DE1466667A1 - Nicht-Schaltung fuer Analogsignale verwendende elektronische Messgeraete - Google Patents

Description

"Nicht-Schaltung für Analogsignale verwendende elektronische Messgeräte"

Französische Priorität vom 23 β Dezember 1964 aus der französi. sehen Patentanmeldung Nr, 999 775

Die Erfindung betrifft eine Nicht-Schaltung für Analogsignale verwendende elektronische Messgeräte zur Feststellung der Nichtübereinstimmung beispielsweise zweier von drei veränderlichen Messgrössen_e Derartige Nicht-Schaltungen werden beispielsweise in Neutronenmessketten eingesetzt.

Eine die Nichtübereinstimmung beispielsweise zweier von drei veränderlichen Messgrössen feststellende Nicht-Schaltung i3t ein elektronischer Stromkreis, der drei gewöhnlich einander

Prop. 3597/DTN

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gleiche Analogsignale empfängt, sie untereinander vergleicht und anzeigt, wenn eines dieser Signale von den beiden anderen abweicht und welches dieses Signal ist« In einem Anwendungsbeispiel können die drei Signale die von Betriebsverstärkern gelieferten Spannungen sein, die der Leistung entsprechen, die durch drei Neutronenketten oder durch Thermokreuze oder durch sonstige Schaltungsorgane gegeben ist; diese Signale werden paarweise bezüglich ihrer Differenz miteinander verglichen. Der φ Wert dieser Differenz (V₁ - V₂) beispielsweise wird auf zwei Schwellwertauslöser gegeben, von denen der eine in üblicher Weise eine feste positive Bezugsspannung und der andere eine negative Bezugsspannung gleichen Werts aufnimmt; der eine oder der andere dieser Auslöser kippt, wenn die Differenz V₁ - V₂ im Absolutwert den Wert der zuvor erwähnten, als Schwellwertspannung wirkenden Bezugespannung übersohreitet_e Bei der hier in Betracht gezogenen Annahme, dass dies sich dreimal wiederholt, werden die drei Signale paarweise verglichen, und ein logischer Stromkreis stellt die gegebenenfalls auftretende Differenz zwischen der einen der Spannungen mit den beiden anderen Spannungen feste

Im Betrieb einer solchen soeben beschriebenen üblichen Nicht-Schaltung ist die Abstands- oder Schwellwertspannung, oberhalb deren die Auslöser kippen, fest· Die Arbeitsweise dieser bekannten Schaltungen weist einen um so schwerwiegenderen Nachteil auf, als der Wert der zu vergleichenden Signale sich in weiten Grenzen ändert. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die zu vergleichenden Signale Spannungen sind, die der Leistung ent-

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sprechen, die von Neutronenketten geliefert wird und die man zu messen wünschtf es kann nämlich notwendig sein, Messungen so« wohl bei der Leistung von P Megawatt oder bei der Leistung von P/10 Megawatt oder sogar unter diesem Wert durchzuführen Zur Vornahme richtiger Messungen ist es daher nötig, die Betriebsverstärker hinsichtlich der verschiedenen Werte ihrer Gegenkopplungswiderstände umzuschalten, um ihre Verstärkungsgrade zu erhöhen; dies führt zu häufigen Nichtübereinstimmungen im Zeitpunkt der Umschaltung. Wenn nämlich Av der konstante Abstand oder Schwellwert zwischen V.. und V₂ ist, der den Auslöser kippen lässt, und Vm der mittlere Pegelwert der drei Signale ist, so ist _iv/Vm um so grosser, je kleiner Vm ist, was bedeutet, dass der relative Abstand sich umgekehrt proportional zur Amplitude des Signals ändert. In einem Zahlenbeispiel sei angenommen, dass für eine auf 100 Megawatt der Neutronenkette zurückzuführende Leistung die empfangenen Signale einen Wert von 10 Volt besitzen} hierbei soll eine feste positive oder negative, an den Auslöser angelegte Schwellwertspannung von beispielsweise 0,5 Volt 5 $> des Werts der Spannung des Signals darstellen. Bei einer an der Leistung von 10 Megawatt ausgeführten Messung beträgt dann der Wert des Signals ohne Bereichsumschaltung des Verstärkers 1 Volt, und die Schwellwertspannung stellt dann 50 % des Werts des Signals dar; da es für die Genauigkeit der Messung notwendig ist, den Verstärkungsbereich zu ändern und in dem hier gewählten Falle auf den niedrigeren Bereich überzugehen, erhält man auf Grund der Verstärkungsgradänderung des Verstärkers ein Signal von 10 Volt, und die Schwellwertspannung wird dann wieder 5 # der Spannung des Signals, Bei einer gleichen zu messenden Leistung geht also der

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Wert der Schwellwertspannung in Prozent gegenüber der Spannung des Signals im Zeitpunkt einer Verstärkungsbereichsänderung von 50 $> auf 5 $> über, was zu häufigen Nichtübereinstimmungen führt. '

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Nicht-Schal« tung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche die vorgenannten Nachteile vermeiden lässt und bei der die an die Schwellwertauslöser angelegte Bezugsschwellwertspannung eine dem Mittelwert der zu vergleichenden veränderlichen Messgrössen proportionale Spannung ist.

Diese Aufgabe ist bei der hier vorgeschlagenen Nicht-Schaltung der einleitend erwähnten Gattung vor allem dadurch gelöst, dass erfindungsgemäss Schwellwertauslöser vorgesehen sind, an denen die angelegte Bezugsschwellwertspannung stets proportional dem Mittelwert der durch Analogsignale dargestellten zu vergleichenden drei Messgrössen ist und die die im Absolutwert gleiche Bezugsschwellwertspannung mit positivem und negativem Vorzeichen empfangen«

Nach einem weiteren Merkmal der erfindungegemässen Schaltung ist der Proportionalitätsfaktor des Absolutwerts der an die Auslöser angelegten Schwellwertspannungen in bezug auf den Mittelwert der zu vergleichenden Signale Widerstandselementen wie Spannungsteilern entnehmbar, an deren Klemmen diese im Absolutwert gleichen Mittelwerte mit jedoch entgegengesetztem Vorzeichen anzulegen sind·

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In der Zeichnung ist eine Nicht-Schaltung der erfindungs- . gemäss vorgeschlagenen Art in einer beispielsweise gewählten Ausführungsform im Schaltbild veranschaulicht. Diese die Nichtübereinstimmung zweier von drei veränderlichen Messgrössen feststellende Nicht-Schaltung ist in die Messchal^ung dreier zu vergleichender Messketten eingesetzt· An den Eingangsklemmen A, B und C der Schaltung werden drei Signale V₁, V₂ und V, empfangen, die der Leistung entsprechen, die von den drei nicht dargestellten Ketten geliefert wird. Diese Signale werden paarweise bezug- (I lieh ihrer Differenz miteinander verglichen. Zur Vereinfachung des dargestellten Schaltbildes ist nur der Schaltungsteil S. der Schaltung zum Vergleich der Signale V₁ und Vp wiedergegeben; selbstverständlich wiederholt sich der gleiche Schaltungsteil insgesamt dreimal, d.h. an den Anschlüssen E₂ und E, sind gleiche Schaltungen wie der Schaltungsteil E.. vorgesehen. Das Signal V₁ und das Signal -V₂, von denen letzteres aus dem Signal V₂ am Ausgang eines Betriebsverstärkers 1 erhalten wird, werden an den Eingang des Betriebsverstärkers 2 angelegt, der am Ausgang ein Signal mit dem Wert V- - V₂ abgibt. Dieses Differenzsignal wird auf die beiden Schwellwertauslöser 3 und 4 gegeben, die jeweils eine Bezugsschwellwertspannung gleichen Absolutwerts, jedoch mit umgekehrtem Vorzeichen (i -Jv) aufnehmen. Wenn der Wert der Spannungsdifferenz V- - Vg im Absolutwert den Wert dieser Sohwellwertupannung übersteigt, so kippt der eine oder andere dieser Schwellwertauslöser 3 und 4· Wie bereits zuvor angedeutet wurde, sind die zum Vergleich der Spannungedifferenzen V» - V- und V₂ - V, vorgesehenen Schaltungen ebenso aufgebaut, und ein Logikatromkreis 5 empfängt die von den Auslösern herkommenden Signale

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und stellt den eventuellen Fehler fest.

Bei den bisher üblichen Schaltungen sind die Schwellwertspannungen <Λν im Absolutwert fest, was - wie bereits angedeutet wurde - einen schweren Mangel aufweist, wenn die Werte der Signale V₁, Vp und V, sich in grossen Grenzen ändern, was bei der Messung der Leistungen von Reaktoren der Fall ist, bei denen die. zu messende Leistung sich beispielsweise um einige Megawatt bis zu mehr als 100 Megawatt ändern kann«

Bei der erfindungsgemäss vorgeschlagenen Schaltung ist die Bezugsschwellwertspannung Λν nicht mehr eine feste Spannung, sondern eine dem Mittelwert der drei zu vergleichenden Signale stets proportionale Spannung, was sich gleichungsmässig wie folgt schreiben lässt:

. (V₁ +V₂₊ Vj Uv = k —- - 2-

Da die Spannungen V-., V« und V, einander sehr benachbart liegen, kann man schreiben Sv / kV- / kVm, woraus sich ergibt, dass ^\Vm/Vm = k = const, ist.

k ist der Abstand in Prozent gegenüber Vm, der die Nichtübereinstimmung auslöst} nachstehend soll der Wert dieses Koeffizienten k festgestellt werden· Um zu vorstehendem Ergebnis zu gelangen, werden die drei Signale V₁, V₂ und V, über die Relaisaohaltung 6 und Widerstände R₁, R₂ und R, an einen Betriebsver-

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mm 7 w

stärker 7 gelegt, der an seinem Ausgang im Schaltungsknoten D ein Signal mit dem Wert Vm = (V₁ + V₂ + V₃)/3 liefert. Dieses Signal Vm wird ah die Klemmen einer Spannungsteilerbrücke oder sonstigen Spannungsteiler 8 angelegt, dessen dem Schaltungsknoten D abgewandtes Ende bei 9 geerdet ist. Werden die Werte der Teil« widerstände des Spannungsteilers 8 mit r und r¹ bezeichnet, so ergibt sich am Schaltungspunkt m eine am Schleifkontakt 10 abgenommene Spannung von <Λν » ^Vm = kVm.

Diese Vm stets proportionale Spannung wird als positive Bezugsschwellwertspannung an den Auslöser 3 angelegt· An den Aus»· löser 4 wird die gleiche Spannung, Jedoch mit negativem Vorzeichen angelegt, die von dem Schaltungsknoten D über den Betriebsverstärker 11 mit dem Verstärkungsgrad -1 erhalten wird, der am Ausgang am Schaltungspunkt P eine Spannung -Vm liefert, die ihrerseits an den Eingang eines Spannungsteilers 12 angelegt wird, dessen Teilwiderstandswerte r.. und r¹- die gleichen wie die des Spannungsteilers 8 sind und dessen dem Schaltungspunkt F abgewandtes Ende bei 13 geerdet ist. Der Schleifkontakt 14 nimmt von dem Spannungsteiler 12 eine am Schaltungspunkt H verfügbare

T₁

Spannung ab, die - -— Vm beträgt, die gewöhnlich gleich

T₁ + r ₁

^T Vm = - kVm ist und als negative Bezugsschwellwertspan-

r + r"
nung an die Auslöser 4 angelegt wird. Der Wert der Proportionali-

+ r
tätskonstante k ist somit -

r + r'

Bei der Schaltung der drei Neutronenketten besitzen die drei Auslöser der Nicht-Schaltung, die kippen, wenn die Differenzen

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zwischen den Werten der Signale positiv sind, den Wert der Bezugsschwellwertspannung ^_\.ν, und die drei Auslöser, die kippen, wenn die Differenzen zwischen den Vierten negativ sind, weisen den Wert der Bezugsschwellwertspannung - Λ,ν auf« Unter diesen Bedingungen bleibt der prozentuale Abstand unabhängig der Amplitude Vm dee Mittelwerts der Signale der gleiche„ Es ist daher ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäss vorgeschlagenen Schaltung, dass die Umschaltungen der Bereiche der Verstärker möglich sind, ohne dass bei Übergang auf die niedrigeren Bereiche die Gefahr einer Nichtübereinstimmung besteht.

Bei einer Nichtübereinstimmung an dem Betriebsverstärker 7 schaltet man automatisch den Nicht-Weg durch die Relaisschaltung ab} bei dem vorliegenden Fall, bei dem man annimmt, dass der Weg des Signals V₁ abgeschaltet worden ist, liegt dann am Ausgang dieses Verstärkers ein Signal Vm mit dem Y/ert (V₂ + V~)/2, der von Vp wenig verschieden ist, da Vp und V, fast gleich sind. Dieses Signal wird dann als Bezugssignal an die Auslöser in der Form (JW)¹ ί kV'm gelegt.

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Claims (3)

1. Patentansprüche ι

   fr, Brcpi

   Nicht-Schaltung für Analogsignale verwendende elektronische Messgeräte zur Peststellung der Nichtübereinstimmung "beispielsweise zweier von drei, veränderlichen Messgrössen, dadurch gekennzeichnet, dass Schwellwertauslöser (3, 4) vorgesehen sind, an denen die angelegte Bezugsschwellwertspannung (ziv) stets proportional dem Mittelwert (Vm) der durch Analogsignale dargestellten zu vergleichenden drei Messgrössen (V^₁ V₂, V,) ist und die die im Absolutwert gleiche Bezugsschwell^ wertspannung (+ .Avι -Δν) mit poeitivem und negativem Vorzeichen empfangen«
2. 2. Nicht-Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Proportionalitätsfaktor (k) des Absolutwerts der an die Auslöser (3, 4) angelegten Schwellwertspannungen, (ζλν) in bezug auf den Mittelwert (Vm) der zu vergleichenden Signale (V.., V₂, V,) Uiderstandselementen (r, r¹; r.., r¹..) entnehmbar ist, an deren Klemmen diese im Absolutwert gleichen Mittelwerte (Vm) mit jedoch entgegengesetztem Vorzeichen anzulegen sind«
3. 3. Nicht-Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

   dass sie in einer Neutronenmesskette liegt.

   4· Uicht-Schaltung nach Schaltung 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet^

   dass die V/iderstandselemente (r, r·} r.., rO aus Spannungsteilern (8; 12) bestehen.

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