Es ist eine Integrationsvorrichtung, insbesondere für Bandwaagen bekannt,
bei der das Produkt aus zwei Meßgrößen als Spannungswert einer Meßvorrichtung zugeleitet
und durch diese periodisch ein die Werte der integrierenden Meßvorrichtung anzeigendes
Zählwerk gesteuert wird. Hierbei wird als Integrator ein Drehspulinstrument, z.
B. ein Kriechgalvanometer, in der Weise verwendet, daß der Zeiger desselben nach
einem bestimmten Ausschlag in seinen diesen begrenzenden Endstellungen je einen
Kontakt schließt, durch den mittels einer Umpolvorrichtung die Rückfühiung des Instruments
in seine andere Endstellung sowie die Schaltung eines Zählwerkes bewirkt rvird.*Nachteilig
hierbei ist, daß durch veränderliche übergangswiderstände an den Kontakten eine
Verfälschung des Meßergebnisses eintreten kann.There is an integration device, especially known for belt scales,
in which the product of two measured quantities is fed to a measuring device as a voltage value
and through this a periodic display of the values of the integrating measuring device
Counter is controlled. Here, a moving coil instrument, e.g.
B. a creeping galvanometer, used in such a way that the pointer of the same
a certain rash in its limiting end positions each one
Contact closes, by means of a polarity reversal device, the return of the instrument
in its other end position as well as the switching of a counter causes rvird. * Disadvantageous
here is that due to variable contact resistances at the contacts a
Falsification of the measurement result can occur.
Es ist auch eine Schaltungsanordnung zur Bildung eines Stromes als
Produkt zweier Wechselspannung bzw. -ströme mittels elektronischer Bauelemente bekannt,
bei der der das Produkt darstellende Strom durch mittels eines elektronischen Schalters
erfolgende periodische Durchschaltung eines von der einen Spannung abgeleiteten
Stromes mit der Maßgabe gebildet ist, daß das Verhältnis der Durchschaltdauer zur
Schaltperiodendauer proportional der anderen Spannung ist, wobei für das Durchschalten
des Stromes die aus einer Hilfsgleichspannung und einer Netzwechselspannung proportionalen
Spannung gebildete Differenzspannung die Steuerung eines den elektronischen Schalter
bildenden Schalttransistors bewirkt und der durchgeschaltete Strom eine Zählschaltung
steuert.It is also a circuit arrangement for forming a current as
Product of two alternating voltages or currents known by means of electronic components,
in which the current representing the product passes through by means of an electronic switch
taking place periodic through-connection of one derived from the one voltage
Current is formed with the proviso that the ratio of the switching duration to
Switching period is proportional to the other voltage, whereby for switching through
of the current which is proportional to an auxiliary direct voltage and an alternating mains voltage
Voltage differential voltage formed the control of an electronic switch
forming switching transistor causes and the through-connected current a counting circuit
controls.
Weiter ist eine Einrichtung bekannt, mit der das Zeitintegral der
Ausgangsspannung eines Hallmultiplikators gebildet werden kann. Als Integrator wird
hierbei ein Elektrolytzäller verwendet, der bei Verwendung als Maximumzähler umpolbar
ausgebildet sein kann. Ferner ist es bekannt, die zu integrierende Spannung einem
Kondensator zuzuführen, welcher nach Erreichen einer gewissen Spannung über ein
Schaltglied wieder entladen wird. Für den Entladevorgang ist eine gewisse Zeit erforderlich,
die für jeden Impuls gleich groß ist. Bei großer Impulsfrequenz, also kurzem Zeitabstand
der Impulse, ist die Entladezeit relativ zum Impulsabstand größer als bei kleiner
Impulsfrequenz. Zwar könnte das Anzeigeglied, z. B. ein Zählwerk, so geeicht sein,
daß bei einer bestimmten Impulsfrequenz die Anzeige richtig wäre. Nicht möglich
ist es aber, -bei verschiedenen Impulsfrequenzen eine jeweils richtige Anzeige zu
erhalten.A device is also known with which the time integral of
Output voltage of a Hall multiplier can be formed. As an integrator
an electrolyte counter is used here, the polarity of which can be reversed when used as a maximum counter
can be formed. It is also known that the voltage to be integrated
To supply capacitor, which after reaching a certain voltage over a
Switching element is discharged again. A certain amount of time is required for the discharge process,
which is the same for each impulse. With a high pulse frequency, i.e. a short time interval
of the pulses, the discharge time is greater relative to the pulse spacing than when it is smaller
Pulse frequency. Although the display member, for. B. a counter, so be calibrated,
that at a certain pulse frequency the display would be correct. Not possible
it is, however, to display a correct display at different pulse frequencies
obtain.
Ein weiterer Nachteil entsteht durch die Tatsache, daß die Bauelemente
der Einrichtung mit einem Nullfehler behaftet sind,. d. $., .,am Ausgang kann auch;
dann eine Spannung vorhanden sein, wenn am Ein-"', gang keine Spannung anliegt.
Zur Kompensation solcher Nullfehler ist es bei Annalogmultiplikatdren mit Haugeneratoren
bekannt, den Steuerstrom oder das Steuerfeld oder auch beide zusammen auf einen
Träger aufzumodulieren. Das erfolgt in der Weise, i daß die Signalgleichspannung
und eine entsprechende negative Spannung an die Klemmen eines zweipoligen Umschalters
gelegt wird, der im Takt einer Trägerfrequenz umgeschaltet wird. Bei der bekannten
Schaltung handelt es sich um die Integration i von Gleichstromsgrößen, wobei der
Aufwand für die Modulation und die Demodulation jedoch sehr beträchtlich ist. .Bei
der Vorrichtung gemäß der Erfindung wird ebenfalls von einem modulierten Steuerfeld
Gebrauch gemacht, wobei jedoch der zusätzliche Aufwand für Modulation und Demodulation
in Grenzen gehalten werden kann, weil diese mit in die Schaltung einbezogen sind.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Umwandlung der Ausgangsspannung
eines mit zwei gleichfrequenten Wechselstromgrößen gespeisten Hallmultiplikators
in eine Impulsfolge gleicher Wertigkeit mittels eines .Integrators und.- eine dem
Integrator nachgeschalteten Schaltstufe; die nach Erreichen eines dem Impulswert
entsprechenden Zeitintegrals den Integrator jeweils in den Ausgangszustand zurückführt.
Die Erfindung besteht darin, daß durch die Schaltstufe zwei zur Erregung des Haugenerators
dienende gegensinnige Wicklungen abwechselnd einschaltbar sind. Der Modulationstakt
wird also der nachgeschalteten Schaltstufe entnommen, so daß hierfür keine Mittel
benötigt werden. Dadurch, daß die Polaritätsumschaltung zudem noch für den Multiplikator
vorgenommen wird, .und, nicht .wi. bei .den bekannten Einrichtungen hinter dein
Multiplikator, gehen Meßfehler infolge der Verwendung von Schaltmitteln im Meßergebnis
nur zu einem vernachlässigbaren Bruchteil ein. @r, . .Another disadvantage arises from the fact that the components
the device are subject to a zero error. d. $.,., at the exit can also;
voltage must be present when there is no voltage at the input "', input.
To compensate for such zero errors, it is necessary to use analog multiplicators with Hauggenerators
known, the control current or the control field or both together on one
To modulate carrier. This is done in such a way that i that the DC signal voltage
and a corresponding negative voltage across the terminals of a two-pole changeover switch
is placed, which is switched in time with a carrier frequency. With the well-known
The circuit is about the integration i of direct current quantities, where the
However, the effort for the modulation and the demodulation is very considerable. .At
the device according to the invention is also controlled by a modulated control field
Made use, however, with the additional effort for modulation and demodulation
can be kept within limits because these are included in the circuit.
The present invention relates to a device for converting the output voltage
a Hall multiplier fed with two equal-frequency alternating currents
into a pulse train of the same value by means of an integrator and - a dem
Downstream integrator switching stage; after reaching one of the pulse value
corresponding time integral returns the integrator to its initial state.
The invention consists in that by the switching stage two to excite the Haugenerators
serving opposite windings can be switched on alternately. The modulation clock
is therefore taken from the downstream switching stage, so that no funds are available for this
are needed. Because the polarity switch is also used for the multiplier
is made, .and, not .wi. at. the well-known institutions behind your
Multiplier, there are measurement errors due to the use of switching means in the measurement result
only to a negligible fraction. @r,. .
Eine kontaktlose Anordnung .ergibt sich-gemäß einem weiteren Vorschlag
' der Erfindung dadurch, daß jede Erregerwicklung im Wechselstromkreis eines Brückengleichrichters
liegt, in dessen Gleichstromkreis einer von zwei Schalttransistoren liegt, die von
einer der Schaltstufe nachgeschalteten Binärstufe steuerbar sind:.A contactless arrangement results in a further proposal
'of the invention in that each field winding in the AC circuit of a bridge rectifier
lies, in whose DC circuit is one of two switching transistors that of
can be controlled by one of the binary stages connected downstream of the switching stage:
In der Zeichnung ist die Erfindung am Beispiel eines elektronischen
Wattstundenzählers dargestellt. Es zeigt F i g. 1 eine schematische Darstellung
des Wattstundenzählers, -F i g. 2 eine kontaktlose Schaltung des Multiplikators
und des Phasenwenders.In the drawing, the invention is based on the example of an electronic
Watt-hour meter shown. It shows F i g. 1 is a schematic representation
of the watt-hour meter, -F i g. 2 a contactless circuit of the multiplier
and the phase inverter.
Durch den Wattstundenzäbler soll (vgl. F i g.1) der Wirkverbrauch
1 gemessen werden. Hierzu wird in bekannter Weise der Halleffekt benutzt. In dem
insgesamt mit 2 bezeichneten Multiplikator wird das Produkt Nxi, = U - J -
cos 9p .gebildet. Der durch Verbraucherleitung 10 fließende Verbraucherstrom
wird über einen Stromwandler 21 geleitet, an dem der Steuerstrompfad des Hallplättchens
20 angeschlossen ist. Der durch das Hauplättchen fließende Strom ist also dem Verbraucherstrom
proportional. Ein der Verbraucherspannung proportionaler Strom fließt über einen
Widerstand 22 abwechselnd durch Wicklungen 23, 24. Durch diese Wicklungen werden
das PWtchen 20 durchsetzende Magnetfelder erzeugt. Der arithmetsche Mittelwert der
Hallspannung ist dem Produkt U - J - cos cp proportional, d. h., daß auch
Phasenverschiebungen zwischen Verbraucherspannung und, Verbraucherstrom beim Multiplikationsvorgang
im Hallplättchen mit berücksichtigt werden.Active consumption 1 is to be measured by the watt-hour meter (see FIG. 1). The Hall effect is used for this in a known manner. The product Nxi, = U - J - cos 9p. Is formed in the multiplier, denoted overall by 2. The consumer current flowing through the consumer line 10 is conducted via a current transformer 21 to which the control current path of the Hall plate 20 is connected. The current flowing through the main plate is therefore proportional to the consumer current. A current proportional to the load voltage flows alternately through the windings 23, 24 via a resistor 22. These windings generate magnetic fields penetrating the small pocket 20. The arithmetic mean value of the Hall voltage is proportional to the product U - J - cos cp, which means that phase shifts between load voltage and load current are also taken into account in the multiplication process in the Hall plate.
Die an den Längsseiten des Hallplättchens bei 25 und 26 abgenommene
leistungsproportionale Spannung wird einer insgesamt mit 3 bezeichneten Integrationsstufe
zugeführt. Die Integrationsstufe führt eine Integration aus, deren Ergebnis als
Spannung an den Ausgängen 30 und 31 erscheint. Die Größe dieser Ausgangsspannung
ist abhängig von der Größe und der zeitlichen Wirkungsdauer der am Eingang 25,
26
liegenden Hallspannung. Die Integrationseigenschaft der Stufe 3 ist symbolisch durch
die ansteigende Gerade 32 dargestellt. Der Integrationsstufe 3 ist eine Schaltstufe
4 nachgeschaltet. Diese Schaltstufe ist ein Schaltverstärker, der auf eine gewisse,
an seinen Eingang angelegte Spannung mit einem Impuls an seinen Ausgängen 40 und
41 antwortet. Diese Eigenschaft ist durch das Symbol 42 angedeutet.The one removed on the long sides of the Hall plate at 25 and 26
The voltage proportional to the power becomes an integration level designated overall with 3
fed. The integration stage performs an integration, the result of which is as
Voltage appears at outputs 30 and 31. The magnitude of this output voltage
depends on the size and duration of the action at input 25,
26th
lying Hall voltage. The integration property of level 3 is symbolic by
the rising straight line 32 is shown. The integration level 3 is a switching level
4 downstream. This switching stage is a switching amplifier that works on a certain,
voltage applied to its input with a pulse at its outputs 40 and
41 replies. This property is indicated by the symbol 42.
Der Schaltstufe 4 ist eine Binärstufe 5 nachgeschaltet. Diese ist
für die Umschaltung der Hallgeneratorerregung nötig; außerdem ist noch eine Teilung
der Zählfrequenz im Verhältnis 2 : 1 möglich. Von der Binärstufe aus wird ein Zählwerk
6 betrieben. Dieses Zählwerk, das ebenfalls elektronisch arbeiten kann oder ein
Schrittschaltwerk sein kann, wird bei jedem Impuls am Ausgang der Binärstufe um
einen Schritt weitergedreht. Außerdem kann zusätzlich auch eine Fernleitung angeschlossen
sein.Switching stage 4 is followed by a binary stage 5. This is
necessary for switching over the Hall generator excitation; there is also a division
the counting frequency in a ratio of 2: 1. A counter becomes from the binary level
6 operated. This counter, which can also work electronically or a
Step-by-step controller is switched over with each pulse at the output of the binary level
turned a step further. A long-distance line can also be connected
be.
Von der Binärstufe aus wird über die gestrichelt angedeutete Verbindung
71 ein Phasenwender 7 betätigt. Dieser ist in F i g. 1 des leichteren Verständnisses
wegen als Schalter angedeutet. Tatsächlich wird dieser Phasenwender mit elektronischen
Bauteilen ausgeführt. Ein Beispiel dazu wird weiter unten erläutert werden. Der
Schalter ist zweipolig (Kontakte 72, 73). Je nach seiner Stellung liegt entweder
die Wicklung 23 oder die Wicklung 24 an der Verbraucherspannung. Durch diese periodische
Umschaltung wird die Nullspannung der nachgeschalteten Verstärker im Mittel unwirksam.
Die durch Alterungserscheinungen der Transistoren oder anderer Schaltungselemente,
Schwankungen der Versorgungsspannung und Temperatureinflüsse entstehenden Änderungen
bleiben also ohne Einfluß auf die Zählgenauigkeit.From the binary level, the connection indicated by dashed lines
71 a phase inverter 7 is actuated. This is shown in FIG. 1 for easier understanding
because of indicated as a switch. Indeed, this phase inverter is used with electronic
Components executed. An example of this will be explained further below. Of the
Switch is two-pole (contacts 72, 73). Depending on his position, either lies
the winding 23 or the winding 24 at the consumer voltage. Through this periodic
Switchover, the zero voltage of the downstream amplifier is ineffective on average.
The aging of the transistors or other circuit elements,
Fluctuations in the supply voltage and temperature influences result in changes
thus have no effect on the counting accuracy.
F i g. 2 zeigt die Schaltung des Multiplikators 2 und des Phasenwenders
7. Der Verbraucherstrom wird mittels eines Stromwandlers 21 auf den für das Hauplättchen
zulässigen Strom übersetzt. Aus fertigungstechnischen Gründen ist die Hallspannung
bei Steuerfeld Null des Multiplikators nicht gleich Null. Um diese kleine Spannung
zu kompensieren, sind die Widerstände 27, 28, 29 vorgesehen. An der Verbraucherspannung
liegt die eine Seite eines Spannungswandlers. Der Wandler besitzt zwei Sekundärwicklungen
74 und 75, in deren Stromkreis die den Hallgenerator erregenden Wicklungen 23 und
24 liegen. Zum Einprägen der Erregerströme für die Wicklungen 23, 24 dienen Widerstände
23', 24'. In jedem Wicklungsstromkreis liegt ein Brückengleichrichter (76, 77).
Zur Einschaltung des einen oder des anderen Stromkreises dienen Transistoren 78
und 79. Die Basen der Transistoren 78 und 79 werden von der Binärstufe 5 aus angesteuert.
Die mit den Basen verbundenen Klemmen A und B sind mit entsprechenden
Klemmen der Binärstufe verbunden. Nur bei Durchlässigkeit des Transistors 78 kann
die Wicklung 23 und bei Durchlässigkeit des Transistors 79 die Wicklung 24 Strom
erhalten. Die Transistoren 78 und 79 können nie gleichzeitig geöffnet sein, so daß
also nur jeweils eine der Wicklungen 23, 24 unter Strom steht.F i g. 2 shows the circuit of the multiplier 2 and the phase inverter 7. The consumer current is converted by means of a current transformer 21 to the current permissible for the main plate. For manufacturing reasons, the Hall voltage is not zero when the control field of the multiplier is zero. In order to compensate for this small voltage, the resistors 27, 28, 29 are provided. One side of a voltage converter is connected to the consumer voltage. The converter has two secondary windings 74 and 75, in whose circuit the windings 23 and 24 which excite the Hall generator are located. Resistors 23 ', 24' are used to impress the excitation currents for windings 23, 24. A bridge rectifier (76, 77) is located in each winding circuit. Transistors 78 and 79 are used to switch on one or the other circuit. The bases of transistors 78 and 79 are controlled by binary stage 5. The terminals A and B connected to the bases are connected to the corresponding terminals of the binary level. Only when the transistor 78 is permeable, the winding 23 and when the transistor 79 is permeable, the winding 24 can receive current. The transistors 78 and 79 can never be open at the same time, so that only one of the windings 23, 24 is energized.