DE1591963A1

DE1591963A1 - Elektronische Mess- und Multplikationsvorrichtung

Info

Publication number: DE1591963A1
Application number: DE19671591963
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Jakob De Vries
Original assignee: Landis and Gyr AG
Current assignee: Landis and Gyr AG
Priority date: 1967-09-14
Filing date: 1967-10-02
Publication date: 1970-08-06
Also published as: NL6808637A; BE718938A; SE342919B; NO126099B; NL145114B; US3602843A; CH462953A; FR1581124A; DK136742B; GB1186132A; DE1591963B2; DK136742C; JPS4823012B1; AT278171B; DE1591963C3

Description

Pall 1421

. p'i to η Wi π ν a U ^lo2

. In j·* '·'■ =·'■' --hulze

jo,*« 3.r^ 14 1591963

LANDIS & GYR. AO., ZUG (Schweiz)

Elektronische Mess- und Multiplikationsvorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektronische Mess- und

Multiplikationsvorrichtung, vorzugsweise für elektrische Leistung

i in einem Elektrizitätszähler.

Die elektrische Leistung N eines Wechselstromes kann bekannt-

ι >

lieh aus der folgenden Formel berechnet werden:

N - I U. ooa

FP/mte/i.9.67 009832/^492 W original' ./,■

wobei I den Spitzenstrom, U die Spitzenspannung und φ die Phasenverschiebung bedeuten. - .

Diese Formel gilt aber nur für harmonische Schwingungen mit also nur einer einzigen Frequenz.

Bei der geforderten Berücksichtigung allfälliger Oberwellen muss jeweils die Momentanleistung U*I gebildet werden, wobei U die Momentanspannung und I die Momentanstromstärke bedeuten. Die Momentanleistung kann während einer Periode auch negativ werden. Die Energie erhält man durch zeitliche Intergration der Momentanleistungen, wobei die negativen Leistungsanteile U*I subtrahiert werden müssen. Bei der Multiplikation muss deshalb das richtige Vorzeichen entstehen.

Es sind Multiplikations-Schaltungen bekannt, welche nur den Absolutbetrag der Leistung ergeben, so dass das Vorzeichen von Strom und Spannung mit Hilfe zusätzlicher Schwellenschalter ermittelt und daraus das Vorzeichen des Produktes mit einer besonderen Logikschaltung bestimmt werden muss. Diese Schaltungen sind entsprechend aufwendig.

Es ist weiterhin bekannt, dass beispielsweise die Qenauigkeitsforderungen beim Elektrizitäts-Zähler im Kleinlastgebiet bedeutend grosser als z.B. bei Messinstrumenten der Klasse 1

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sind, wo der Fehler auf den Skalenendwert bezogen ist. Beim Zähler muss der relative Fehler, bezogen auf den momentanen Sollwert, bis ca. 5# Strom unterhalb 1-2# liegen; d.h. die Genauigkeit muss bei 5$ ca. 20 mal grosser sein als bei einem Instrument der Klasse 1, und zwar sollen diese Verhältnisse während ca. 20 Jahren konstant bleiben.

Die im vorstehenden aufgeführten, sehr scharfen Genauigkeitsbedingungen, die an eine elektronische Messvorrichtung für elektrische Leistung gestellt werden, sind mit den bekannten Mitteln nur schwer einzuhalten. Insbesondere haben die bekannten Einrichtungen den Nachteil, dass sie durch Verwendung von Halbleiter-Bauelementen mit zeitlich inkonstanten sowie temperaturabhängigen Kennlinien zur Multiplikation die gewünschten Genauigkeitsbedingungen nicht erfüllen. Dies gilt z.B. bei der Anwendung von Hallgeneratoren, ferner bei der Bildung des Produktes χ · y nach der Beziehung

log χ · y = log χ + log y,

wo logarithmische Kennlinien von Halbleiterelementen eingesetzt werden. Bei der Bestimmung des Produktes xy aus der Be-Ziehung 4 χ · y = (x+y) -(x-y) sind quadratische Kennlinien von HaIbleiteranordnungen notwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die erwähnten Nachteile zu vermeiden und eine elektronische Messvorrichtung für

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elektrische Leistung zu schaffen, die bei" geringem technischen Aufwand eine hohe gleichbleibende Messgenauigkeit gewährleistet und die während eines langen Zeitraumes wartungsfrei arbeitet.

Erfindungsgemäss wird die gestellte Aufgabe bei einer elektronischen Mess- und Multiplikationsvorrichtung nach dem Prinzip eines Mark-Space-Amplituden-Modulations-Multiplikators, vorzugsweise für elektrische Leistung in einem Elektrizitätszähler, dadurch gelöst, dass ein zur Mark-Space-Modulation erforderlicher Multivibrator als emittergekoppelter astabiler Transistor-Multivibrator ausgebildet ist, dem zwei gesonderte, Stromquellen zugeordnet sind, die aus je einem Transtistbi¹ bestehen, dessen Kollektor zum Emitter des jeweiligen Transistors des Multivibrators führt und dessen Emitter über einen Widerstand an eine positive Batteriespannung gelegt ist, wobei die Basen der beiden Transistoren mit den beiden Enden der Sekundärwicklung eines Spannungswandlers verbunden sind und die Mittelanzapfung dieser Sekundärwicklung an einer konstanten Bezugsspannungsquelle liegt, und dass ferner der Amplituden-Modulator aus zwei im Sekundärkreis eines Stromwandlers liegenden elektronischen Schaltern mit proportionaler Spannungs-Strommkennlinie besteht.

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_ 5 —

Als zweckmässige Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes ist weiter vorgesehen, dass die Bezugsspannungsquelle nicht direkt an der Mittelanzapfung der Sekundärwicklung des Spannungswandlers liegt, sondern dass ein Emitterfolger dazwischengeschaltet und dazu bestimmt ist« mit seiner Basis» Emitterspannung die Basis-Emitterspannungen der Transistoren der beiden Stromquellen sowie deren Aenderungen infolge von Temperatureinflüssen zu kompensieren.

Die Anwendung der Impulsdauer-Impulspause-Impulsamplituden-Modulation (mark-space-amplitude-modulation) zum Multiplizieren zweier Grossen, beispielsweise der Stromstärke und der Spannung eines elektrischen Stromes, ist bereits bekannt· Bei den bekannten Schaltungsanordnungen besteht der Mark-Spaoe-Modulator jedoch im wesentlichen aus einem symmetrischen emittergekoppelten astabilen Multivibrator, wobei die Emitterströme mittels eines Differentialverstärkera erzeugt werden, wobei zur Linearisierung eine'Rückkopplung verwendet wird, was gegenüber der Anordnung nach der Erfindung einen gröaseren Aufwand bedeutet.Die erfindungsgemäss vorgesehene Erzeugung der Emitterströme durch als Stromquellen geschaltete Transistoren hat den Vorteil, dass Nichtlinearltäten auf ein-

fächere Weise kompensiert werden* können.

Eine bekannte Schaltung eines dem Mark-Space-Modulator nach-• geschalteten Amplituden-Modulators wird nun mit Vorteil da-

hingehend abgewandelt, dass die erforderlichen elektronischen Schalter durch zwei PeId-Effekt-Transistoren gebildet sind, die für die Genauigkeit der Messung des Produkts, insbesondere von Spannungs- und Stromwert bei kleinen Strömen, einen ausschlaggebenden Einfluss haben. Die Vorteile dieser neuen Schaltungsart bestehen darin, dass diese Feld-Effekt-Transistoren im leitenden Zustand einen rein ohmischen Restwiderstand, also eine proportionale Spannungs- Stromkennlinie aufweisen und ausserdem für beide Polaritäten gleich durchlässig sind. Die beschrieben Schaltung wird für viele Anwendungsfälle besonders einfach, wenn gemäss einer bevorzugten Ausführungsform ein komplementäres Paar dieser Feld-Effekt-Transistoren verwendet wird, weil deren Torspannungen stets in Phase sind und infolgedessen auf eine Umkehrstufe verzichtet werden kann.

Fehlspannungen, die infolge nicht idealer Ansteuerungen von Schaltvorgängen der Feld-Effekt-Transistoren entstehen, werden bei richtiger Auswahl der Transistoren symmetrisch und verschwinden bei einer gemäss der Schaltung nach der Erfindung anschliessenden Filterung vollends, woduroh Fehler selbsttätig weitgehend ausgeschaltet sind.

Ein weiterer beim Erfindungsgegenstand massgebender Vorteil besteht darin, dass die Phasenfehler für Strom und Spannung duroh geeignete Dimensionierung und gegenseitige Abstimmung des Strom- und Spannungswandlers gleich gross gemacht werden können,

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so dass der resultierende Fehler der Phase für Strom und Spannung gleich Null wird.

Zur Abstimmung der beiden Wandler aufeinander ist gemäss einer besonderen Ausbildung des Erfindungsgegenstandes ein Vorwiderstand in den Primärkreis des Spannungswandlers gelegt, durch dessen Einstellung bzw. Aenderung der Phasenfehler des Spannungswandlers dem Stromwandler angepasst werden kann·

Anhand einiger in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele wird der Erfindungsgegenstand, nachstehend näher erläutert« -■

Ee zeigen: Fig« 1
Fig. 2
Fig. .3

Fig. 5

ein Diagramm,
ein Blockschema,

ein Schaltbild eines bekannten asymmetrischen emittergekoppelten Multivibrators, der in dem Schaltungsaufbau gemäss der Erfindung zur Anwendung kommt, ein Diagramm der Betriebsphasen des Multivibrators gemäss der Fig. 3» ein Qesamtschaltbild.

In der Fig. 1 ist ein Verfahren schematisch dargestellt, das die Bildung des Produkts einer Spannung mit dem zugehörigen Strom gestattet, und zwar in der Weise, dass am Ausgang der Schaltung eine Spannung entsteht, welche ein Mass für den

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durch die Spannung und den Strom bestimmten Leistungsfluss darstellt.

' Durch einen später zu beschreibenden Modulationsgenerator wird eine in der Pig. 1 dargestellte symmetrische Rechteck-Impulsfolge erzeugt, bei der also die Impulsdauer und die Pausendauer jeweils gleich der halben Periode -gT sind, wobei mit T die Periode bezeichnet ist. Verändert man durch entsprechende Einstellung der Modulationsvorrichtung die Impulsdauer um einen zu der einen Messgrösse U. proportionalen Betrag tb - ^AJ., wobei U. beispielsweise eine Gleich- oder Wechselspannung sein kann, und ordnet man entsprechend die Amplituden der Impulsfolge während dieser vergrösserten Impulsdauer iT + k^U. = T der positiven zweiten Messgrösse

ι ι a

+kpUp zu, wobei die Grosse Up ebenfalls eine Gleich- oder eine Wechselspannung sein kann und k. und kp Proportionalitätskonstanten sind; und ordnet man weiterhin die Amplitude während der Pausenzeit T-T = T, der negativen zweiten Messgrösse -kpU„ zu, so ist der Spannungsmittelwert U , gemittelt über die

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Periode T, gleich der Differenz der Spannungs-Zeit-Flächen F. und Fp, dividiert durch die Periodendauer T.

Infolgedessen ist

U_m = ^F1 " ^F2 = ^k2^U2 i( hT + k.U.) - i T-

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Da die Faktoren 2 k k_? Proportionalitätskonstanten bedeuten und im Nenner die Periode T steht, die ebenfalls als konstant vorausgesetzt wird, ist somit der Spannungsmittelwert U proportional dem gesuchten Produkt U^ · \J_Q.

Beispielsweise kann nun U. proportional der Netzspannung und Up proportional dem Netzstrom sein oder umgekehrt. Bei Wechselstrom muss die Periodendauer T allerdings klein sein gegenüber der Netzperiode von 20 ms oder den Perioden der noch ins Gewicht fallenden Oberwellen. Gemäss dem Ausführungsbeispiel für Netzfrequenz ist vorgesehen, dass die Periode T zwischen 0,1 ms und 1 ms entsprechend einer Frequenz der Modulationsimpulse zwischen 1 und 10 kHz ist. Das beschriebene, bekannte Verfahren heisst im amerikanischen Sprachgebrauch Mark-Space-Amplituden-Modulations-Multiplikation.

In Fig. 2 ist ein Blockschaltbild dieser Multiplikationsmethode dargestellt.

Zur Produktbildung von Strom und Spannung wird einem Mark-Space-Modulator 1 die eine Messgrösse, insbesondere die Spannung U, als Einzelmesswert und einem über einen Verstärker 2 mit dem Mark-Space-Modulator verbundenen Amplituden-Modulator 3 die andere Messgrösse, insbesondere der Strom I, als Einzelmesewert zugeführt. In den Ausgang des Amplituden- Modulators 2 ist ein Filter 4 geschaltet, welches den Mittelwert der Leistung über die Periode T der Impulsfrequenz bei

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Gleichstrom,und bei Wechselstrom gleichzeitig über die Periode des Wechselstromes,bildet.

Der Mark-Space-Modulator 1 gibt eine Impulsspannung ab, deren ¹¹ Mark-Space "-Verhältnis, d.h. das Verhältnis von Differenz zu Summe von Impulsbreite und Impulspause mit dem Spannungswert IL· moduliert ist, wobei nach der Pig. 1 gilt

^Ta -

T + T, T
a b

Im Amplituden-Modulator 2 wird die ^M Mark-Space ''-modulierte Impulsfolge entsprechend dem Strom I in der Amplitude moduliert, wobei das Vorzeichen der Amplitude im Takt der Dauer der Mark-Space-Hechteck-Impuls-Spannung während der Dauer der Impulse positiv und während der Pausen negativ gesteuert wird.

In Fig. 3 ist das Schaltschema des für den vorliegenden Anwendungszweck vorgesehenen asymmetrischen emittergekoppelten astabilen Transistormultivibrators im Mark-Space-Modulator dargestellt. Mit T^. und T₂ sind die beiden Transistoren bezeichnet. Ι«, und I_cj, bedeuten zwei Ströme, die aus entspreohenden Stromquellen fliessen, und zwar abwechselnd durch je einen der Transistoren T- oder Tp·

Ist beispielsweise der Transistor T^ leitend und der Transistor

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BADORlGlNAt

T₀ gesperrt, so fliesst der Strom I , durch den Transistor T, und den Widerstand d ;:ur Spannungsquelle -E , Der Strom I_i,

F₁ g C4

fliesst über· einen Kondensator C ebenfalls durch den Transistor T^ und lädt hierbei den Kondensator C, auf. Durch den Aufladevorgang des Kondensators C, verändert sich jedoch die Emittervorspannung des Transistors T„ in dem Sinne, lass dieser plötzlich leitet und gleichzeitig der Transistor T, gesperrt wird. Infolgedessen fliesst nunmehr der Strom I₁, durch den Transistor T₉ über den Widerstand R zur Spannungsquelle -U . Gleichzeitig fliesst der Strom I_n., durch den Kondensator C₁ ebenfalls über den Transistor T₀ und den Widerstand R zur negativen Spannungsquelle -U_R, wobei er' den Kondensator C, im entgegengesetzten Sinne auflädt. Sobald die Spannung am Emitter, des Transistors T, grosser als Null werden will, beginnt T, plötzlich leitend ?,u werden und T_? sperrt ebenso schnell, so dass der Schwingzyklus neu beginnen kann.

Je nach Bemessung" der Widerstände, insbesondere des Widerstandes R , sowie der Emitterströme und der Emitter-ßasis-E

Spannungen, lässt sich der Ladezyklus des Kondensators C, in geeigneter Weise festlegen bzw', verändern.

In der Fig. .4 ist ein Zeitdiagramm der Spannungen IL,-, und U an den Emittern der Transistoren T, und T₂ (Fig.^) gegen Erde während eines solchen Ladezyklus dargestellt. Die Differenz der beiden Spannungen U und U„_o ergibt die Spannung über dem Kondensator C,. Dabei bedeuten 1„ = !„-,. + I^j, und ^a, =

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— J '? -

I₁ / I , (bzw. Oo ="1"λ.ο / 1"ΐ?ο) ^den Stromverstärkungsfaktor des Transistors T₁ bzw. T₀ wobei I„_n (bzw. I„_o) die ent-

X c. ÜX ac.

sprechenden Emitterströme und 1^, bzw. I _? die Kollektorströme der Transistoren T₁ bzw. !'bezeichnen.

Bedeutet t die Zeit, während welcher der Transistor T, leitend, und t„ die Zeit, während welcher der -Transistor T„ leitend ist, so gilt für diese Zeiten nach der Fig. 4:

t-, ■= ^(]E ^Rg ". ^{2 U}T

^wennai ^=α2 ^β ^λ ^{Und U}EB1

Für tp gilt Entsprecherides

t,

Aus den beiden letzten Beziehungen für t.. und t_? folgt:

^IC4 "

^{+ I}C4

Gemäss den vorstehenden Formeln für die Ladezeiten des Kondensators C₁ ergibt sich als Grundfrequenz f für den Multix a

. vibrator, wenn die beiden Ströme I , und I^ einander gleich sind, was der Fall sein soll, wenn sie noch nicht moduliert sind:

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BADORlGlNAt

f_a - 1 , ^ «

dt .χ, α, J₁ 4 R C₁

'/■••^ηα I_R »ü™.
B g α,Β

Dor emittergekoppelte Multivibrator kann als Mark-Spaee-. "•iodulator verwendet worden, wenn der eine Strom I_n-. durch die Spannung U folgendermassen beeinflusst wird, wobei U

• ο

il:\-'. Konstante Eezu/.sr,;' -jinung sei:

¹J-U o

Λ andere Strom "1,.,., h'u.-; die Form:

J +U

VjH'',7A. man diese foeidon !'ormeln in die vorstehende Verhältnis* gleichung (Seite- 1:^) ';J.n,- ;;o ergibt sich:

~ S ■« υ

Dan Mark-fJpaoe-Verhällrii;; ist acrnlt, wie für Fig. 1 vorausgesetzt wurde, proportional U.

Anhand der Fig. ί> wird im folgenden dargelegt, wie die Bezlohurigen

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ν-ν υ + υ

ίΐ R

sohaltungsmässig rea.i.U.iert werden können.

Die mit Λ, 2, 3 und 4 bezeichneten Teile des Schaltbildes entsprechen denjenigen des Blockschemas der Fig. 2.

Im Schaltungsteil 1 sind mit T. und Tp zwei Transistoren bez.eiohnetj die mit dem Kondensator C. den bereits in Fig* 3 beschriebenen as tab ilen -aniittergekoppelten Multivibrator bilden .

Zwei Ohm' iiclie Widerstände R wid R , welche in Serie zwischen der negativen Betrι··!'Γ;:^:·ρΒ.;ιηυηβ(-)ηηα Nullpotential liegen^ bilden einen Spannung.?'"oiler aur Festlegung der-Speisespannung -E für den Multivibrator. T-, und ^!l\ bedeuten awei Tr.msistorftn, deren Emitter tio-u· ?,wei Widerstände A., und R^ an α ine positive Spannunßfiqu--; L Le angeschlossen sind und deren Kollektoren mit den ontriproahenden Emittern ler beidün Tranöistoren T und T₀ dec J¹IuItIvi'nratora verbunden, sind. 15in Spannungswandler 5 liefert tii -> .Spannung 2U In einer für die Schaltung angepassten Grosso uni dient gleichseitig aur gaIvanisοhon Trennung vom Nota,

Mit H i«t ein veraU'lerbaror Widerstand bezeichnet, d->r zuv Anpassung des Phafjoui'nhlors dos Spannungswandiei's an den

4#
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Phasenfehler des Strorrwandlers dient. Er ist in Serie mit der Primärwicklung lies S^annungswandlers 5 geschaltet.

Eine Be2ugßspannung U ist durch eine. Zener-Diode D. festgelegt, Vielehe in Reihe mit dem Vorwiderstand R~ zwischen der + Batteriespannung und. dem Mullpotential liegt. Parallel zur Zenerdiode ü„ ist in Reihe mit einem Pestwiderstand Rn ein veränderbares, fein einstellbares Potentiometer P. geschaltet, um das Bezugst-otential U korrigieren und einstellen ζυ. können.

Der Abgriff des Potentiometers ?. ist mit der Basis des Transistors T₁- eines Emitterfolgers verbunden, dessen Kollektor über einen Widerstand R an die positive Batteriespannung· + geschaltet let, und dessen Emitter einerseits über einen Widerstand R,- an Potential "Mull" liegt und andererselts -mltder Mittelanzapfung des Spannungswandlers 5 verbunden ist, wobei die Basis-Emitterspannung U™,- des ■Emitterfolgers T_t: die Emitter-Basis-Spannungen U„ -. bsw. ü der Transistoren T₇ und IV kompensiert. Ueber dem Widerstand ' R-,'entsteht nämlich folgende-Spannung

°B3 " ^Uo + ^UBE5 - ^U -

oder I₇ ^ n_y · Ό" , wenn U„_.^ = U_x,-,- (Kompensation)

or, --= St rom verstärkungsfaktor

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BAD

¹EV

- .16 -

Der Index C bezeichnet hier den Kollektorstrom.

Ehprmo eilt· IJ , = -TI . + TJ + U

oder I_nll « ou_f ο , wenn U_17nJ, = U_n-,_K (Kompensation)

R₄

und aj, - Ipj, /

Mit R-, ss R₄ = R und α, = or_₄ sind die oben an die Schaltung gestellten Bedingungen erfüllt.

Da die Widerstände R, und R₄ die Genauigkeit des Multiplikators beeinflussen, ist es zweckmässig, mindestens diese als temperaturunempfindliche Präzisionswiderstände, beispielsweise als Metallfilmwiderstände, auszubilden.

Der Teil 2 stellt einen Spannungsverstärker dar, durch den die vom Mark-Space-Modulator erregte Impuls-Ausgangsspannung U^- über Rj- auf eine zur Ansteuerung der im folgenden noch zu beschreibenden elektronischen Schalter To, T_Q des Amplitudenmodulators 3 erforderliche Grosse gebracht wird. Die Eingangs-Stufe des Verstärkers 2 besteht aus dem Transistor T/- mit dem Kollektorwiderstand R.. und dem Emitterwiderstand R^₂* ^Den Ausgang des Verstärkers 2 bildet ein Emitterfolger mit dem Transistor T,-und dein fimitterwiderstand R.,,so dass die Ausgangsimpedanz genügend klein ist.

BAD ORIGINAL -/·

00 9832/QA 92. _ ..,..,■

- 17 - "Ζ

Der Amplitudenmodulator 3 weist Netzwerke mit je einem Kondensator C„, einem Wider-stand R.j, und einer Diode D_? bzw. C-y R.(-. D^ auf,- von denen die Diode D₂ bzw. D, als Niveau-Diode wirkt, um die verstärkte Impulsspannung auf das richtige Spannungsniveau gegenüber dem Potential "Null" zu bringen. Diese Niveauregulierung ist erforderlich, weil die beiden Schalter To und T_q mit proportionaler Spannungs-Strom-Kennlinieals zueinander komplementäre Feld-Effekt-Transistoren ausgebildet sind. Diese Niveauregulierung wirkt folgenderrnassen: Für den Feld-Effekt «-Transistor T_Q mit p-Kanal ist die Steuerspannung entweder Null oder positiv? für den Feld-Effekt-Transistor To mit η-Kanal ist die Gitterspannung entweder Null oder-^negativ. Die gleich gro-ssen Widerstände R.g und R^₇ bil~ den die Belastung eines Stromwandlers 6j die infolge des durch diese beiden Widerstände fliessenden Stroms entstehenden Spannungen Up' rasp, \)_r " sind die die Amplitude modulierenden Spannungen,

Zwischen den Wicklungsenden des Stromwandler*- 6 und. dem Null« potenzial sind aln ol-ektrQQ-isehe Söhalter die Feldeffekt'

Tg (gJi. vom Typ χι), und T^ (z,B* vom Typ p) ge* et, welche van f]en öteuerspannungen das Mark-'Space« r/l0d!Jil.%t0r-s im Q^gentakt geöffnet und geachlossan werden, so dasfj der Strom In 4er Last R.o abwechselnd durch Tp und durcji

T_n fliennt» Die Ausgang ^spannung; ü wird am VerbincJungspunkt } ft

4er beiden gleichgroßsen Widorständo R,ß und R.« gegen Null= potential abgeriornmen. 4 1st ein Tiefpassfilter und kann bei-«

A et-(Pk β-«.-.^ / ft* Ä »."

BAD ORIGINAL

- ■ - ■ i8 -

spielsweise aus einer Selbstinduktion L und einer Kapazität C₂, bestehen und dient zur Bildung des Spannungsmittelwertes U

Ein Widerstand R.o stellt eine Bürde dar* an welcher schliesslich die der mit der beschriebenen Anordnung gemessenen elektrischen Leistung proportionale Spannung ü abfällt.

m. m- -« #» «V *»■ 4 Λ 4 ** Λ

BAD ORlGiWAL

Claims

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PATEN TANSP R UECHE

1. » Elektronische Mess- und Multiplikationsvorrichtung nach dem Prinzip eines Mark-Space-Amplituden-Modulations-Multiplikators, vorzugsweise für elektrische Leistung in einem Elektrizitätszähler, dadurch gekennzeichnet, dass ein zur Mark-Space-Modulation erforderlicher Multivibrator als emittergekoppelter astabiler Transistor-Multivibrator (T., T„, C.) ausgebildet ist, dem-zwei gesonderte Stromquellen (I .,, l_n)L) zugeordnet sind, die aus je einem Transistor (T.,, Tu) bestehen, dessen Kollektor zum Emitter des jeweiligen Transistors (T. resp. T_?) des Multivibrators (T., T_?, C.) führt und dessen Emitter über einen Widerstand (R, resp. R₂,) an eine positive Batteriespannung (+) gelegt ist, wobei die Basen der beiden Transistoren (Τ-,, T₂.) mit den beiden Enden der Sekundärwicklung eines Span- . nungswandlers (5) verbunden sind und die Mittelanzapfung dieser Sekundärwicklung an einer konstanten Bezugsspannungsquelle (U ) liegt, und dass ferner der Amplituden-Modulator (3) aus zwei im

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Sekundärkreis eines Stromwandlers (6) liegenden elektronischen Schaltern (To, T_Q) mit proportionaler Spannungs-Stromkennlinie besteht. .

2. Elektronische Mess- und Multiplikationsvorrichtung nach Anspruch Λ, dadurch gekennzeichnet, dass zwecks Stabilisierung der Bezugsspannung (U ) für die Stromquellen (T^, R,/ T₂,, - R₂.) eine temperaturkompensierte Zener-Diode (D.) einerseits an eine positive Spannungsquelle (+) und andererseits"über einen Widerstand (R_Q) an ein Null-Potential (θ) geschaltet ist.

J. Elektronische Mess- und Multiplikationsvorrichtung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwecks zusätzlicher Feineinregu¹.ierung der durch die Zenerdiode (D.) festgelegten Bezugsppannung und zur Justierung der Messkonstanten ein feineinstellbares Potentiometer (P^) parallel zur Zenerdiode (D.) gelegt, ist.

k. Elektronische Mess- und Multiplikat-ionsvorrichtung nach Ansprüchen 1 bis J, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgriff des Potentiometers (P,.) mit der Basis eines Emitterfolgers (T,-) verbunden ist, dessen Kollektor über einen Widerstand R₇ an die positive .Batteriespannung (+.)- geschaltet ist, und dessen Emitter einerseits über einen Widerstand (R^) am Nullpotential (θ) liegt und andererseits mit der Mittelanzapfung des Spannungswandlers (5) verbunden ist, wobei die Basis-Etnitterspan-

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nung (^σ _ΒΞκ")' ^es Emitterfolger (T₁-.). die Emitter-Basis-Spannungen (Ugg,) resp.(U_EB^) der Transistoren- (T_, T₂.) kompensiert. .

5» ·.Elektronische Mesa- und Multiplikationsvorrichtung nach' · Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die ohmischen Vorwiderstände (R,, .R₂,-) als temperaturunempfindliche Präzisions-¥iderstände ausgebildet sind.

6, Elektronische Mess- und MUltiplikationsvorrichtung nach Anspruch 1 ,dadurch gekennzeichnet, dass der Multivibrator unsymmetrisch ausgebildet ist.

7. Elektronische Mess- und Multiplikationsvorrichtung nach Anspruch ι ,dadurch gekenhaeichnet,- dass die Sekundärwicklung des Stromwandler::) (6) mit zwei gleichen, in Serie geschalteten Widerständen (H.,-, ^;ίιγ) belastet ist, wobei zwischen das eine WicklungsendQ und Potential Null ein erster Transistor (To) und zwischen das andere Wicklungsende und Potential Null ein zu diesem komplementärer s.istor (T_q) geschaltet ist.

8_Λ Elektronische Mess- undi MultiplikationsV^rrichtung 1i and· J,. dadurch gekeniizeiciinet, dass d;i@ die

des Strornwawilers (6) belastenden i₁^) feeJOperaturunabhänige Fra^

BADORiGINAL

9· Elektronische Mess- und MuItiplikätionsvorrichtung nach Anspruch 1idadurch gekennzeichnet, dass in den Ausgang üev
Schaltung ein Filter (L, O₁,) geschaltet ist.

10. Elektronische Mess- und Multiplikationsvorrichtung nach Anspruch 1 ,dadurch gekennzeichnet, dass zwecks Abstimmung der Phasenverschiebungen der beiden vorgesehenen Wandler (5, 6)
aufeinander in den Primärkreis des Spannungswandlers (5) ein veränderbarer Vorwiderstand (R ) gelegt ist.

11. Elektronische Mess- und Multiplikationsvorrichtung nach Anspruch 1 bis 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der ganzen Schaltung pnp - und npn - Transistoren sowie die Polaritäten der Batteriespannungen und der Zenerdiode D, vertauscht sind.

1,9.67/FP/mts

BAD ORIGlNiAt

Leersei te