DE1288680B

DE1288680B - Device for measuring the voltage in slow succession of electrical impulses

Info

Publication number: DE1288680B
Application number: DE1966I0031846
Authority: DE
Original assignee: Impulsphysik GmbH
Current assignee: Impulsphysik GmbH
Priority date: 1966-09-23
Filing date: 1966-09-23
Publication date: 1969-02-06

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen der Spannung von in langsamer Folge auftretenden elektrischen Impulsen unter Verwendung fremdgeheizter Thermistoren als veränderbare Widerstände in Kompensationsschaltung, deren Heizspannung ein Maß für die zu messende Spannung ist. The invention relates to a device for measuring the voltage of electrical impulses occurring in slow succession using externally heated impulses Thermistors as variable resistors in compensation circuit, their heating voltage is a measure of the voltage to be measured.

Zweck der Erfindung ist eine Meßvorrichtung, mit welcher die Amplituden solcher Impulse rein elektronisch ohne Verwendung mechanisch bewegter Teile, wie etwa Drehwähler oder motorisch bewegter Potentiometer und Drehkondensatoren, automatisch gemessen werden können, so daß von vornherein alle die durch die bewegten Teile bedingten Fehlermöglichkeiten und Unzulänglichkeiten vermieden sind und eine im Aufbau leicht herzustellende und in der Arbeitsweise zuverlässige Vorrichtung gegeben ist. The purpose of the invention is a measuring device with which the amplitudes such impulses purely electronically without the use of mechanically moving parts, such as such as rotary selector or motorized potentiometers and rotary capacitors, automatically can be measured, so that from the outset all of the moving parts conditional possible errors and inadequacies are avoided and an im Structure which is easy to manufacture and is reliable in its operation is.

Es sind dazu bereits rein elektronische Schaltungen unter Verwendung von Verstärkern bekannt, die durch Addition des verstärkten Signals zum Eingangssignal über eine Rückkopplungsschleife den Signalpegel konstant halten, wobei das addierte Signal den Meßwert darstellt. Purely electronic circuits are already in use for this purpose known from amplifiers, which by adding the amplified signal to the input signal keep the signal level constant via a feedback loop, with the added Signal represents the measured value.

Solche Anordnungen sind jedoch für Impulsbetrieb nicht geeignet. However, such arrangements are not suitable for pulse operation.

Weiterhin ist eine Kompensationsanordnung bekannt, in der unter Verwendung von gegenläufig fremdgeheizten Thermistoren in einer Rückkopplungsschleife eine automatische elektronische Messung von Impulsen vorgenommen werden kann. Diese Anordnung hat jedoch noch immer den Nachteil, daß ein kohärentes Referenzsignal zur Verfügung stehen muß, damit eine phasenrichtige Signaladdition zur Erreichung des Kompensationszieles möglich wird. Furthermore, a compensation arrangement is known in which using of oppositely externally heated thermistors in a feedback loop automatic electronic measurement of pulses can be made. This arrangement however, it still has the disadvantage that a coherent reference signal is available must stand so that a correct phase signal addition to achieve the compensation goal becomes possible.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung zu schaffen, die auch dann verwendbar ist, wenn die Impulse in statistischer Verteilung vorliegen. The object of the invention is to provide an arrangement that can also be used when the impulses are present in a statistical distribution.

Eine solche Meßvorrichtung ist nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Thermistoren im Gegenkopplungszweig eines Breitbandverstärkers liegen, deren Heizwicklungen nach Maßgabe der Ausgangsspannung eines dem Breitbandverstärker nachgeschalteten Spitzenspannungsdiskriminators gespeist wird. Such a measuring device is characterized according to the invention that the thermistors are in the negative feedback branch of a broadband amplifier, their Heating windings according to the output voltage of a broadband amplifier connected downstream Peak voltage discriminator is fed.

Der Vorteil dieser Anordnung ist, daß einmal kohärente Referenzsignale nicht mehr benötigt werden. The advantage of this arrangement is that once coherent reference signals are no longer needed.

Weiterhin erfüllt die thermische Masse der fremdgeheizten Thermistoren eine Integrationsaufgabe und bildet gleichzeitig für statische Signale wegen des Wärmestromes zwischen Heizwicklung und Thermistor und wegen der Wärmeabgabe nach außen einen einfachen Digital-Analog-Wandler. Darüber hinaus ergibt sich eine einfache Umgebungstemperaturkompensation für den gegengekoppelten Verstärker.Furthermore, the thermal mass of the externally heated thermistors is met an integration task and at the same time forms for static signals because of the Heat flow between heating coil and thermistor and because of the heat dissipation to a simple digital-to-analog converter on the outside. In addition, there is a simple one Ambient temperature compensation for the negative feedback amplifier.

In einer Weiterbildung der Erfindung sind die fremdgeheizten Thermistoren in je einen Gegenkopplungszweig geschaltet. Der transistorisierte Breitbandverstärker kann aus einem Vor- und einem Hauptverstärker bestehen, und die Thermistoren können als Potentiometer geschaltet sein, das die Gesamtverstärkung beider Verstärker verändert. In a further development of the invention, the externally heated thermistors each switched in a negative feedback branch. The transistorized broadband amplifier can consist of a pre-amplifier and a main amplifier, and the thermistors can be connected as a potentiometer that changes the overall gain of both amplifiers.

In der Zeichnung sind zwei Blockschaltbilder der Meßvorrichtung nach der Erfindung wiedergegeben, von welchen in F i g. 1 zwei Thermistoren in Reihe in einen Gegenkopplungszweig geschaltet sind und in Fig. 2 zwei Thermistoren als Potentiometer geschaltet sind. In the drawing, two block diagrams of the measuring device are shown of the invention reproduced, of which in F i g. 1 two thermistors in series are connected in a negative feedback branch and in Fig. 2 two thermistors as Potentiometers are switched.

Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet solcher auto- matischer Meßvorrichtungen ist die Sichtweitenmessung, bei welcher Lichtimpulse in langsamer Folge anfallen. Die Lichtimpulse werden in lichtelektrischen Wandlern zu elektrischen Impulsen umgewandelt und dann der Meßvorrichtung eingespeist. Die in den beiden Figuren gezeigten Vorrichtungen sind für Sichtweitenmessung vorgesehen. A preferred field of application of such automotive matic measuring devices is the visibility measurement, in which light pulses occur in slow succession. The light pulses are converted into electrical pulses in photoelectric converters and then fed to the measuring device. The devices shown in the two figures are intended for visibility measurement.

In F i g. 1 gibt eine Fotozelle 1, welche Lichtimpulse von einem Transmissometerlichtblitzsender empfängt, diese in Form von elektrischen Impulsen an einen Vorverstärker2, der eine hohe Eingangsimpedanz für die Fotozelle besitzt. In Verstärkern 3 und 4 werden die Impulse auf die für einen Spitzenspannungsdiskriminator 5 erforderliche Höhe verstärkt. Bei beiden Verstärkern läßt sich die Verstärkung durch Einfügen eines regelbaren Widerstandes in einem Gegenkopplungskanal regulieren. Die regelbaren Widerstände werden dargestellt durch fremdgeheizte Thermistoren 12, 13, wobei die Heizspannung für die Thermistoren als Maß für die Gesamtverstärkung genommen wird. Die Höhe der Verstärkung kann bei einem Transmissometerempfänger z. B. direkt in Sichtweite geeicht werden und an einem Meßinstrument 11 abgelassen werden. In Fig. 1 is a photocell 1, which light pulses from a Transmissometer light flash transmitter receives this in the form of electrical impulses to a preamplifier2, which has a high input impedance for the photocell. In amplifiers 3 and 4, the pulses are sent to a peak voltage discriminator 5 required height reinforced. With both amplifiers, the gain can be regulate by inserting an adjustable resistor in a negative feedback channel. The controllable resistances are represented by externally heated thermistors 12, 13, with the heating voltage for the thermistors as a measure of the total gain is taken. The amount of gain can be in a transmissometer receiver z. B. are calibrated directly within sight and drained on a measuring instrument 11 will.

Die Steuerung der Thermistorenheizung geschieht folgendermaßen: Sind die verstärkten Impulse am Ausgang des Verstärkers 4 so hoch, daß sie den Diskriminator 5 passieren können, triggern sie einen Monovibrator 6, dessen Impulse in einem Impulsverlängerer 7 dadurch verlängert werden, daß sie einen Kondensator aufladen, dem ein Widerstand parallel liegt. Mit der Spannung am Kondensator wird ein Schmitt-Trigger 8 geschaltet. The thermistor heating is controlled as follows: Are the amplified pulses at the output of the amplifier 4 so high that they the discriminator 5 can happen, they trigger a monovibrator 6, the impulses of which in a pulse extender 7 can be extended in that they charge a capacitor to which a resistor is parallel. A Schmitt trigger 8 is switched with the voltage on the capacitor.

Die Zeitkonstante des aus dem Kondensator und dem Parallelwiderstand gebildeten RC-Gliedes des Impulsverlängerers 7 und des Schmitt-Triggers 8 ist so bemessen, daß der Schmitt-Trigger nicht m seinen Ruhezustand zurückkippen kann, wenn zwei und mehr Eingangsimpulse aufeinanderfolgen. Befindet sich der Schmitt-Trigger im Arbeitszustand, schaltet er einen Miller-Integrator 9 ein, welcher eine Spannungsänderung sehr großer Zeitkonstante erzeugt. The time constant of the capacitor and the parallel resistor formed RC element of the pulse extender 7 and the Schmitt trigger 8 is so dimensioned so that the Schmitt trigger cannot tilt back to its resting state, when two or more input pulses follow one another. The Schmitt trigger is located in the working state, it switches on a Miller integrator 9, which changes the voltage very large time constant.

Die Spannungsänderung wird in einem Stromverstärker 10 verstärkt und dann auf Heizer der Thermistoren 12, 13 gegeben. Hierdurch wird die Verstärkung in den Verstärkern 3 und 4 so weit verringert, bis die Impulse am Ausgang des Verstärkers 4 den Diskriminator 5 nicht mehr passieren können. Damit setzt die Heizung der Thermistoren aus, diese kühlen ab, und die Verstärkung der Verstärker 3 und 4 nimmt so lange zu, bis die Impulse wieder den Diskriminator passieren können. Jetzt wiederholt sich das Zusammenspiel in logischem Zusammenhang der eventuell größer oder kleiner werdenden Eingangsimpulse.The voltage change is amplified in a current amplifier 10 and then put on heaters of the thermistors 12, 13. This will increase the gain in amplifiers 3 and 4 reduced until the pulses at the output of the amplifier 4 the discriminator 5 can no longer pass. This continues the heating of the thermistors off, these cool down, and the amplification of amplifiers 3 and 4 takes so long until the impulses can pass the discriminator again. Now repeated the interplay in a logical context of possibly larger or smaller resulting input pulses.

Die -Schaltung nach F i g. 2 unterscheidet sich von der SchaItung nach F i g. 1 nur insofern, als die Gesamtverstärkung der Verstärker 2, 3 und 4 nicht durch änderung der Gegenkopplung in den Verstärkern 3 und 4 geregelt wird, sondern daß zwischen den Verstärkern 2 und 3 ein aus zwei gegenläufig geheizten Thermistoren bestehendes Potentiometer die Gesamtverstärkung regelt. Die Art der Steuerung ist dieselbe. Die Meßvorrichtung ist für diesen Zweck vorzugsweise so ausgelegt, daß die beiden fremdgeheizten Thermistoren die Verstärkung des temperaturstabilisierten Breitbandverstärkers etwa im Verhältnis 1 : 200 ändern, wobei der Regelumfang etwa 20 db oder mehr beträgt, wenn Sichtweitenmessungen in einem Meßbereich von 100 bis 10000 m durchgeführt werden sollen. The circuit according to FIG. 2 differs from the circuit according to FIG. 1 only insofar as the overall gain of amplifiers 2, 3 and 4 is not regulated by changing the negative feedback in amplifiers 3 and 4, but that between the amplifiers 2 and 3 one of two heated in opposite directions Thermistors existing potentiometer regulates the overall gain. The type of Control is the same. The measuring device is preferably like this for this purpose designed that the two externally heated thermistors increase the gain of the temperature-stabilized Broadband amplifier roughly in proportion 1: 200 change, where the Control range is about 20 db or more when visibility measurements are taken in a measuring range should be carried out from 100 to 10000 m.

Wie ausgeführt, stellt die Größe der Heizspannung ein Maß für die Amplitude der Eingangsimpulse dar. As stated, the size of the heating voltage is a measure of the The amplitude of the input pulses.

Die Heizspannung wird an einem geeigneten Meßinstrument zur Anzeige gebracht. Dabei entsteht meist entsprechend der Regelcharakteristik der Thermistoren eine logarithmische Teilung der Skala.The heating voltage is displayed on a suitable measuring instrument brought. This usually arises according to the control characteristics of the thermistors a logarithmic division of the scale.

Claims

Claims: 1. Device for measuring the voltage of in slower Follow occurring electrical impulses using externally heated thermistors as changeable resistances in communication compensation circuit, whose heating voltage a Measure for the voltage to be measured is characterized in that the thermistors lie in the negative feedback branch of a broadband amplifier, their heating winding after Determination of the output voltage of a peak voltage discriminator connected downstream of the broadband amplifier is fed.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that two Thermistors are each connected in a negative feedback branch.

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the broadband amplifier consists of a pre-amplifier and a main amplifier and two thermistors as potentiometers that controls the overall gain of both amplifiers.