DE1192317B - Digitaler Spitzenspannungsmesser - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

GOIr

Deutsche Kl.: 21 e - 36/01

1192317
C18998IXd/21e
14. Mai 1959
6. Mai 1965

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Digitalanzeige der Spitzenamplitude einer elektrischen Spannung mit einem zwei Eingänge aufweisenden Differenzverstärker, an dessen einem Eingang über einen Eingangsspannungsteiler mit selbsttätiger Meßbereichumschaltung die zu messende Spannung liegt, während an dem anderen Eingang eine dem Stand des Zählwerks eines Digitalzählers entsprechende, durch einen Digital-Analog-Wandler gewonnene Analogspannung liegt, wobei der Zähler bei Verschwinden der Ausgangsspannung des Differenzverstärkers stillgesetzt wird.

Es sind bereits Anordnungen der erwähnten Art bekannt, bei denen die Bereichumschaltung selbsttätig von der Ausgangsspannung des Digitalzählers gesteuert wird. Nachteilig ist hierbei, daß vor jeder Umschaltung der Digitalzähler in seine Endstellung laufen muß.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Anordnung, welche die Meßbereichumschaltung beschleunigt. Erreicht wird dies dadurch, daß die selbsttätige Bereichumschaltung durch einen von dem Digitalzähler gesteuerten, mit dem Meßbereichschalter gekoppelten Hilfszähler erfolgt, welcher durch die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers über einen Schwellwertverstärker und einen diesem nachgeschalteten Trigger betätigt wird, so daß beim Überschreiten des Schwellwertes des Schwellwertverstärkers der Meßbereichumschalter unter Umgehung des Digitalzählers 10 unmittelbar anspricht. Durch diese erfinderischen Merkmale wird eine vorteilhafte Weiterbildung der bekannten Anordnung erreicht, weil der Digitalzähler nicht vor jeder Meßbereichumschaltung erst in seine Endstellung laufen muß. Hierdurch wird eine wesentliche Erhöhung der Meßgeschwindigkeit erreicht.

Es ist auch bei einem digitalen Spannungsmesser bekannt, von einem Oszillator einen Digitalzähler zu beaufschlagen, dessen Zählwert über einen Digital-Analog-Wandler in eine Analogspannung umgewandelt wird, die mit der Meßspannung in einem Differenzverstärker verglichen wird. Die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers steuert eine zwischen dem Oszillator und dem Digitalzähler liegende Torschaltung.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert, welche ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Digitalanzeige der Spitzenamplitude eines zu messenden elektrischen Signals in Blockschaltbilddarstellung zeigt.

Bei der in der Zeichnung dargestellten Anordnung Digitaler Spitzenspannungsmesser

Anmelder:

Consolidated Electrodynamics Corporation,
Pasadena, Calif. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Phys. H. Schroeter, Patentanwalt,

München 5, Papa-Schmid-Str. 1

Als Erfinder benannt:
George M. Slocomb, Altadena, Calif.;
Robert E. Sandiford, Los Angeles, Calif.
(V-StA.) ■

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 19. Mai 1958 (736 333)--

wird das zu messende elektrische Signal über einen Spannungsteiler 14 zugeführt. Durch einen zugehörigen Stufenschalter 15 wird das in geeigneter Weise reduzierte Signal dem einen Eingang eines Differenz-Verstärkers 26 zugeführt. Dem Differenzverstärker 26 ist ein weiterer Verstärker 28 zusammen mit einem Trigger 30 nachgeschaltet, welcher stets dann anspricht, wenn das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 26 bzw. des nachgeschalteten Verstärkers 28 nahezu oder völlig verschwindet. Der Trigger 30 entriegelt beim Vorliegen einer über dem Mindestwert liegenden Ausgangsgröße des Differenzverstärkers 26 einen Oszillator 32, welcher seinerseits einen Digitalzähler 10 betätigt. An dem Ausgang des Digitalz'ählers 10 liegt ein mit dem zweiten Eingang des Differenzverstärkers 26 verbundener Digital-Analog-Wandler 12. Der Digitalzähler bildet hierbei das Stellglied eines durch das zu messende Signal als Führungsgröße eingestellten Folgereglers, welcher durch die Baueinheiten 26, 28, 30, 32, 10, 12 gebildet ist. Ein an dem Digitalzähler 10 anliegender Meßwert kann über eine Leitung 29 abgenommen werden.

Hat die Anzeige des Digitalzählers 10 einen Maximalwert erreicht und kippt dieser in die Grundstellung zurück, so entsteht an einem weiteren Ausgang 35 ein Steuersignal, welches über eine »Oder«-Sperrstufe 34 sowie einen Pulsformer 36 zu einem Hilfszähler 38 gelangt und diesen um eine Einheit verstellt. Der Hilfszähler 38 ist über ein Stellglied 37^ beispielsweise in Form von Relais, mit dem Stufenschalter 15 gekoppelt und verstellt diesen von seiner

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Grundstellung ausgehend mit jeder folgenden Schaltstufe im Sinne einer Reduzierung des an dem einen Eingang des Differenzverstärkers 26 liegenden Anteils des Eingangssignals. Ein der jeweiligen Schaltstufe des Hilfszählers 38 entsprechendes Signal ist an einer Leitung 27 abnehmbar.

Hat ein Umkippen des Digitalzählers 10 von dessen Maximalwert in die Grundstellung sowie in Verbindung damit eine Verstellung des Hilfszählers 38 um eine Einheit stattgefunden, so würde der Digitalzähler 10 ohne Anbringung besonderer Bauelemente durch den an dem einen Eingang des Differenzverstärkers 26 anliegenden reduzierten Signalwert sofort wieder verstellt. Beträgt beispielsweise bei der in der Zeichnung gezeigten Grundstellung des Schalters 15 das maximal zur Aussteuerung des Digitalzählers 10 erforderliche Signal 10 V und nach Einschaltung des ersten Spannungsteilerabgriffs 30 V (entsprechend einer Reduzierung des Signals am Spannungsteiler 14 im Verhältnis von 1:3), so erscheint nach der Umschaltung des Hilfszählers 38 an dem Digitalzähler 10 von Anfang an ein Signal, welches einem Drittel des von dem Digitalzähler 10 zu verarbeitenden Maximalwertes entspricht.

Um den Digitalzähler bei jedem Umschalten des Hilfszählers 38 unabhängig von diesem Anfangssignal auf dem Wert Null zu halten, ist ein an einem Ausgang des Hilfszählers 38 liegender Kompensator 40 vorgesehen, welcher über eine Leitung 33 ein der jeweiligen Betriebsstellung des Stufenschalters 15 entsprechendes Kompensationssignal in den Digitalzähler 10 einspeist, so daß der letztere unmittelbar nach dem Umkippen des Hilfszählers 38 wieder den Wert Null anzeigt.

Um bei sehr großen Signalamplituden nicht erst sämtliche Schaltstufen des Digitalzählers 10 einmal oder wiederholt zum Erreichen der dem Signal entsprechenden Schaltstufe des Hilfszählers 38 durchlaufen zu müssen, ist dem Differenzverstärker 26 über einen Schwellwertverstärker 42 ein zusätzlicher Trigger 44 nachgeschaltet, dessen Ausgang über eine Leitung 43, die »Oder«-Sperrstufe 34 sowie den Pulsformer 36 direkt an dem Hilfszähler 38 liegt. Hierdurch wird also erreicht, daß bei sehr großen Spannungen der Meßbereichumschalter 15 unter Umgehung des Digitalzählers 10 unmittelbar anspricht und auf einen höheren Meßbereich umschaltet.

Um Störungen bzw. Fehlanzeigen des Digitalzählers 10 während des Umschaltvorgangs des Hilfszählers 38 zu vermeiden, wird das zur Tastung des letzteren verwendete Eingangssignal gleichzeitig über eine Leitung 45 von dem Pulsformer 36 ausgehend dem Oszillator 32 als Sperrsignal zugeführt.

In Betrieb erscheint ein Eingangssignal von bestimmter Größe an dem einen Eingang des Differenzverstärkers 26. Der Digitalzähler 10 befindet sich normalerweise nicht in einer diesem Eingangssignal entsprechenden Stellung. Somit liefert der Digital-Analog-Wandler 12 ein von dem Eingangssignal verschiedenes Signal an dem zweiten Eingang des Verstärkers 26. Damit entsteht am Ausgang des Verstärkers 26 ein Differenzsignal, welches den Trigger 30 im Sinne einer Entsperrung des Oszillators 32 beaufschlagt. Die von dem Oszillator 32 erzeugten Schwingungen werden von dem Digitalzähler 10 gezählt und ein der Anzahl der Schwingungen proportionales Signal durch den Digital-Analog-Wandler 12 auf den zweiten Eingang des Differenzverstärkers 26 zurückgekoppelt. Dieser Vorgang hält so lange an, bis die Stellung des Digitalzählers 10 bzw. das von dem Digital-Analog-Wandler 12 gelieferte Signal dem Eingangssignal entspricht.

Ist das anliegende Eingangssignal größer als der von dem Digitalzähler 10 zu verarbeitende Maximalwert, so erfolgt über die Baueinheiten 34, 36 eine Umschaltung des Hilfszählers 38 um eine Einheit zusammen mit einer entsprechenden Verstellung des Stufenschalters 15 aus der Grundstellung in eine zweite Schaltstufe. Gleichzeitig wird durch ein Ausgangssignal des Hilfszählers 38 über den Kompensator 40 der Digitalzähler 10 in seine Grundstellung zurückgestellt. Nach Durchführung dieser Kompensation läuft dann der Digitalzähler 10 solange weiter, bis seine Einstellung dem Wert des zu messenden

zo elektrischen Signals entspricht.

Genügt auch die zweite Schaltstellung des Stufenschalters 15 nicht zu einer richtigen Darstellung der Amplitude des anliegenden Eingangssignals an dem Digitalzähler 10, so erfolgt eine weitere Umschaltung bzw. weitere Umschaltungen des Hilfszählers 38 so lange, bis schließlich das an dem zweiten Eingang des Differenzverstärkers 26 liegende, von dem Digital-Analog-Wandler gelieferte Signal dem Eingangssignal entspricht. Danach kann an der Leitung 27 ein Grobwert und an der Leitung 29 ein dem Eingangssignal entsprechender Feinwert abgenommen werden.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Digitalanzeige der Spitzenamplitude einer elektrischen Spannung mit einem zwei Eingänge aufweisenden Differenzverstärker, an dessen einem Eingang über einen Spannungsteiler mit selbsttätiger Meßbereichumschaltung die zu messende Spannung liegt, während an dem anderen Eingang eine dem Stand des Zählwerks eines Digitalzählers entsprechende, durch einen Digital-Analog-Wandler gewonnene Analogspannung liegt, wobei der Zähler bei Verschwinden der Ausgangsspannung des Differenzverstärkers stillgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die selbsttätige Bereichumschaltung durch einen von dem Digitalzähler gesteuerten, mit dem Meßbereichschalter gekoppelten Hilfszähler erfolgt, welcher durch die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers über einen Schwellwertverstärker und einen diesem nachgeschalteten Trigger betätigt wird, so daß beim Überschreiten des Schwellwertes des Schwellwertverstärkers der Meßbereichumschalter unter Umgehung des Digitalzählers (10) unmittelbar anspricht.

2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen dem Hilfszähler nachgeschalteten, auf den Digitalzähler einwirkenden Kompensator zur Meßwertvoreinstellung des Digitalzählers entsprechend der jeweiligen Stellung des Meßbereichumschalters.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 717 994;
»Funktechnik«, Nr. 8, 1957, S. 236, 237.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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