transmitted to the secondary side and mapped there in the form of the output current Iout. A current corresponding to the input current via the input connections 12 , 13 , which was transmitted in an electrically isolated manner, therefore flows via the output connections 10 , 11 . Any gain errors due to losses in the modulator circuit 8 are compensated for by the resistor R3, since the same voltage drops across this resistor as at the resistor R2. Furthermore, the current component that the measurement signal input circuit 1 requires and the constant losses of the modulator circuit 8 in the region of the output circuit 3 are compensated for by subtracting the current Iq.

Soll der Eingang auf Spannungsmodus umgestellt werden, so ist die Schaitweiche S1 in die Stellung U zu bringen. Dann fließt durch den Widerstand R4 ein der Eingangsspannung proportionaler Strom, der in der vorher beschriebenen Weise auf die Ausgangsseite des Trenners übertragen und dort an den Ausgangsanschlüssen 10, 11 in Form eines für den Eingangsstrom repräsentativen Ausgangsstroms abgegriffen werden kann. Dabei ist auch bei diesem Eingangsmodus die oben erörterte Verstärkungsfehlerkompensation wirksam, wenn die Widerstände R4 und R2 gleich dimensioniert sind. If the input is to be switched to voltage mode, switch S1 must be set to the U position. A current proportional to the input voltage then flows through the resistor R4, which current can be transmitted to the output side of the isolator in the manner described above and tapped there at the output terminals 10 , 11 in the form of an output current representative of the input current. The gain error compensation discussed above is also effective in this input mode if the resistors R4 and R2 are dimensioned the same.

Soll am Ausgang 10, 11 eine Spannung abgreifbar sein, so wird durch Umschalten der Schaltweichen S2, S3 in die Stellung U der Verstärker A2 aktiviert. Der Ausgangsstrom Iout wird dabei als Spannung am Vorwiderstand R6 abgenommen und vom Verstärker A2 an den Ausgangsanschlüssen 10, 11 impedanzgewandelt ausgegeben. If a voltage should be tapped at the output 10 , 11 , the amplifier A2 is activated by switching the switching points S2, S3 into the U position. The output current Iout is taken as a voltage across the series resistor R6 and output by the amplifier A2 at the output connections 10 , 11 in an impedance-converted manner.

Claims

1. Auxiliary power-assisted signal separator for measurement signals, in particular dead or live zero measurement signals, comprising

- a primary-side measurement signal input circuit ( 1 ),

- A potential-isolated, primary-side auxiliary power supply circuit ( 2 ) with a primary-side chopper ( 21 ),

- A secondary-side, from the measurement signal input ( 1 ) and hoof energy feed circuit ( 2 ) each with a transformer (TR1, TR2) potential-isolated output circuit ( 3 ) with a rectifier (D10, D11) for the transmitted auxiliary energy, characterized by

- A with a secondary-side chopper ( 22 ), from the auxiliary power rectifier (D10, D11) fed modulator circuit ( 8 ) in the secondary-side output circuit ( 3 ), which is connected to the transmitter (TR1) for the measurement signal in such a way that

- Via the transformer (TR1) in the reverse direction there is a potential-separated feeding of the auxiliary energy into the measurement signal input circuit ( 1 ) and at the same time

- The modulator circuit ( 8 ), the measurement signal to be transmitted is impressed in the form of a representative load current signal, which is converted in the output circuit ( 3 ) to a corresponding output signal.

2. Signal isolator according to claim 1, characterized in that the voltage across the modulator circuit ( 8 ) is kept constant with a voltage limiter.

3. Signal isolator according to claim 2, characterized in that the Voltage limiter with a transistor circuit (T2) bilateral Zener diode (D2) is realized.

4. Signal isolator according to one of the preceding claims, characterized in that an input amplifier (A1) which is fed back via a base-emitter path of a transistor (T1) is provided for the transmission of a current measurement signal present at the measurement signal input circuit ( 1 ) regulates a summation point ( 16 ) at the circuit input ( 12 ) to zero voltage for load current imprinting.

5. Signal isolator according to claim 4, characterized in that for the transmission of a voltage measurement signal present at the measurement signal input circuit ( 1 ) through a switching switch (S1), the voltage measurement signal can be converted into a corresponding load current signal for transmission.

6. Signal isolator at least according to claim 4, characterized by a the base of the transistor (T1) upstream LED (D3) as Overload protection.

7. Signal isolator according to one of the preceding claims, characterized in that for outputting a voltage measurement signal at the output circuit ( 3 ) the impressed load current signal can be converted into the voltage measurement signal by means of an output-side impedance converter (A2).

8. Signal isolator according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the output-side impedance converter (A2) by one turnout each (S2, S3) at its entrance and exit to Generation of a voltage measurement signal can be activated.

9. Signal isolator according to one of the preceding claims, characterized characterized that the two transmitters (TR1, TR2) one Have a gear ratio of 1: 1.

10. Signal isolator according to one of the preceding claims, characterized in that the two input connections ( 12 , 13 ) of the input circuit are coupled via a Schottky diode (D12).

11. Signal isolator at least according to claim 3, characterized by a voltage divider circuit consisting of two resistors (R2, R3) between the summation point ( 16 ) and the summation point-side input terminal ( 13 ) of the input circuit ( 1 ), whose center tap with the emitter of the transistor ( T1) is connected to perform a gain correction.