DE1162726B

DE1162726B - Impulsgeber für nach dem Impulsfrequenz-verfahren arbeitende Fernmesssender.

Info

Publication number: DE1162726B
Application number: DE1962B0067555
Authority: DE
Inventors: Stahl Dr Ing Kurt
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Germany
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Germany
Priority date: 1962-06-05
Filing date: 1962-06-05
Publication date: 1964-02-06

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: G 08 c

Deutsche Kl.: 74 b-8/08

Nummer: 1 162 726

Aktenzeichen: B 67555 IX d / 74 b

Anmeldetag: 5. Juni 1962

Auslegetag: 6. Februar 1964

Es ist bekannt, die Fernmessung einer Größe, die auf der Geberseite vorgegeben ist und auf der Empfangsseite angezeigt oder ausgewertet werden soll, mittels Impulsen durchzuführen, die gemäß der zu messenden Größe moduliert sind. Zur Erzeugung und Modulation der übertragenen Impulse dient ein Impulsgeber, der auf der Geberseite angeordnet ist. Zur Auswertung der modulierten Impulse ist auf der Empfangsseite eine Demodulationseinrichtung vorzusehen.

Ferner ist bekannt, die Meßgröße durch periodisch wiederkehrende Impulse konstanter Amplitude darzustellen, deren Dauer oder Breite dem jeweiligen Betrag der fernanzuzeigenden Meßgröße entspricht. Bei einem solchen Verfahren, bei welchem zweckmäßig die Impulse einem Mittelfrequenz- oder Hochfrequenzträger aufmoduliert werden, ist die Genauigkeit der Auswertung auf der Empfangsseite von Änderungen der Amplitude der Impulse unabhängig.

Bei einem bekannten Impulsgeber zur Fernmessung von Größen, die durch eine Gleichspannung dargestellt werden, in Anordnungen, bei denen die Anzeige am Empfangsort sowohl von der Impulsdauer als auch von den Impulspausen abhängig ist, wird eine angenähert linear veränderliche Hilfsspannung verwendet, bei deren Beginn der fernzuübertragende Impuls eingeschaltet wird. Eine gleichfalls vorgesehene Ausschaltvorrichtung, welche von der von dem Meßwert abhängigen Gleichspannung und der veränderlichen Meßgleichspannung beeinflußt ist, unterbricht den fernzuübertragenden Impuls jeweils in dem Augenblick, in welchem die Hilfsspannung einen dem Meßwert entsprechenden Wert erreicht hat. Hierbei erfolgt beispielsweise die periodische Einschaltung der linear veränderlichen Hilfsspannung durch einen mit konstanter Drehzahl umlaufenden Schalter und die Unterbrechung des fernzuübertragenden Impulses durch die Zündung einer Gasentladungsröhre.

Es ist weiterhin bekannt, Kippschaltungen, die mit Röhren oder Transistoren ausgestattet sein können, als zweistufige Verstärker auszuführen, bei welchen der Ausgang des zweiten Verstärkers unter Zwischenschaltung eines Kondensators oder eines Widerstandes auf den Eingang des ersten Verstärkers rückgeführt ist, so daß die Verstärkerstufen eine Kette bilden. Hierbei ist mindestens eine Verstärkerstufe durch Kombination mit einer aus einem Kondensator und einem Widerstand bestehenden Schaltungsanordnung als Integrator ausgebildet, derart, daß die als Gleichspannung dargestellte Meßgröße im Eingang der ersten Stufe eine Umladung des Kondensators Impulsgeber für nach dem Impulsfrequenzverfahren arbeitende Fernmeßsender

Anmelder:

Brown, Boveri & Qe. Aktiengesellschaft,
Mannheim-Käfertal, Kallstadter Str. 1

Als Erfinder benannt:

Dr.-Ing. Kurt Stahl, Hohensachsen

über Weinheim (a. d. Bergstraße)

des Integrators mit einer von der Höhe der Gleichspannung abhängigen Zeitdauer bewirkt. Eine derartige Umsetzung eines Spannungswertes in einen Frequenzwert erfolgt fehlerfrei, wenn der Kondensator eine gleichbleibende Kapazität hat und auf genau definierte Spannungswerte aufgeladen und entladen wird.

Bei einer bekannten Schaltungsanordnung zur Umwandlung einer Gleichspannung in eine ihr verhältnisgleiche Frequenz mit einem Kondensator, den die umzuformende Gleichspannung über einen Widerstand auflädt, ferner mit einem Impulsgenerator, der bei einem bestimmten vorgebbaren Wert der Kondensatorspannung ausgelöst wird, und mit Mitteln zur Entladung des Kondensators ist erreicht worden, daß der Impulsgenerator Ausgangsimpulse konstanten Energieinhaltes liefert, wobei diese Impulse auf den Kondensator zur Absenkung seiner Ladung um einen konstanten Betrag rückgekoppelt sind.

Dieser Umsetzer ist verhältnismäßig unabhängig von Schwankungen der Kapazität des Kondensators und des Auslösepegels.

Mit zweistufigen Verstärkerschaltungen mit Rückführung des Ausgangs der zweiten Stufe auf den Errigang der ersten Stufe und mit Ausbildung einer Stufe als Integrator können je nach Ausführung der Schaltung und Anordnung und Bemessung der zugehörigen Schaltungselemente ganz verschiedenartige Signalumsetzungen erzielt werden.

Die Erfindung stellt eine Lösung der fernmeßtechnischen Aufgabe dar, die zu übertragenden Impulse sowohl in der Impulsdauer als auch in der Impulspause so zu modulieren, daß der Mittelwert des Ausgangssignals des Fernmeßsenders der Meßgröße, also der Eingangsgleichspannung, proportional ist, ohne daß eine minimale Impulspausenzeit unterschritten wird. Hieraus ergeben sich, wie noch weiter

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ausgeführt wird, beträchtliche Vorteile gegenüber den bekannten Anordnungen, bei denen entweder nur die Impulsdauer oder nur die Impulsfrequenz verändert wird.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Impulsgeber für nach dem Impulsfrequenzverfahren arbeitende Fernmeßsender zur Fernmessung von Meßgrößen, die durch eine Gleichspannung oder einen Gleichstrom dargestellt sind, bei welchem mittels einer elektronisch wirkenden Verstärkerschaltung als Sendesignale dienende, in Abhängigkeit von der Meßgröße modulierte Impulse konstanter Amplitude abgegeben werden, bestehend aus einer Verstärkerschaltung mit zwei, eine Kette bildenden Verstärkerstufen, bei welchen der Ausgang der ersten als Integrator ausgebildeten Stufe über einen Widerstand mit dem Eingang der stark mitgekoppelten zweiten Stufe verbunden und die Ausgangsspannung dieser zweiten Stufe mittels eines Widerstandes auf den Eingang der ersten Stufe rückgeführt ist, so daß bei Eintreffen der Meßgröße am Eingang der ersten Verstärkerstufe eine Selbsterregung von Kippschwingungen und eine damit verbundene Bildung der als Sendesignale dienenden Ausgangsspannung in der Form von Impulsen stattfindet.

Die Erfindung besteht darin, daß die Schaltungselemente der ersten Verstärkerstufe und der auf ihrer Ausgangsseite mit einer zum Ausgang parallel geschalteten Zenerdiode versehenen zweiten Verstärkerstufe so bemessen sind, daß die am Ausgang abgegebenen Impulse sowohl in der Frequenz als auch in der Impulsdauer und der Impulspause so moduliert sind, daß der Mittelwert des Ausgangssignals der Meßgröße proportional ist und dabei keine Unterschreitung einer minimalen Impuls- oder Pausendauer stattfindet.

Weiterhin sind Impulsgeber für nach dem Impulsfrequenzverfahren arbeitende Fernmeßsender bekannt, bei welchen die dem zu übertragenden Meßwert entsprechende Impulsfrequenz durch eine mit frequenzbestimmenden /?C-Gliedern versehene Röhrenkippschaltung erzeugt wird. Bei einer bekannten Anordnung eines solchen Impulsgebers sind die ohmschen Widerstände der ÜC-Glieder durch lichtempfindliche elektrische Zellen gebildet, welche in Abhängigkeit von der Größe des Meßwertes belichtet werden.

Ein Impulsgeber nach der Erfindung ist in Fig. 1 als Prinzipschaltung dargestellt. Die die Verstärkerschaltung bildende Kette besteht aus einer ersten Verstärkerstufe 1 mit dem Eingangswiderstand 2 und dem Ausgangswiderstand 4 und einer daran angeschlossenen zweiten Verstärkerstufe 5 mit dem Ausgangswiderstand 6. Die erste Verstärkerstufe 1 ist durch den zwischen dem Eingang und Ausgang dieser Stufe angeschlossenen Kondensator 3 als Integrator ausgebildet. Das von dem Verstärker 1 abgewendete Ende des Widerstandes 4 ist mit dem Eingang der zweiten Verstärkerstufe 5 verbunden. Die zweite Verstärkerstufe ist mittels einer Verbindung, in welcher ein Widerstand? liegt, stark mitgekoppelt. Von dem abgewendeten Ende des Widerstandes 6 ist das Ausgangssignal des Impulsgebers abgenommen und außerdem eine der Rückführung zur ersten Verstärkerstufe dienende Leitung mit dem Widerstand 8 zum Eingang der ersten Verstärkerstufe geführt. Außerdem ist an das dem Verstärker 5 abgewendete Ende des Widerstandes 6 eine Zenerdiode 9 angeschlossen, die andererseits am Massepol des Schaltungsaufbaus liegt.

Zur Erklärung der Wirkungsweise des Impulsgebers sind in der Fig. 2 die wichtigsten, gegen Masse gemessenen Spannungen eingetragen. Es ist U_e die der Meßspannung entsprechende Eingangsspannung, die eine positive Gleichspannung sein soll. Ferner ist U₁₁ j die Ausgangsspannung der ersten Verstärkerstufe 1 und U_u ₂ die als Ausgangssignal U_a ίο dienende Ausgangsspannung der zweiten Verstärkerstufe 5.

Durch die Zenerdiode 9 ist die Ausgangsspannung U₁₁ ο in ihrer Amplitude begrenzt, mit Rücksicht auf dieMitkopplung der zweiten Verstärkerstufe kann sie nur den Wert Null oder den negativen Höchstwert U_z, welcher den Spannungswert der Zenerdiode bedeuten soll, annehmen.

Hat die Ausgangsspannung U₁₁ ₂ den Wert Null, so wird die positive Ausgangsspannung U_{a 1} der als

ao Integrator wirkenden ersten Verstärkerstufe 1 durch die positive Eingangsspannung U_e so lange vermindert, bis sie den Wert Null erreicht hat. Die zweite Verstärkerstufe ändert nun vermöge ihrer Mitkopplung ihre Ausgangsspannung U_u2 bis zum Erreichen des negativen Höchstwertes — U₂. Diese Spannung erscheint über den Widerstand 8 im Eingang der ersten Verstärkerstufe zusätzlich zur Eingangsspannung U_e. Da die negative Spannung — U_z gegenüber der positiven Eingangsspannung U_e überwiegt, steigt die Ausgangsspannung U_{a 1} der ersten Verstärkerstufe wieder an, bis diese zur Auswirkung der Mitkopplung der zweiten Verstärkerstufe 5 führt, womit deren Ausgangsspannung U₁₁₂ auf den Ausgangswert Null zurückgeht. Dieser Vorgang wiederholt sich, solange die Eingangsspannung U_e des Impulsgebers ansteht. Auf diese Weise wird als Ausgangssignal und damit als Sendesignal eine Folge von Impulsen abgegeben, welche bei konstanter Amplitude sowohl in der Impulsfrequenz als auch in der Impulsbreite und Impulspause moduliert sind.

Der Impulsgeber nach der Erfindung hat gegenüber den bekannten Anordnungen von Impulsgebern, bei welchen die Impulsfrequenz oder die Impulsbreite verändert wird, den Vorteil, daß bei konstanter Impulsamplitude der Mittelwert des Ausgangssignals der Eingangsmeßgröße direkt proportional ist. Hierdurch ist eine einfache Auswertung der übertragenen Meßgröße möglich, ohne daß ein Mindestwert der Impulsdauer oder der Impulspause unterschritten wird, was mit Rücksicht auf die begrenzte Bandbreite der Übertragungswege geboten erscheint. Die direkte Proportionalität des Mittelwertes der Impulsfolge zur Meßgröße ermöglicht eine einfache Eichung des ganzen Übertragungsweges. Durch Verwenden der Impulsfrequenz als Träger des Ausgangssignals wird eine hohe Genauigkeit der Übertragung erreicht.

Als Empfangsschaltung der Übertragung können bekannte Schaltungen, durch die eine Auswertung der Impulsbreite oder der Impulspause oder der Impulsfrequenz oder aber eine Messung des Mittelwertes der Impulsfolge stattfindet, verwendet werden.

Es besteht indessen bei dem Impulsgeber nach der Erfindung ein nichtlinearer Zusammenhang zwischen der Meßgröße und der Impulsfrequenz. Eine lineare Anzeige der Meßgröße kann jedoch gemäß einer Weiterentwicklung der Erfindung dadurch erreicht werden, daß die Schaltung des Impulsgebers, die für die Sendeseite angewendet ist, auch auf der Emp-

fangsseite benutzt wird. Hierzu wird die Schaltung auf der Empfangsseite mittels einer Rückkopplungsschaltung so betrieben, daß phasengleiche Impulse entstehen. Die dazu notwendige Steuerspannung liefert das zur Eingangsmeßspannung lineare Empfangssignal.

Claims

Patentansprüche:

1. Impulsgeber für nach dem Impulsfrequenzverfahren arbeitende Fernmeßsender zur Fernmessung von Meßgrößen, die durch eine Gleichspannung oder einen Gleichstrom dargestellt sind, bei welchem mittels einer elektronisch wirkenden Verstärkerschaltung als Sendesignale dienende, in Abhängigkeit von der Meßgröße modulierte Impulse konstanter Amplitude abgegeben werden, bestehend aus einer Verstärkerschaltung mit zwei, eine Kette bildenden Verstärkerstufen, bei welchen der Ausgang der ersten als Integrator ausgebildeten Stufe über einen Widerstand mit dem Eingang der stark mitgekoppelten zweiten Stufe verbunden und die Ausgangsspannung dieser zweiten Stufe mittels eines Widerstandes auf den Eingang der ersten Stufe rückgeführt ist, so daß bei Eintreffen der Meßgröße am Eingang der ersten Verstärkerstufe eine Selbsterregung von Kippschwingungen und eine damit verbundene Bildung der als Sendesignale dienenden Ausgangsspannung in der Form von Impulsen stattfindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungselemente (2, 3, 4, 8) der ersten Verstärkerstufe (1) und die Schaltungselemente (6, 7) der auf ihrer Ausgangsseite mit einer zum Ausgang parallel geschalteten Zenerdiode (9) versehenen zweiten Verstärkerstufe (5) so bemessen sind, daß die am Ausgang abgegebenen Impulse sowohl in der Frequenz als auch in der Impulsdauer und der Impulspause so moduliert sind, daß der Mittelwert des Ausgangssignals der Meßgröße proportional ist und dabei keine Unterschreitung einer minimalen Impuls- oder Pausendauer stattfindet.

2. Impulsgeber nach Anspruch 1, angewendet als Impulsempfänger zur Auswertung der Sendesignale des Impulsgebers, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine Mitkopplung vorgesehen ist, durch welche die Bildung von Ausgangsimpulsen bewirkbar ist, die mit den Eingangssignalen der Sendesignale phasengleich sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschriften Nr. 1106 365,
095 391.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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