DE1448914A1 - Integrationssummierer - Google Patents

Description

DR.-INS. DR.-INS. DlPL,-INQ. M.SC. HÖGER - EUG. MAIER - STELLRECHT PATENTANWÄLTE TELEFON: (O711)241B 08/8Θ DRESDNER BANK STQT. TELEBRAMME: FIDES STUTTQ ART-S₁ U H LAN D STR. 1Θ POSTSCHECK STST. 887ΟΘ

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4.Juni 1963

Wilfred Both, Wesir Hartford, €o/invni':icut, "J₁

Integrationssummierer

Die Erfindung bezieht sich auf XntegrationeBumi&isrer und im besonderen auf solche Summierer, die das Integral in Bezug auf die Zeit eines elektrischen Signals ergeben,

Summierer werden oft zum Messen eines Gesamtflusseo eins* Menge während einer längeren Zeitperiode verwendete Allgemeine Beispiele hierfür sind_e Watts bundenmete2'₉ Gai3met.ar Strömungemeoaer asu* In vielen Fällen wird dao Maß öei*

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summierenden Menge durch ein Gleiohatromanalogsignal dar» gestellt, dessen Grosso proportional der Geschwindigkeit ' und dessen Polarität durch die Richtung bestimmt wird. Als Beispiel wird auf das USA Patent Nr. 2 865 201 vom 25el2.1958 hingewiesen, das einen Massenströmungsmesser zum Gegenstand hat_P der ein Gleiohstromausgangssignal ent» sprechend der Geschwindigkeit der Massenströmung eines Pluidums ergibt« Bei einer entsprechenden Phasenfeststellung (phase defection) zeigt die Polarität des Ausgangssignals die it ich tang der Strömung an_o

Bei bestimmten Anwendungen ist es erwünscht, das Summieren mit hoher Genauigkeit durchzuführen· Beispielsweise ist beim Hessen einer gesamten Massenströmung eine Genauigkeit bis zu einem kleinen Bruchteil von einem Prozent oft von Vorteil.

Die vorliegende Erfindung befasst sich mit einem Summierer, der einen hohen Genauigkeitsgrad aufweist· Zwar ist dieser im besonderen so konstruiert» dass er für das Summieren einer Messenströaung geeignet ist, doch kann er auch zum Summieren anderer Mengen verwendet werden, wenn eine entsprechende Genauigkeit erwünscht ist₀

Es sind bereits Summierer bekannt, bei denen ein Gleich« Stromsignal wiederholt auf einen vorbestimmten Wert

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integriert wird, und die Anzahl der Integrationen wird gezählte Gewöhnlich v/erden die wiederholten Integrationen mit Hilfe einer integrierenden Kapazität durchgeführtο Wenn eine einzelne integrierende Kapazität verwendet wird_t muss diese zwiaohen aufeinanderfolgenden Integrationen raeoh entladen werden, die Zeitdauer, die für die Entladung erforderlioh iet, ergibt notwendig einen kummulativen Fehler in dem summierten Ausgange Ba ferner die Kapazität stete in der gleichen Sichtung geladen wird, so wird durch die dielektrische Absorption ein Fehler eingeführt, der von der Nachgeschichte der Kapazität abhängig ist«, Dies wird noch durch die kurze erforderliche Entladungen!t verschlimmert,, Ferner muss der Entladeatrom hoch Bein, wodurch sich eine Erwärmung und magnetische Wirkungen ergeben, die die Tendenz haben, den meohanisohen Aufbau der Kapazität zu verzerren, wodurch die Genauigkeit erheblich reduziert wird· Bas Schalten von grossen Strumen mit hoher Geschwindigkeit ist ebenfalls schwierige

Operative integrierende Verstärker werden ferner für eine genaue Integration in vielen Fällen verwendet· Derartige Integratoren zeigen üblicherweise eine gewisse thermische Drift und eine Kull-Versetzuna d.h« es ergibt sich auch ein gewisser Ausgang, wenn der Eingang Null ist«, Die Versetzung hat ferner dabei die Tendenz, sich zu ändern, wenn der Verstärker sich verschiebt, --"vi es ergibt sich so

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im allgemeinen ©in Pehler in einer Hiehtungo Dieser Fehler sioh dann entsprechend der &

ähnliches System wurde bereite vorgeschlagen» das zwei

integrierende Kapazitäten oder Kondensatoren verwendet, öle abwechselnd g©l©äen u&ü entladen werden*" Zwar vermeidet ein s©löh©@ System eiaige i©r oben genannten Sehwierigkeiten_s werfen üi® FeIsIe^ ia B©sug ant di© dielektrische ^; -

beseitigt. Ferner ist-

Integration eine höh®

© ^©yii'ffgai© Irfiaiagif ©ehafft smn ©iaan integrierenden

äi@ •^©S'ss'wätetga Pglilgr^uellea im gaas ©ii@g@©©l2alt©-| sind, so äaes sich ein äesr- ©isi©al®la©a @©aaMigkeitsgrad aufweist_β

ifi2?d ©iss, la^egrstioiisstroiokreis

i©2? ©iata isitagri@s*t©is Anegasg erzeugt₉ der sich entspreeiaead ®iia©a Gleioästromeingasig einer toestimmten Polarität ia einer llefetwng izEiert und der sieh in entgegengesets 'fer Richtung für ©in©n Eingang der enfleren Polarität ändert B^g eu siUBmisrende Sleiehstromsignal wird dem Integrations-Btromkreie über einen Polaritatsumkehrschalter zugeführto Ferner ist eine Vorrichtung vorgesehen, ura 2U be3timiiien_r 9098 11/059 1 . «.^ . bad

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der integrierte Ausgang des IntegrationsötromkreiBes einen, vorbestimmten Wert oder Pegel in irgendeiner Richtung erreicht und diese Vorrichtung dient ferner dasu, um entsprechende Ausgangssignale zu erzeugen. Diese Ausgangs» signale werden verwendet, um den Polaritätsumkshrschaltar bei jedem Auftreten einea Ausgangssignals umzukehren. Die Ausgangssignale werden ebenfalls gezählt, um die gewünschte Summe su ergebene

Auf diese Weise genügt ein einzelner Integrationa3troinkrei3_s der einen einzigen integrierenden Kondensator verwendet, da der integrierende Kondensator zuerst in einer Hichtung geladen wird, bis er einen vorbestimmten Wert erreicht und dann infolge der Polaritatsumkehrung des Eingangs am Integrator in der entgegengesetzten Jttichtung geladen wird· Damit sindSchwierigkeiten, die mit einer raschen Entladung des Kondensators zusammenhängen, vollständig vermieden· Ferner heben sich irgendwelche Fehler infolge der Versetzung oder das Verschiebens des Integrationsstromicreisea im wesentlichen auf oder werden mindestens 2U einer Wirkung zweiter Ordnung«

Vorzugsweise wird die Bestimmung des vorbestimmten Wertes in irgendeiner Richtung für den integrierten Ausgang durch die gleiche Vorrichtung bewerkstelligt, so dass der Abgleich getrennter Bezugapegel und die Aufrechterhaltung

derselben während längerer Zeitperioden vermieden wird ο 909811/0591

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Bei einigen Anwendungen kann das die summierte Menge darstellende Gleichstromsigftal seine Polarität umkehren entsprechend einer UinJcehrung des Flusses usv;» Um auch solche . Anwendungen mit einzubeaiehen, verwendet der integrierende Summierer gemäsa der Erfindung einen Polaritätsfühlstrom» kreis, der auf das zu summierende Gleichstromsignal anspricht und dieser Stromkreis wirkt dann st>, dass die Zählrichtung der Ausgangsaignale vom Integrator umgekehrt wirdo

Die Erfindung wird nun im folgenden anhand einiger spezieller Ausführungsbeispiele, die noch weitere Merkmale der Erfindung zeigen, beschrieben. In der Zeichnung bedeuten!

Pig.l ein Blockdiagramm für einen integrierenden Summierer gemäss der Erfindung,

Figo2 ein beispielsweises Schaltschema zur Barstellung der Wirkungsweise des Stromkreises gemäss Pig·1, Pig.3 ein teilweise schematisch dargestelltes Block- ~~" diagramm eines Pegeldetektors wie er in dem Stromkreis gemäss Pig.l verwendbar ist,

° Pig. 4 die Wirkungsweise eines !Teiles des Stromkreises -a . nach Pig. 3,

^ . Pig.5 ein schematisches Diagramm eines Umkehrschalters» ο

. wie er Im Stromkreis geinäss Pig.l verwendbar ist, ~* Pig.6 ein Blockdiagramm eines integrierenden Summierers

ähnlich wie in Pig.l,. Jedoch mit einer Einrichtung für Signaleingänge, die ihre Polarität ändern_E

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Fig„7 ein ErklärungBschema zur Daretellung der Wirkungsweise der Stromkreise nach Fig*6 und 8_t

Pig₀θ ein Blookdiagramm einer Abwandlung des Stromkreises gemäss Figo6„

In Fig.l ist ein integrierender Summierer dargestellt* der Signaleingangeleitungen 10> 10', einen Umkehrachalter

11, einen Operationeintegrator 12-14» einen Pegelfühlstrom-* kreis 15 und einen Zähler 16 hat»

Der Operationeintegrator weist einen Eingangewiderstand

12, einen stabilen Hochverstärker 13 und einen Rückkopplungekondensator 14 aufο Wenn ein Gleiohstromeignal E2 aufgedrückt wird, so baut sioh die Spannung an dem Kondensator 14 auf und stellt die Zeitintegration des Eingangssignaleβ dar· Der Verstärker ist bo gebaut, dass er Eingange signale beider Polaritäten annehmen kann und erzeugt einen integrierten Ausgang £3» der sich bei entgegengesetzte» Polarität des Eingangs E2 in entgegengesetzten Richtungen ändert. Derartige Operationeintegratoren sind im Rechnergebiet allgemein bekannt und eine weitere Besehreibung derselben let nicht erforderliche

Der SohwellwertfUhletromkreis 15 kann irgendeine geeignete Form aufweisen und dient zur Bestimmung, wann das integrierte Signal E3 einen vorbestimmten ^. -?t oder Pegel in

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irgendeiner !Richtung erreicht < > Beispielsweise kann er feste positive und negative Beaugsspannungen enthalten_t die mit dem Pegel des Signals B 3 verglichen werden und einen Ausgang E4 ergeben, wenn E3 den einen oder den anderen der festgelegten Schwellwerte erreicht« Die weiter unten "beschriebene Fig*2 zeigt einen besonderen» den Schwellwert bestimmenden Stromkreis, der eine iiberschlagdiode verwendet, um die Besugswerte au bilden, wobei die Anordnung derart ist, daes eine einzelne Übersehlagsdiode den Schwellwert für beide Polaritäten festlegte

Der Ausgang E 4 des Pegelfühlstromkreises wird einem Zähler 16 derart zugeführt, dass die Anzahl der Integrationengeeählt werden kann, so dass sich die Summe über eine länge« re Seitperiode ergibt· Der Ausgang E4 wird ferner über die leitung 17 dem Umkehreehalter 11 augeführt, um den Sehalter in seine entgegengesetzte Richtung umzuschalten, nachdem jede einzelne Integration bis zum Bezugsschwellwert durch« geführt wurde»

In der Annahme, dass die Polarität des Eingangssignals an den Leitern 10, 10· für mehrere Betätigungen des Sehaltere 11 gleich bleibt, wird der Kondensator 14 in einer Richtung bis auf ein max_o Potential einer bestimmten Polarität aufgeladen, worauf dann der Schalter 11 umgekehrt wird und die Kapazität in entgegengesetzter !Lichtung solange QeIaar:-.,

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wird .,Me sie ein max» Potential entgegengesetzter Polarität erreicht, wonach dann der Schwellwertschalter 11 erneut ungekehrt wirdο Dae ständige Umkehren des aurc Integrator führenden Signalpolaritätseingangs ergibt ein abwechselndes Laden der Kapazität auf alternierende Spitzenwert« entgegengesetzter Polarität und hierdurch wird öor Kachteil der dielektrischen Absorption des Kondensators überwunden und ferner alle solchen Nachteile, die mit einem raschen Entladen oder einem Kurzschluss einer Kapazität zusammenhängenο

Im folgenden wird auf Pig«.2a verwiesen« Ss sei angenommen_? daes das Eingangsgleichatromsignal £1 in diesem Beispiel konstant und von positiver Polarität sei, wie durch die Linie lti angedeutet istο Dies bedeutet, dass die Leitung 10 ein konstantes positives Potential in Bezug auf die Leitung 10* hat. Die Linie 19 stellt das entsprechende Signal £ 2 vom Schalter 11 zum Integrator 12-14 darο Pig» 2b zeigt den Ausgang S3 des Integrators mit Hilfe der Linie 20 und die Lage des Umkehrschalters 11 durch die gestrichelte Linie 21.

Ursprünglich ist der Eingang E2 zum Integrator unter der Annahme positiv, daes der Umkehrschalter in der Stellung für

diese Polarität sei«. Damit ändert sich der integrierte Ausgang E3 linear mit der Zeit in der einen Richtung, die hier als negative Richtung angenommen ist, bis er dann den BAD ORIGINAL

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negativen tfrenawert 22 erreicht« der durch den SehvvcXlwert fühlstroaikreia 15 bestimmt wircU Humnehr wird der So alter 11 betätigt,, um die Polarität von E 1 am Integrator vi umkehren» wie dies bei 21⁵ angedeutet ist« Hierdurch virv die Polarität von B2₈ wie bei 19° angedeutet, umgekehrt Wenn E2 sioh in seiner Poltirität umkehrt, ändert sinn. der Integratorauagang E3 linear mit der Zeit in entgegen gesetzter Richtung, bis er dann den positiven Grenzwert 23 erreicht., Daraufhin wird der Schalter 11 erbeut und der Vorgang wiederholt sich»

Jedesmal, wenn das integrierte Signal E3 seinen positiven oder negativen Grenzwert erreicht, wird der Zähler 16 betätigto Während einer bestimmten Zeitdauer ergibt damit der Zähler die Gesamtzahl der Integrationen zwischen den beiden Grenzwerten an den damit den integrierten Wert des Eingangssignals Bl₀

Wenn das Eingangssignal El sich in seiner Grosse ändert, so ändert aich die Zeit, die für den integrierten Ausgang E3 zur Änderung von einem urenawert zum andern erforderlich ist, ebenfallsο Wenn daher E1 sich über den durch die Linie 18 dargestellten Wert erhöht, so ist die Zeit, die aur Änderung von E3 auf den negativen Grenzwert 22 erforderlich ist und ferner die Zeit bis aura positiven Grenzwert 23 kurzer₃und die Zählung im Zähler 16 geht rascher vox*

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siehe Wenn B1 unterhalb der Linie 18 ist_t. so ändert eich S3 zwischen diesen Grenzen langsamer und der Zähler 16 zählt dann langsamere Dies ist in Pig. 7 dar gestell t_e wie weiter unten noch beschrieben wircU

Pig.3 zeigt einen Schwellw&rtfuhlstromkreis, der bei 15 in Figel verwendet werden kann«, Br weist einen Brücken-kreis 25 mit einer Durchsohlagdiode 36 auf und hat ferner einen Belaetungswideretand 26, einen bi-ötabilen Multivibrator oder Plip-Flop-Stromkreis 27» sowie einen Verstärker 28.

Die DurchsohlagdioderibrUcke weist vier Halbleiterdioden 30, 31_t 32, 33 auf, die, wie dargestellt, gepolt sind« Damit sind die Dioden 30, 31 in Reihe zwischen der Eingangs« leitung 34 und der Ausgangsleitung 35_f jedoch entgegengesetzt gepolt. Die Dioden 32, 33 sind in ähnlicher Weise zwischen den Ein₍ angs- und Ausgangsleitungen angeordnet und in Bezug aufeinander entgegengesetzt gepolt· Sie sind auch entgegengesetzt in Bezug auf die Dioden 30, 31 gepoltο Zur Erzeugung der Integrationsgrenzen wird eine Durohsc&agäiode 36, beispielsweise eine Zener-Diode, verwendet, um die Integrationsirrenzen festaulegene Diese ist an der Brückendiagonale angeschlossen, wobei ihre Kathode mit der Verbindungsstelle der Kathoden der Dioden 30 und und ihre Anode mit der Verbindungsstelle der Anode der Diocls

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32 und 33 verbunden ist« Die Durchsohlagdiode 36 dient dazu, um in einer eineigen Hiohtung einen Strompfad hohen Widerstandes für Potentiale unter dem Durchechlagpotential su schaffen und oberhalb der Durohsohlagsgrenae einen Strompfad niedrigen Widerstandes* Er ist im allgemeinen ein ;,,,_ri,_v Äquivalent zu einer in Reihe mit einer normalen Diode · -■·■ liegenden Batterie, wobei die Batteriespannung gleich dem Durchsohlagspotential istο Die Wirkungsweise der Brücke wird weiter unten näher beschriebene

Die Gesamtfunktion der Brücke besteht darin» dass sie eine wesentliche Stromleitung nur bei Eingangspotentialen gestattet» die einen vorbestimmten Wert irgendeiner Polarität übersteigen. Während des stromführenden Zuatandes erscheint ein Ohm'scher Spannungsabfall entsprechender Polarität am Wideretand 26, woduroh der Flip-Flop-Stromkreis 27 geschaltet wird, um so einen Ausgang zu erzeugen, der über den Verstärker 28 verstärkt und dem Zähler 16 und dem Umkehrechalter 11 zugeführt wird (s.Fig.l)o

In Figo3 Bind an auegewählten Punkten zur Darstellung der Wirkungsweise Wellenformen gezeigt. Bs wird angenommen, dass ein Eingangssignal E3 der Leitung 34 ähnlich 20 der Fig·2b iet_e Wenn der negative Grenzwert 22 erreicht ist, so schlägt die Diode 36 durch,und es kann nun Strom durch den Widerstand 26 fHessen, wodurch ein negativer Impuls 57

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Minen Anfang nimmt« Dieser schaltet den flip-Plop-Strom» kreie 27 In einen seiner stabilen Zustände, so dass sich ein entsprechender Auegang ergibt, der bei 36 gezeigt ist» Der Auegang 38 wird verstärkt und schaltet min den Umkehr» schalter 11 in die bei 21' in Pig.2b gezeigte Stellung« 13Iu integrierte Signal beginnt sich nun in positiver * Biohtung au ändern, die Durohachlagdiode 35 wird nioht leitend und der Impuls.37 hört auf» .

Wenn die positive Grenze 23 erreicht ist, so wird die Diode 36 wieder stromführend, wodurch ein positiver Impuls 39 am Widerstand 26 eingeleitet wird« Hierdurch wird der Flip-Jlop-Stromkreia 27 in seinen entgegengesetzten Zustand geschaltet, ao dass eich der bei 38· dargestellte Ausgang ergibt. Hierdurch wird der Sohalter 11 umgekehrt und dor Impuls 39 hört auf, worauf sich dann das Arbeitsspiel wiederholt.

aeigt die Wirkungsweise der Durchsohlagdiodenbrucke im einzelnen. VIg.4a aeigt mit Hilfe von Pfeilen die Klchtung dee Stromflusses durch die Dioden 30 und 33 in Torwärtsrichtung und durch die Durohsohlagdiode 36 in umgekehrter Sichtung, wenn dae an der Eingangsleitung 34 liegende Potential in Bezug auf Hasse positiv ist* Dieser Stro« flieset durch den Belastungswiderstand 26 zur Masse» Die Dioden 31 und 32 werden für ein Potential einer derarti-

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gen Polarität nicht stromführend, so dass die Durchschlagdiode daran gehindert wird, in Vorwärtsriohtungotromführend au werden. Wenn E+ das Durchschlagpotential der JDurchsohlagdiode 36 Übersteigt, so tritt eine scharfe Zunahme dee Stromes ein, woduroh ein erheblicher Spannungsabfall am Widerstand 26 erzeugt wird und wodurch die Leitung 35 so stark positiv wird, dass der Plip-Plöp-Stromkreis 27 geschaltet wird₀

Pig.4b zeigt die Richtung dee Stromflueses, wenn das Potential der Singangeleitung 34 in Bezug auf Masse negativ ist» Xn diesem Fall flieset Strom von Masse über den Wideretand 26 und die Diode 31 in Vorwärtsrichtung, durch die Durchachlagdiode 36 in umgekehrte Richtung und durch die Diode 32 in Vorwärteriohtuug zur Eingangsleitung 34« Wenn E- den Wert des Durchechlagpotentiale der Diode 36 übersteigt, so wird nun duroh den durch den Widerstand 26 fliessenden erhöhten Strom die Leitung 35 so negativ, dass der Plip-ilop-StroraJcreie 27 in den andern Zustand geschaltet wirdo

Pig.4c zeigt wie das wirksame Bezugspotential ER infolge der Durchsohlagdiode den durch die Brücke in Punktion des Potentials £ der Leitung 34 fliessenden Strom steuert» Wenn das Potential £ in irgendeiner Richtung gleich ER oder grösaer ist, so wird ein grosser Strom erzeugt« Der unterhalb des !Durchschlage fliessende Strom ist normalerweise seh 9 09811/0591 ' - 15 -

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klein·

Oa die Durohsohlagdiode in genau der gleichen Weise bei der Herstellung oder bei der Erzeugung des Bezugspotentiala für beide Polaritäten des integrierten Signals arbeitet, so sind die Schwierigkeiten des Abgleichen vermieden, wie sie beispielsweise bei getrennten Bezugsquellen auftreten.

Pig ο 5 zeigt den Umkehrschalterstroiakreis» der für den Schalter 11 der Eig.l verwendet werden kann. Der Schalter ist als doppelpuligee Doppeluraschaltrelaia dargestellt. Sie Eingangaleitung 10 ist mit den Schalterkontakten 42, 44 verbunden und die RLn. angsleitung 10* ist an die Schalter« kontakte 41« 45 angeschlossen. Wenn die Gruppenschalterarme 43t 46 in der dargestellten Lage sind, so ist die Eingangsleitung 10 an Widerstand 12 des Integrators angeschlossen und die Leitung 10* liegt an Masse. Wenn die Arme 43« 46 in die andere Stellung bewegt werden, so liegt die Leitung 10 an Masse und die Leitung 10* ist mit dem

<° Wideretand verbundene Ee wird angenommen, dass in den LeΙο

^ tungen 10, 10* ein nicht an Hasse liegender oder schwimmen- _> der Eingang vorhanden ist, wie dies für den Fachmann ohne

° weiteres klar ist»
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Das Relais 11 kann eine Pedervorapannung haben, oder polarisiert sein uswo und awar entsprechend der Art des Ausgangs»

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der durch den Sehwellwertftihls.tromkreie 15 erzeugt wirdo Venn der SchwellwertfUhlstromkreis Ausgänge von nur einer Polarität erzeuge, beispielsweise nur positive« die durch Null-Ausgangspotentiale unterbrochen sind? dann kann ein federvorgeepanntes Relais verwendet werden« Sin solches Relais kehrt sich von seinem vorgespannten Zustand um» wenn ein positiver Ausgang durch Betätigung' der Spule 47 vom Sehwellwertfithlst rom/empfangen wird« Wenn der 8chwellwertfühlstromkreis derart iat, dass er. aufeinanderfolgende positive und negative Ausgänge in Bezug auf Masse hat« dann.kann das Relais 11 polarisiert sein, um sich dann entsprechend der Polarität des durch die Spule 47 hindurohfliessenden Stromes umzukehren,

Sie in.der Anordnung gern· Figol vorhandenen Parameter ... können so gewählt werden, dass sie den Anforderungen dee betreffenden Anwendungsfalles entsprechen«, Damit kann also eine Verstärkung verwendet werden, um das Eingangssignal auf eine für die Integration erforderliche Ruhe »neuheben» und ferner auch, um die Xntegrationezeitkonetante und die ausgewählten Bezugsschwellwerte anzuheben, so daes eine zwischen den Grenzwerten vorgenommene Integration die für die Summierung gewünschte Gröaae darstelltο PUr Schalter 11 ist ein rasches Umschalten erwünscht, so dass die beim Umschalten verlorene Integrationszeit im ^909811/0591 -I₇-

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Vergleich zur Integrationsperiode klein ist» Pur relativ konstante Werte des Singangesignals genügen kleine Änderungen in der Kalibrierung, um irgendeinen Schaltfehler stt einer Wirkung zweiter Ordnung zu machen_o Zwar sind spulen*- betätigte Relais in der Praxis im allgemeinen befriedi*- gend, dooh können, wenn ein schnelleres Schalten erwünscht ist, auch eXektronisoheSchaltstronucreise benützt wer et en _o

fttr hohe Genauigkeit ist ein Kondensator 14 hoher Qualität und ein stabiler Widerstand 12 erwünscht, und sie können in einem Thermostaten angeordnet werden, so dass sie gegen gröesere Wäraeversohiebungen geschützt sind. Auch kann eine gewisse Wärmeverschiebung oder eine Null-Versetzung bei der Integration auftreten· Da derartige Null-Versetzungen die Integration in einer Richtung zwischen den vorbestimmten Grenzen beschleunigt und die Integration in der entgegengesetzten Richtung etwas verlangsamt, so heben sich die Wirkungen sun grossen Teil auf, und es kann mathematisch dargelegt oder bewiesen werden, dass sich hieraus imr insgesamt eine Wirkung zweiter Ordnung ergibt. Infolgedessen wurden bereite Genauigkeiten von der Grössenordnung von 0,01% in der Praxis erreicht.

flg.6 zeigt eine Abwandlung des Stromkreises gemäss J?ig«l, die zur Verwendung bei Eingangssignalen geeignet ist, deren Polarität sich umkehren kann, um anzuzeigen, dass die

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Strömung in entgegengesetzter Richtung flieset usw« Zwischen dem Umkehrschalter 11 und den Eingangsleitungen 10, lü^f ist ein zweiter UmJcehrschalter 50 angeordnete Durch einen UmkehrflussignalfHaler 51, dessen Eingangsleitungen mit den leitungen 10, 10· verbunden sind, wird ein Ausgangssignal erzeugt, wenn die Polarität des Signaleinganga sich umkehrt ρ Das Ausgangs signal an der Leitung 53 wird verwendet, um den zweiten Umkehrachalter 50 zu betätigen» Da eich der Schalter 50 beim Umkehren der Eingangssignal- . Polarität umkehrt, so bleibt die Polarität des Signale El * für den Schalter 11 umgeändert.

Zwischen dem Ausgang des Schwellwertfühlstromkreises und dem Zählerl6 1st ein Schalter 52 zur Steuerung der Zählrichtung angeordnet« Der Schalter 52 wird durch den Ausgang des Polaritätsfühlers 51 in der Leitung 54 gesteuert und gibt den Ausgang desSchwellwcrtfühlstromkreises 15 an die eine oder die andere der !leitungen 55, 56 weitere Der Zähler 16 ist so ausgebildet, dass er für die beispielsweise über Leitung 55 ankommenden Signale aufwärts zählt und für Signale der Leitung 56 abwärts· Geeignete Zählerkonstruktionen sind an eich bekannt, und es können mechanische oder elektrische Zähleyverwendet werden, wie sie für den besonderen Fall am günstigsten sind» Ein häufig und viel.

fach benutzter Zähler hat ein Paar von Elektromagneten,die zum Antrieb eines Zahnrads betätigt werden können, und zwar

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jeweils um eine Zählung je Betätigung in entgegengesetzten Sichtungen.

?ig.7a aeigt einen hypothetischen Signaleingang 61 an den Leitungen 10, 10' der FlG·6 in. Funktion der Zeito Pig»7b eeigt einen Aü&gang 62 vom Integrator 12-14 für dieses Signal« Linke von Punkt63 hat das Eingangssignal eine positive Polarität und das integrierte Signal 62 ändert sich in entgegengesetzten Richtungen »wischen den Grenzen 64 und 65 infolge der Wirkung des Sohwellwertfühlstromkreises 15 und dee Unkehrsohalters H₉ wie oben des näheren erklärt· Die Keit, die erforderlich ist, um von elnerGrenze bis eur anderen «u gelangen, hängt von der Grease des Bingangeeignals ab, wie dies ohne weiteres verständlich ist.

Ab Funkt 63 ändert das Eingangssignal 61 die Polarität, doch bleibt die dann vorhandene Richtung der Integration infolge der Umkehrung des Schalters 50 erhalten, bis dann das integrierte Signal die entsprechende Grenze erreicht« Wie hierpargestellt, findet die Integration in negativer Richtung in dem Zeitpunkt statt, in dem das Eingangssignal seine Polarität ändert und diese Integration wird dann solange fortgesetzt, bis die untere Grense bei Punkt 66 erreicht istο Durch die Umkehrung des Schalters 11 wird dann die Richtung der Integration geändert«

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Bei Punkt 63 wird der Schalter f)2 betätigt, um die Zählrichtung, trie oben erklärt, umzukehren. Es sei bemerkt, dass ein kleiner Fehler vorhanden sein kann, wenn dae Eingangssignal seine Polarität umkehrt. Dieser Fehler ist in den meisten praktischen Anwendungen vernachlässigbar klein. Wenn dies jedoch nicht zulässig ist, kann er dadurch reduziert werden, dass zwischen den Grenzen eine raschere Integration benutzt wird, da der Fehler, eine derartige Integration nicht übersteigen wird, d.h. der · Fehler übersteigt eine Zählung nicht, und ee kann die durch eine Zählung dargestellte Menge so klein gemacht werden, daee der Fehler vernaohlässigbar ist« .,.,"'

Ale Fühler 51 ist ein empfindliches, auf Polarität anapreehendes Beiais erwünscht, da es erforderlich seirikann, dass es in der Nähe einer Hull-Amplitude arbeitet oder es kann eine ßleiohetromverstärkung verwendet werden, wenn ein weniger empfindlichesRelais benützt wird« Venn das Eingangssignal klein ist, können kleine Fehler beim Schalten nooh erträgltoh sein, da sie wenig für die Gesamteummierung ausmachen·

In der Einrichtung gemüse Fig.6 ist bei der Wirkungsweise des Schwellwer/tfühlstromkreises und der Steuerung des Schalters 11 angenommen, dass der Schalter 11 ständig in eine bestimate $age schaltet, wenn die positive Integrations-

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gren*e erreicht 1st und dann in die andere Schaltung bewegt wird, wenn die negative Grenze erreicht isto Dies Hürde auch auf den besonderen üohwellwertfühlstromicreie genäse VIg*3 srotreffen und auch auf die Schaltanordnung genäse Fig.5. Infolgedessen wird der zusätzliche Umkehr» eohalter 50 so verwendet» dass das dem Schalter 11 aufgedrückte Signal stets die gleiche Polarität hat. Bs ist auoh möglich, die Steuerung des Schalters 11 so anzuordnen, dass Eingangssignale irgendeiner Polarität aufgedrückt werden können. Blne solche Anordnung ist in Pig.8 dargestellt·

In dieser 71g.8 enthält der Schwellwertfühlsetromkreis eine Durohsohlagdiodenbrücke 25 entsprechend der in ¥ig.3 dargestelltenα Sie von der Brücken kommenden positiven und negativen AusgangBimpulse werden dann bei 71 gleichgerichtet, un Ausgangsirapulse einer Polarität zu erzeugen, ohne RUoksicht auf die Polarität der Eingangaimpulae, Der Hip-Hop 72 stellt einen bl-staoilen Multivibrator 3ar, der geeignet ist, nacheinander entsprechend aufeinanderfolgenden Eingangsimpulsen der gleichen Polarität von einem Zustand in den andern Zustand zu schalten, und kann beispielsweise ein Eccles-Jordan Stromkreis sein. Damit wird der ünkehreohalter 11 in die entgegengesetzte Stellung bei jeden Auftreten eines Grenzwertsignals von der Brücke 25 umgeschaltet, gleichgültig, ob das Signal positiv oder

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negatig ist» Bei dieeer Art einer Steuerung dea Umkehrechalters 11 ist ee nicht notwendig» einen ausätzliehen U^kehrechalter zu verwenden, der dann Änderungen der Eingangesignalpolarität aufhebt. Xn PIg₀S wird damit das Eingangssignal unmittelbar an den Schalter 11 gelegte

Die in Pig,7 angegebene gestrichelte linie 73 erklärt die Wirkungsweise der Pig»ö_e Wiihrond das Eingänge signal eine bestimmte Polarität linke vom Punkt 63 hat, ist die Arbeitsweise die gleiche wie in Figo6« Wenn da« Eingangssignal seine Polarität bei Punjct 63 um&ehrt, so bleibt der Vmkehreohalter 11 ungeändert und damit kehrt das Signalpotential am Integrator 12- 14 .um» Damit wird die Richtung des integrierten Ausgangs umgekehrt bis dann die obere Grenze bei Punkt 74 erreicht iet· An dieeem Punkt betätigt das örenzwertßignal von der Brücke 25 den Umkehrsohalter 11 wie oben beschrieben· Die Wirkungsweise setzt eich dann £ü> um negativen ieil desEingangssignale in der gleichen Weise wie in Figo 6 fort ο

Bei vielen Anwendungen kann entweder die Anordnung gemäss Fig.6 oder gemäse Fig«8 ohne bedeutsamen Unterschied im Gesamtresultat verwendet werden. Bei bestimmten Anwendungen xann jedoch die eine oder die andere bevorzugt werden»

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Claims (4)

1. A 32 8l4 η

   Patentansprüche:

   /l.\lntegratiansummierer für ein GleichetromBignal» gekenn» seichnet durch einen ersten Polaiitataumkehrschalter,

   ilen das ßleichatromslgnal dem Eingang eines Integrationsstromkreises, dessen Ausgang sich in seiner Richtung entsprechend der jeweiligen Polarität des

   en BingangBBignalea ändert) zuleitbar ist, eizymit dem Auegangesignal des IntegrationeetromkreieeB beaufschlagbaren Sohwellwertstromkreisi der immer dann als Ausgang ein Schwellwerteignal erzeugt« wenn das Auegangssignal dee Integrationeetromkreiaee in beiden Richtungen je einen Torbestimmten Sohwellwert erreicht oder überschreitet, Ansprechmittel, die In Gefolge eines jeden Brecheinen eines Sohwellwertelgnales den ersten Polaritätsumkehrsohalter umschalten, und eine Zählvorrichtung bus Zählen der Anzahl der wischen den Sohwellwerten durchgeführten Integrationen·
2. 2. Xntegrationesummierer nach Anspruch 1, dadurch' gekennseichnet« dass die Schwellwerte in beiden Richtungen Ale gleiche absolute Höhe aufweisen«
3. 3. IntegrationsBummierer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fühletromkreie »um Fühlen der Polarität des au summierenden GieichstromsignaleB und

   »um entsprechenden Umkehren der Zählung vorgesehen ist* 909811/0591

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   4ο IntegrationsSummierer nach Anspruch 3t dadurch gekennzeichnet, dass die Umkehrung der Zählung durch Umschaltung der Zählvorrichtung bewirkbar ist«

   5a Integrationssummierer nach einem der vorhergehenden Ansprüche_t dadurch gekennzeichnet, dass das Gleichstromsignal dem.ersten Foläritätsumkehrschalter über einen zweiten Umkehrschalter zuführt)ar ist, der über den . Fühlstromkreis im Gefolge einer Polaritätsumkehr des Gleichstromsignalee umschaltbar ist»

   6* Integrationssummierer nach einem der vorhergehenden -Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellvrertstromkreis eine Diodenbrücke aufweist» an deren eine Diagonale ein Eingangestromkreie und ein eine Lastimpedana aufweisender Ausgangsetromkreis angeschaltet ist, während die andere Brückendiagonalθ eine Durchbruchdiode aufweist und dass die die Brücke bildenfen Dioden so gepolt sind, dass unabhängig von der Polarität des an der Brücke liegenden Eingangssignalee die Durchbruchdiode nur in Durohbruchriohtung mit Strom beaufeohlagbar isto

   BAD ORiGiNAL

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