DE1090758B

DE1090758B - Display device for AC bridge circuits consisting of purely ohmic resistors

Info

Publication number: DE1090758B
Application number: DEB43421A
Authority: DE
Inventors: Leslie Reginald Blake
Original assignee: British Thomson Houston Co Ltd
Current assignee: British Thomson Houston Co Ltd
Priority date: 1956-02-09
Filing date: 1957-02-07
Publication date: 1960-10-13

Description

Anzeigegerät für aus rein ohmschen Widerständen bestehende Wechselstrombrückenschaltungen Die Erfindung bezieht sich auf ein Anzeigegerät für aus rein ohmschen Widerständen bestehende Wechselstrombrückenschaltungen mit zweiTransistoren, deren Emitter miteinander verbunden sind. Display device for AC bridge circuits consisting of purely ohmic resistors The invention relates to a display device for purely ohmic resistances existing AC bridge circuits with two transistors whose emitters are connected to each other are connected.

In vielen Wechselstromschaltungen, z. B. Wheatstoneschen Brücken, die in verschiedenen Arten von Meßschaltungen benutzt werden, entsteht eine Ausgangsspannung, die ein Maß für die Abweichung vom Gleichgewicht der Brücke darstellt. Die Phasenlage dieser Abweichung vom Gleichgewicht ändert sich um 1800, wenn der Gleichgewichtspunkt überschritten wird. Auf diese Weise zeigt die Phasenlage außerhalb des Gleichgewichtes an, ob die Brücke über den Gleichgewichtspunkt hinaus gesteuert ist oder sich vor dem Gleichgewichtspunkt - befindet, und kann bequem dazu benutzt werden, díe Årbeítstichtung einer Steuerung zu bestimmen, mit der die Brücke ins Gleichgewicht gebracht werden kann. In many AC circuits, e.g. B. Wheatstone bridges, which are used in different types of measuring circuits, an output voltage is created, which is a measure of the deviation from the equilibrium of the bridge. The phase position this deviation from equilibrium changes by 1800 when the equilibrium point is exceeded. In this way the phase position shows out of equilibrium whether the bridge is steered past the equilibrium point or is ahead the equilibrium point - is located, and can be conveniently used for working direction to determine a control with which the bridge can be brought into equilibrium can.

Es sind Einrichtungen zur Messung der Phasenverschiebung zweier Wechselspannungen bekannt, die einen Vergleich des Phasenwinkels beider Signale iiber den ganzen Bereich anstreben. Diese Schaltungen arbeiten nur mit einem Transistor in der Phasenvergleichsschaltung. Es werden bei jedem Wert der Phasenverschiebung zwischen den beiden Eingangsspannungen Ausgangsströme bzw. -spannungen erhalten. They are devices for measuring the phase shift of two alternating voltages known that a comparison of the phase angle of both signals over the entire range strive for. These circuits only work with one transistor in the phase comparison circuit. There will be at each value the phase shift between the two input voltages Receive output currents or voltages.

Bei einer anderen bekannten Einrichtung zur Messung der Phasenverschiebung erfolgt ebenfalls ein Vergleich des Phasenwinkels beider Spannungen über den ganzen Bereich. Diese Anordnung arbeitet mit Röhren und der Anodenstrom in beiden Röhren fließt unabhängig von der Größe der Phasenverschiebung zwischen den beiden Eingangsspannungen, wenn nur diese Eingangssignale eine hinreichende Größe aufweisen. In another known device for measuring the phase shift there is also a comparison of the phase angle of both voltages over the whole Area. This arrangement works with tubes and the anode current in both tubes flows regardless of the size of the phase shift between the two input voltages, if only these input signals are of sufficient size.

Gemäß der Erfindung wird die Brückeneingangswechselspannung den beiden Kollektoren im Gegentakt und die Brückenausgangsspannung den beiden Basen der Transistoren in Parallelschaltung zugeführt, und es ist im Kollektorkreis jedes der beiden Transistoren ein Gleichrichter vorgesehen, der einen Kollektorstrom nur in der einen Richtung durchläßt, so daß in dem einen Kollektorkreis nur dann ein Strom fließt, wenn die Brückeneingangs- und -ausgangsspannungen gleichphasig sind und der andereKollektorkreis stromdurchflossen ist, wenn die Brückeneingangs- und -ausgangsspannungen in Gegenphase sind, und es ist je eine der beiden Wicklungen eines an sich bekannten Differentialrelais in je einem Kollektorkreis angeordnet, so daß das Ansprechen des Relais anzeigt, ob die Brücke sich oberhalb oder unterhalb des Gleichgewichtes befindet. According to the invention, the AC bridge input voltage becomes the two Collectors in push-pull and the bridge output voltage to the two bases of the transistors fed in parallel, and it is in the collector circuit of each of the two transistors a rectifier is provided which has a collector current only in one direction lets through, so that a current only flows in one collector circuit when the Bridge input and output voltages are in phase and the other collector circuit current flows through it when the bridge input and output voltages are in antiphase are, and it is each one of the two windings of a known differential relay arranged in one collector circuit each, so that the response of the relay indicates whether the bridge is above or below equilibrium.

In der praktischen Ausführung der Erfindung werden die Betriebsspannungen z. B. in Gegenphase den Transistoren zugeleitet. Die Eingangsspannungen können parallel an die Transistoren angelegt werden. In einer Ausführungsform der Erfindung sind heide Transistoren durch eine gemeinsame Emitterschaltung verbunden. Ihre Kollektorelektroden sind an die betreffenden Anschlüsse, die die Betriebswechelspannung zuführen, angeschlossen. Ihre Basis- und Emitterelektroden sind jeweils miteinander verbunden, wobei die Eingangsspannungen den Verbindungen zugeführt werden. In the practical implementation of the invention, the operating voltages z. B. in the opposite phase Transistors fed. The input voltages can be parallel to be applied to the transistors. In one embodiment of the invention are both transistors are connected by a common emitter circuit. Your collector electrodes are connected to the relevant connections that supply the operating AC voltage. Their base and emitter electrodes are each connected to one another, with the Input voltages are fed to the connections.

Einzelne Gleichrichter sind in die Zuleitungen zur Wechselstromquelle eingeschaltet, damit der Ausgangsstrom aus den Transistoren in nur einer Richtung fließt. Individual rectifiers are in the supply lines to the AC power source turned on to allow the output current from the transistors in only one direction flows.

Durch eine solche Schaltung kann das Differentialrelais mit sehr schwachen, bei Abweichungen von der Gleichgewichtslage auftretenden Spannungen betätigt werden, und es ist damit möglich, mit der Meßbrücke eine äußerst empfindliche Anzeige einer Gleichgewichtslage zu erzielen. Das Relais läßt sich auch zur Betätigung einer Steuerung verwenden, die die Brücke in die Gleichgewichtslage bringt. With such a circuit, the differential relay can with very weak voltages that occur in the event of deviations from the equilibrium position and it is thus possible to use the measuring bridge to produce an extremely sensitive display to achieve an equilibrium position. The relay can also be used to operate a Use controls that bring the bridge into equilibrium.

Bei einem Anzeigegerät gemäß der Erfindung fließt jeweils nur in einem Kollektorkreis Strom, auch wenn die Eingangsspannung sehr klein ist, so daß das Differentialrelais stets mit Sicherheit anspricht, ohne daß es erforderlich ist, zwischen zwei Strömen verschiedener Größe zu unterscheiden. Das Gerät läßt sich deshalb zur Feststellung verwenden, ob sich die Brücke oberhalb oder unterhalb des Gleichgewichtes befindet, und zwar ist diese Feststellung bis zu sehr kleinen Werten der Abweichung möglich. In a display device according to the invention only flows into a collector circuit current, even if the input voltage is very small, so that the differential relay always responds with certainty, without it being necessary is to distinguish between two streams of different sizes. The device leaves therefore use yourself to determine whether the bridge is above or below the equilibrium, namely this determination is up to very small values of the deviation are possible.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Figuren näher erläutert. The invention is explained in more detail below with reference to the figures.

Fig. 1 zeigt eine Schaltung gemäß der Erfindung; Fig. 2 ist eine Auftragung der Kollektorspannungs-Eiollektorstrom-Kennlinie eines Transistors; Fig. 3 zeigt eine Anwendungsmöglichkeit der Erfindung. Fig. 1 shows a circuit according to the invention; Fig. 2 is a Plot of the collector voltage / collector current characteristic of a transistor; Fig. 3 shows one possible application of the invention.

In Fig. 1 sind zwei pnp-Flächentransistortrioden Tj und T2 dargestellt. Die Kollektorelektroden der Trioden T, und T2 sind über die Spulen 1 und 2 eines Differentialrelais und über Gleichrichter 3 und 4 mit der Sekundärwicklung eines Transformators T verbunden, der von einer Wechselstromquelle V gespeist wird. Die Mittelanzapfung der Sekundärwicklung ist an die Emitterelektrode beider Transistoren T1 und T2 angeschlossen. Die Widerstände 5 und 6 sind je mit einer Basiselektrode verbunden. Die zu messende Eingangsspannung ist an die Klemmen 8 und 9 zwischen die Verbindungsleitung dieser Widerstände und der gemeinsamen Emitterleitung angelegt. In Fig. 1, two pnp junction transistor trodes Tj and T2 are shown. The collector electrodes of the triodes T, and T2 are one over the coils 1 and 2 Differential relay and via rectifier 3 and 4 with the secondary winding one Transformer T connected, which is fed by an alternating current source V. the The center tap of the secondary winding is at the emitter electrode of both transistors T1 and T2 connected. The resistors 5 and 6 each have a base electrode tied together. The input voltage to be measured is between terminals 8 and 9 the connection line between these resistors and the common emitter line is applied.

In Fig. 2 ist der Verlauf der Kollektorspannung Vc gegen den Kollektorstrom Ie für verschiedene Werte des Basisstroms 4 aufgetragen. Die Belastungskurve für eine Relaisspule ist als Linie A-B dargestellt. In Fig. 2 is the course of the collector voltage Vc against the collector current Ie plotted for different values of the base current 4. The load curve for a relay coil is shown as line A-B.

Infolge der Einschaltung der Gleichrichter 3 und 4 fließt in dem Kollektorkreis, wie man sehen kann, ein zu vernachlässigender Strom, wenn die Kollektorspannung Vd positiv ist, was von dem Wert des Basisstroms unabhängig ist. Wenn fernerhin die Kollektorspannung Vc negativ ist, fließt nur dann ein merklicher Strom, wenn der Basisstrom 4 auch negativ ist, wie es z. B. bei dem Strom IGm angegeben ist. Wenn der Basisstrom 4 jedoch positiv ist, fließt im Kollektorkreis ein vernachlässigbarer Strom, dessen wirklicher Wert kleiner als I¢o ist.As a result of the activation of rectifiers 3 and 4 flows in the collector circuit, as can be seen, a negligible current when the collector voltage Vd is positive, which is independent of the value of the base current. If furthermore the collector voltage Vc is negative, a noticeable current flows only when the base current 4 is also negative, as it is, for. B. is given for the current IGm. However, if the base current 4 is positive, a negligible one flows in the collector circuit Current whose real value is less than I ¢ o.

Die Eingangswechselspannung für einen speziellen Transistor kann, wie man sich erinnert, entweder in Phase oder 1800 außer Phase mit der Betriebsspannung sein, die einer Kollektorelektrode über die Sekundärwicklung des Transformators T zugeführt wird. The AC input voltage for a specific transistor can be, as will be remembered, either in phase or 1800 out of phase with the operating voltage be that of a collector electrode across the secondary winding of the transformer T is supplied.

Es soll nun die Arbeitsweise der Schaltung betrachtet werden. Ein merklicher Strom fließt in einem Kollektorkreis des einen oder anderen Transistors, wie man sieht, nur dann, wenn die Signalspannung und die Kollektorspannung gleichzeitig negativ sind. Da ja die Rollektorspannungen von der Sekundärwicklung des Transformators T in Gegenphase abgenommen werden, geht bei irgendeiner Phase der Eingangsspannung Strom nur durch eine Spule. Wenn sich die Phase der Eingangsspannung umkehrt, fließt der Strom nur durch die andere Spule des Relais. Auf diese Weise erhält man den Differentialbetrieb des Relais in Abhängigkeit von der Phase der Eingangsspannung.Let us now consider the operation of the circuit. A noticeable current flows in a collector circuit of one or the other transistor, as you can see, only if the signal voltage and the collector voltage are at the same time are negative. Since yes the roller actuator voltages from the secondary winding of the transformer T taken in antiphase goes to any phase of the input voltage Current only through a coil. When the phase of the input voltage reverses, it flows the current only through the other coil of the relay. This is how you get the Differential operation of the relay depending on the phase of the input voltage.

Wie man beobachten wird, sind im Ruhezustand, wenn keine Eingangsspannung vorhanden ist, die Ströme durch die beiden Spulen von annähernd gIeicher Größe und einander entgegengerichtet, so daß bei Raumtemperaturänderungen sich die Schaltung selbst kompensiert. As will be observed, are idle when there is no input voltage is present, the currents through the two coils of approximately the same size and opposed to each other, so that when room temperature changes, the circuit self-compensated.

In Fig. 3 wird die Brauchbarkeit der Erfindung für eine Temperaturmessung gezeigt. Die Fig. 3 zeigt eine Wheatstonesche Brückenschaltung mit vier Zweigen. In Fig. 3 the usefulness of the invention for a temperature measurement is shown shown. Fig. 3 shows a Wheatstone bridge circuit with four branches.

Der eine Zweig enthält einen Halbleiterwiderstand 7.One branch contains a semiconductor resistor 7.

Halbleiterwiderstände haben einen großen Tempe- raturkoeffizienten des Widerstandes und. werden zur Temperaturmessung verwendet, da der Wert ihres Widerstandes ein Maß für die Temperatur ist. Der danebenliegende Brückenzweig enthält den Widerstand R1, der für die Meßbereicheinstellung der Brücke verwendet wird, während die beiden Abgleichzweige durch einen gemeinsamen Widerstand R2 und zwei Belastungswiderstände R3 und R4 gebildet werden.Semiconductor resistors have a high temperature rature coefficients of resistance and. are used to measure temperature because the value of their Resistance is a measure of temperature. The adjacent branch of the bridge contains the resistor R1, which is used for setting the measuring range of the bridge, while the two balancing branches through a common resistor R2 and two Load resistors R3 and R4 are formed.

Bei Inbetriebnahme wird eine Wechselspannung V an die Brücke gelegt und der Widerstand R2 für den Abgleich eingestellt, wobei ein Nullpunktinstrument zwischen den Klemmen 8 und 9 liegt. Die Einstellung des Widerstandes R2 ist ein Maß für die Temperatur des Halbleiterwiderstandes 7. Es kann auch der Widerstand R2 auf einen gewünschten Wert im voraus eingestellt werden. Dann zeigt das Umschalten der Relaiskontakte an, wann die gewünschte Temperatur erreicht ist. During commissioning, an alternating voltage V is applied to the bridge and the resistor R2 set for the adjustment, using a zero point instrument between terminals 8 and 9. The setting of the resistor R2 is on Measure of the temperature of the semiconductor resistance 7. It can also be the resistance R2 can be set to a desired value in advance. Then the toggle shows the relay contacts indicate when the desired temperature has been reached.

Eine Leitung kann zwischen den Klemmen 8 und 9 und den in derselben Weise bezeichneten Eingangsklemmen der Fig. 1 vorgesehen sein. In diesem Fall ergeben die Relaisspulen 1 und 2 eine Anzeige für das Gleichgewicht der Brücke, wenn vorausgesetzt ist, daß die Spannungen V in beiden Figuren von derselben Wechselstromquelle herrühren. A line can be connected between terminals 8 and 9 and those in the same Way designated input terminals of Fig. 1 may be provided. In this case surrender the relay coils 1 and 2 an indication of the balance of the bridge, if provided is that the voltages V in both figures come from the same AC source.

Das von den Spulen 1 und 2 betätigte Relais kann so angeordnet werden, daß es die mechanische Bewegung des Potentiometerarms des Widerstandes ZZs, in Gang setzt, um die Schaltung ins Gleichgewicht zu bringen. The relay actuated by coils 1 and 2 can be arranged so that it starts the mechanical movement of the potentiometer arm of the resistor ZZs sets to balance the circuit.

PATENTANSPR8CHE: 1. Anzeigegerät für aus rein ohmschen Widerständen bestehende Wechselstrombrückenschaltungen, das zwei Transistoren enthält, deren Emitter miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeidinet, daß die Brückeneingangswechselspannung den beiden Kollektoren im Gegentakt und die Brückenausgangsspannung den beiden Basen der Transistoren in Parallelschaltung zugeführt werden und daß in dem Kollektorkreis jedes der beiden Transistoren ein Gleichrichter vorgesehen ist, der einen Kollektorstrom nur in der einen Richtung durchläßt, so daß in dem einen Kollektorkreis nur dann ein Strom fließt, wenn die Brückeneingangs- und -ausgangsspannungen gleichphasig sind, und in dem anderen Kollektorkreis, wenn die Brückeneingangs- und -ausgangsspannungen in Gegenphase sind, und daß je eine der beiden Wicklungen eines an sich bekannten Differentialrelais in je einem Kollektorkreis angeordnet ist, so daß das Ansprechen des Relais anzeigt, ob die Brücke sich oberhalb oder unterhalb des Gleichgewichtes be findet. PATENT CLAIM: 1. Display device for purely ohmic resistances existing AC bridge circuit containing two transistors whose Emitters are connected to each other, characterized in that the bridge input AC voltage the two collectors in push-pull and the bridge output voltage to the two bases of the transistors are fed in parallel and that in the collector circuit each of the two transistors is provided with a rectifier which has a collector current only lets through in one direction, so that in one collector circuit only then a current flows when the bridge input and output voltages are in phase are, and in the other collector circuit when the bridge input and output voltages are in phase opposition, and that one of the two windings is known per se Differential relay is arranged in a collector circuit, so that the response The relay indicates whether the bridge is above or below equilibrium be found.

Claims

2. Ánze-iggerät according to claim 1, characterized in that when Response of the relay the resistance in a bridge arm in such a direction is changed so that the bridge is brought back into the equilibrium state. ~~~~~~~ Publications taken into consideration: German Patent No. 661924; Austrian Patent No. 183 119; U.S. Patent No. 2,527,096; "Archive der electrical transmission, 1956, pp. 214 to 221.