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Einrichtung zur digitalen Verschlüsselung von Analogwerten Die Erfindung
betrifft eine Einrichtung zur digitalen Verschlüsselung von Analogwerten mit einem
Stufenverschlüßler in Kompensationsschaltung.
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Derartige Einrichtungen sind bekannt. Sie enthalten im wesentlichen
ein Potentiometer, das stufenweise selbsttätig derart abgeglichen wird, daß die
Meßspannung und die Kompensationsspannung am Eingang eines Nullindikators einander
aufheben. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, zu ermöglichen, daß während des
Betriebes keine Eingriffe von Hand erforderlich werden. Die Einrichtung gemäß der
Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß der Nullindikator einen symmetrischen Verstärker
enthält, von dessen Ausgang in Abhängigkeit von der Polarität Relaisstufen erregt
werden, und daß die bei Beginn des Verschlüsselungsvorganges hierdurch ermittelte
Polarität der Meßspannung durch ein Relais gespeichert wird, das gleichzeitig die
Polarität der konstanten Spannung des Kompensationspotentiometers bestimmt. Gemäß
Weiterbildung der Erfindung sind Relaiskontakte vorgesehen, die, sobald der Nullindikator
nach dem Verschlüsselungsvorgang wieder die Ruhelage verläßt, durch Verbindung mit
einer Steuerspannung einen erneuten Verschlüsselungsvorgang auslösen. Bei einer
bevorzugten Ausführungsform der Erfindung übernimmt derselbe Nullindikator die Meßfunktionen
des Verschlüsselers, wie Vorzeichenbestimmung und Entscheidung für den Abgleich.
Damit werden Störungen durch ungleichmäßige Drift verschiedener Geräte vermieden.
Zweckmäßig sind als Taktgeber für die Umschaltung der Kompensationsstufen Relais
vorgesehen, die über Gleichrichter mit Netzfrequenz gespeist werden.
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Die Erfindung und weitere Einzelheiten sind an Hand der Figuren erläutert.
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F i g. 1 zeigt das Schaltschema einer Einrichtung zur Verschlüsselung
von Analogwerten gemäß der Erfindung. An den Klemmen E, und R2 liegt die
Meßspannung U"",. Der Nullindikator Nf enthält einen symmetrischen Verstärker
V sowie zwei Relais K, und K., die am Verstärkerausgang angeschlossen sind und entsprechend
der Polarität am Verstärkereingang erregt werden. Das mit der Bezugsspannung U""t
gespeiste Kompensationspotentiometer P enthält die Festwiderstände 1, 2
... n. Zur Fortschaltung der Widerstände des Potentiomters P ist ein Steuerteil
S vorgesehen. Dieser enthält Steuerrelais 1,
-II ... N.
Die Festwiderstände, die im oberen und im unteren Zweig des Potentiometers P enthalten
sind, ergeben den Stellenwert der jeweiligen Kompensationsstufe. Im Ruhezustand
sind die Widerstände 1'. . . n' des unteren Zweiges kurzgeschlossen.
Die abgegriffene Spannung ist also Null.
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Die Vorzeichenentscheidung erfolgt selbsttätig, wie nachstehend beschrieben.
Während des Startimpulses, der beispielsweise durch die mit Q bezeichnete
Taste gegeben wird, zieht das Relais Z an. Damit wird der Kontakt z2 geschlossen,
und die vom Potentiometer P gelieferte Vergleichsspannung wird kurzgeschlossen.
Entsprechend der Polarität der Spannung U.", sind die Relais K, und K2 wechselweise
erregt. Bei negativer Spannung U."" ist das Relais K, erregt und sein Kontakt befindet
sich in der nicht gezeichneten Stellung. Dasselbe gilt sinngemäß für das Relais
K2 bei positiver Meßspannung U""". Durch einen Kontakt z, des Relais Z wird das
Relais X bei negativer Meßspannung U"",., über den Kontakt des Relais K, des Nullindikators
erregt. Nach dem Abfall des Relais Z hält sich das Relais X über einen eigenen Kontakt
xi und speichert somit die Vorzeichenentscheidung bis zu nächsten Verschlüsselungsvorgang.
Da das Relais K, erst in die Arbeitslage fällt, wenn der Betrag der negativen Spannung
eine halbe digitale Einheit überschreitet, wird das Relais X nur bei negativer Meßspannung
erregt. Gleichzeitig werden die Kompensationswiderstände 1 ... n bzw. 11
... n'
über den Kontakt x 3 an eine negative Spannung U"",t
gelegt. Ferner verbindet der Kontakt X2 die Stellenrelais 1 ... N mit dem
Kontakt des Relais K2. Inzwischen ist durch Wiederöffnen der Starttaste
Q
das Relais Z abgefallen und entsprechend der Kontakt z2 geöffnet. Damit
gelangt auf den Eingang des Verstärkers keine Spannung aus dem Kompensationspotentiometer
P, die der Meßspannung entgegengerichtet ist. Ist die Meßspannung größer als die
Kompensationsspannung oder sind Meßspa»nung und Kompensationsspannung gleich, so
erhalten die Stellenrelais I ... N im Steuerfeld S eine positive
Spannung über den x2 Kontakt, die bewirkt, daß die Stellung der Relais
1 ... N beibehalten wird.
Der Verschlüsselungsvorgang beginnt
damit, daß von einem Taktgeber, wie in F i g. 2 dargestellt und später beschrieben,
das Stellenrelais 1 zum Anzug gebracht wird und dadurch die zum Widerstand
1
und l' parallel geschalteten Kontakte umgelegt werden. Hierdurch
wird die am Widerstand l' abfallende Spannung mit der zu messenden Spannung
U."" verglichen. Die Taktgeberimpulse werden an den Punkten AA
und BB zugeführt. Ist der Betrag der Meßspannung U.", größer als die Vergleichsspannung
oder ihr gleich, so wird das Relais 1 während der Impulspausen des Taktgebers
durch einen Kontakt eines der vom Nullverstärker gesteuerten Relais Ki bzw. K, gehalten.
Dieser Zustand wird endgültig, wenn durch den nächsten Impuls das Relais
11 erregt wird. Im anderen Fall wird das Relais, z. B. das Relais
1, wenn über x2 keine positive Spannung zugeführt wird, was erfolgt, wenn
der Betrag von um... kleiner als der Betrag der Kompensationsspannung ist, abgeworfen.
Sind alle Stufen geprüft, so entspricht die Spannung am unteren Zweig der Widerstände
1'. . . n' der Meßspannung mit der maximalen Ab-
weichung der
Hälfte der digitalen Einheit. Der Nullindikator NJ ist damit im Ruhestand.
Der Gleichrichter Gl bewirkt, daß das Relais X nur über den Kontakt des Relais Ki
erregt werden kann. Andererseits kann sowohl über den Kontakt des Relais Ki als
auch über den Kontakt des Relais K, der Stufe N
eine positive Spannung geführt
werden, wodurch nach Ablauf eines Verschlüsselungsvorganges selbsttätig ein neuer
Verschlüsselungsvorgang angereizt wird. Durch symmetrischen Aufbau des Nullindikators
NJ ist es möglich, Meßspannungen beider Polarität zu verschlüsseln, ohne
daß der Eingang umgeschaltet werden muß.
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Am Ende des Verschlüsselungsvorganges erreicht der Nullverstärker
NJ, wie oben erwähnt, die Ruhestellung, d. h. die Kontakte beider
Relais K, und K, liegen wie gezeichnet. Weicht nun die Meßspannung U""" von dem
verschlüsselten Wert ab, so wird je
nach Richtung der Abweichung eines der
beiden Relais Ki oder K, den Kontakt umlegen. Dadurch wird über einen nicht dargestellten
Kontakt der Relaisstufe N das Relais Z kurz zum Anzug gebracht, wodurch der
Verschlüsselungsvorgang selbsttätig neu eingeleitet wird.
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Wenn man die Anordnung derart trifft, daß der selbsttätige Anreiz
zur erneuten Verschlüsselung bei Veränderung des Meßwertes nur nach einer Richtung,
z. B. beim Steigen des Meßwertes wirksam ist, so erhält man eine Maximalanzeige
(bzw. Minimalanzeige). Dies läßt sich z. B. dadurch erreichen, indem man nur eines
der beiden Relais Ki oder K2 benutzt, wenn nur ein Polarität der Meßspannung vorkommt.
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In F i g. 2 ist die Schaltung des Taktgebers dargestellt. Über
den Taktgeber werden die Relais 1 ... N
des Steuerteiles
S (F i g. 1) mittels der Kontakte al und bi der Relais A und
B geschaltet. Die Relais werden durch Netzfrequenz über die Gleichrichter Gil und
Gl. gesteuert, so daß gegenüber einer selbst fortschaltenden Relaiskette, die an
sich bekannt ist, unter anderem eine bessere Stabilität und Zeitkonstanz erreicht
wird.
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Der Taktgeber arbeitet folgendermaßen-. Die erste positive Halbwelle
bringt über den Gleichrichter Gli und ein Verzögerungsglied R" C, das Relais
A zum Anzug. Dabei bleibt das Relais A über das Maximum der negativen
Halbwelle erregt. Dadurch wird über den Kontakt a. das Relais D zum Anzug
gebracht und durch den Kondensator C, bis zur nächsten positiven Halbwelle
verzögert. Die zweite Wicklung des Relais D hat entgegengesetzten Wicklungssinn,
so daß die Erregung gleichsinnig über den Kontakt d, bestehenbleibt und unverzögert
bis zum Ende der positiven Halbwelle andauert. In der zweiten Periode wird das Relais
B erregt, da eine Verbindung über den Widerstand R 2 den Gleichrichter Gl. und den
Kontakt di mit dem Gleichrichter Gli hergestellt ist. Das Relais B wird durch den
Kondensator C2 und den Widerstand R 2 in gleicher Weise wie das Relais
A
verzögert. Der Gleichrichter G13 verhindert andererseits eine Verzögerung
des Relais D durch den Kondensator C..
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Damit nur ein Relais pro Stufe für die Fortschaltung der Kompensationskette
erforderlich ist, ist eine Trennung der geradzahligen und ungeradzahligen Fortschaltimpulse
vorgesehen. Diese Fortschaltimpulse werden wechselweise durch Kontakte al und bl
der Relais A und B hergestellt und an den Punkten AA und
BB dem in F i g. 1 dargestellten Steuerteil S
zugeführt. Zwischen zwei
Impulsen ist eine Pause vorgesehen, in der die Entscheidung des Nullindikators erfolgt.
Diese Pause ist etwa gleich der Impulslänge. In F i g. 3 ist das Impulsdiagramm
der durch die Arbeitskontakte der Relais A und B erzeugten Impulse dargestellt.