DE1616374C - Arrangement for measuring range switching with a digital voltmeter - Google Patents
Arrangement for measuring range switching with a digital voltmeterInfo
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Description
1 21 2
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur und daß eine Einrichtung zur wahlweisen. ÄnderungThe invention relates to an arrangement for and that a device for optional. modification
Meßbereichumschaltung bei einem digitalen Span- der dem Impulszähler zugeführten Impulsfolgefre-Measuring range switchover with a digital span-
nungsmesser mit einer Integriereinrichtung, der unter quenz den in' die Dividieranordnung eingeführtenvoltage meter with an integrating device, which is introduced in 'the dividing arrangement under sequence
der Steuerung einer Steuerschaltung zu Beginn, des Divisor ändert.the control of a control circuit at the beginning, the divisor changes.
Meßvorganges während eines durch das Auftreten 5 Zur Meßbereichumschaltung kann die Dividiereiner vorgegebenen Anzahl von Taktimpulsen eines anordnung von der Steuerschaltung derart beeinflußt Taktimpulsgebers vorbestimmten Abtastintervalls die werden, daß die.Impulsfolgefrequenz bei anliegender analoge Eingangsspannung zugeführt wird, worauf Eingangsspannung, also beim Spannungsanstieg am die Ausgangsspannung der Integriereinrichtung aus- Ausgang der Integriereinrichtung und bei anliegender gehend von einem Bezugswert ansteigt, und der an- io Vergleichsspannung, also bei abfallender Ausgangs-, schließend während eines Meßintervalls eine von einer spannung, verschieden ist. Wenn man also das Ver-Vergleichsspannungsquelle stammende Vergleichsspan- hältnis der Impulsfolgefrequenz beim Anstieg und nung derart zugeführt wird, daß die Ausgangsspan- beim Abfall ändert, dann wird auch der Meßbereich nung der Integriereinrichtung abfällt, und mit einem geändert.Measuring process during a due to the occurrence 5 To switch over the measuring range, the dividing unit can be used predetermined number of clock pulses of an arrangement influenced by the control circuit in this way Clock pulse generator predetermined sampling interval which will be that die.Impulssequenzfrequenz when applied analog input voltage is supplied, whereupon input voltage, i.e. when the voltage rises on the output voltage of the integrating device out- output of the integrating device and when applied starting from a reference value increases, and the an- io comparison voltage, i.e. with decreasing output, finally during a measuring interval one of a voltage is different. So if you look at the comparison voltage source originating comparison voltage of the pulse repetition frequency with the rise and voltage is supplied in such a way that the output voltage changes when it falls, then the measuring range voltage of the integrator drops, and changed with one.
Impulszähler, der mit dem Beginn des Spannungs- 15 Vorzugsweise wird die Impulsfolgefrequenz währendPulse counter, which with the beginning of the voltage 15 Preferably, the pulse repetition frequency is during
abfalls an der Integriereinrichtung die vom Taktim- des Anstiegintervalls vermindert. ~ 'decrease at the integrating device which is reduced by the clock pulse of the increase interval. ~ '
pulsgeber stammenden Taktimpulse so lange zählt, Die Änderung der dem Zähler zugeführten Impuls-pulse generator counts as long as the change in the pulse supplied to the counter
bis beim Abfall der Spannung auf den Bezugswert folgefrequenz braucht nicht in demjenigen Augenblickuntil the voltage drops to the reference value repetition frequency does not need in that moment
ein der Integriereinrichtung nachgeschalteter Bezugs- vorgenommen zu werden, bei dem der Anstieg ina reference to be made downstream of the integrating device, in which the increase in
wertdetektor über die Steuerschaltung dem Impuls- so den Abfall übergeht. Eine Impulsfolgefrequenzände-value detector via the control circuit to the pulse so the drop passes. A pulse repetition rate change
zähler zur Beendigung des' Meßintervalls anhält. rung kann vielmehr zu einem oder zu mehreren vor-counter stops at the end of the 'measuring interval. Rather, one or more pre-
Das Verhältnis einer Eingangsspannung V zu einer gegebenen Taktimpulszählwerten während des Abfalls ;jx The ratio of an input voltage V to a given clock pulse counts during the fall ; jx
Vergleichsspannung U verhält sich dabei wie das Ver- stattfinden. In diesem Fall ergibt sich eine nichtlineare v"Comparison voltage U behaves like the event. In this case the result is a nonlinear v "
hältnis der während des Spannungsabfalls am Aus- Abhängigkeit zwischen V und JV, so daß man aufratio of the during the voltage drop at the dependency between V and JV, so that one on
gang der Integriereinrichtung gezählten Anzahl von 35 diese Weise eine nichtlineare Messung linearisierenoutput of the integrator counted number of 35 linearize a non-linear measurement in this way
Taktimpulsen JV zu der während des Spannungs- kann. Ist beispielsweise V eine nichtlineare FunktionClock pulses JV to the during the voltage can. For example, if V is a nonlinear function
anstiege am Ausgang der Integriereinrichtung auf- einer Variablen, dann kann man den Spannungsmesserincreases at the output of the integrator to a variable, then you can use the voltmeter
tretenden vorbestimmten Anzahl von Taktimpulsen M. linearisieren und eine lineare Abhängigkeit zwischenoccurring predetermined number of clock pulses M. linearize and a linear dependence between
Da alle Größen außer der Eingangsspannung bekannt JV und der Variablen erzeugen,Since all quantities except the input voltage known produce JV and the variable,
sind, kann diese gemessen werden. Die Vorteile eines 3° Die Erfindung soll an Hand von Figuren beschriebenit can be measured. The advantages of a 3 ° The invention is to be described with reference to figures
derartigen Spannungsmessers mit einer Anstieg- und werden.such voltmeter with a rise and will be.
Abfallfunktion sind darin zu sehen, daß die duale F i g. 1 zeigt das Blockschaltbild einer Ausführungs-Funktion, also die Anstieg- und Abfallfunktion, von form nach der Erfindung; demselben Verstärker erzeugt wird, so daß sich durch F i g. 2 ist ein Zeitdiagramm; Nichtlinearitäten hervorgerufene Fehler ausgleichen 35 F i g. 3 ist ein ausführlicheres Blockschaltbild einer und lediglich ein Zähler notwendig ist. ' .Ausführungsform nach der Erfindung;Waste functions can be seen in the fact that the dual F i g. 1 shows the block diagram of an execution function, that is to say the rise and fall function, of the form according to the invention; the same amplifier is generated, so that by F i g. 2 is a timing diagram; Compensate for errors caused by non-linearities 35 F i g. 3 is a more detailed block diagram of one and only one counter is necessary. '. Embodiment according to the invention;
Die Ausdrücke »Anstiegfunktion« und »Abfall- F i g. 4 ist das Blockschaltbild eines linearisiertenThe terms "rise function" and "fall- F i g. 4 is the block diagram of a linearized
funktion« können sowohl auf eine positiv gerichtete digitalen Spannungsmessers.function «can be used both on a positive-going digital voltmeter.
als auch auf eine negativ gerichtete Spannung bezogen Bei dem in F i g. 1 gezeigten Blockschaltbild istas well as a negative-going voltage. In the case of the one shown in FIG. 1 is a block diagram
werden. Bei einer negativ gerichteten Spannung würde 40 eine Eingangsklemme 10 über einen Eingangsver-will. In the case of a negative-going voltage, an input terminal 10 would be connected to 40 via an input
der Abfall oder die Abfallfunktion in positiver Rieh- stärker 12 und einen Halbleiterschalter 14 sowie einenthe drop or drop function in positive Rieh- stronger 12 and a semiconductor switch 14 as well as a
tung zunehmen. Eingangswiderstand 16 an einen Integrierverstärker 18increase. Input resistance 16 to an integrating amplifier 18
Die Erfindung befaßt sich mit der Bereichumschal- mit einem Rückführkondensator 20 angeschlossen, tung eines digitalen Spannungsmessers. Ein der- Dem Integrierverstäfker ist ein Nulldetektor 22, beiartiger Spannungsmesser muß nämlich im allgemeinen 45 spielsweise ein Schmitt-Trigger, nachgeschaltet. Das mehr als einen Spannungsmeßbereich aufweisen. Ausgangssignal des Nulldetektors ist einem der Ein-The invention is concerned with the range switching with a feedback capacitor 20 connected, a digital voltmeter. One of the integrating amplifiers is a zero detector 22 In general, the voltmeter must be followed by a Schmitt trigger, for example. The have more than one voltage measuring range. The output signal of the zero detector is one of the
Bei den bekannten Spannungsmessern, die eine gänge einer Steuerschaltung 24 zugeführt, die den duale Funktion benutzen, wird die Bereichumschal- Schalter 14 betätigt. Die Steuerschaltung 24 ist ferner tung durch das Einschalten von verschieden großen an einen Zähler 26 angeschlossen, an dessen Eingang Eingangswiderständen vorgenommen. Dabei ist ein 50 28 Taktimpulse gelegt werden. Der Zählerstand wird einziger geeichter Bereich vorhanden. Die Genauigkeit in_einem Anzeigegerät 30 decodiert und angezeigt, der anderen Meßbereiche hängt von der Genauigkeit Obwohl der bis jetzt beschriebene Schaltungsteil der benutzten Eingangswiderstände ab. Die Wider- des Spannungsmessers bekannt ist, soll die Betriebsstandswerte dieser Widerstände können sich jedoch weise kurz geschildert werden. Wie aus F i g. 2 herändern, beispielsweise in Abhängigkeit von der 55 vorgeht, setzt ein Rückstellimpuls 32 den Zähler 26 Temperatur oder mit dem Alter, so daß die Genauig- zum Zeitpunkt J0 auf Null zurück. Die Rückflanke keit des Meßgerätes beeinträchtigt wird. Ferner treten dieses Impulses betätigt zur Zeit I1 über die Steueran den Relaiskontakten, die zum Einschalten der schaltung 24 den Schalter 14. Damit wird die Eingangsverschiedenen Eingangswiderstände benutzt werden, spannung V dem Integrierverstärker 18 zugeführt und thermisch erzeugte Spannungen auf. . 60 die Anstiegfunktion 34 mit einer der Eingangsspan-In the known voltmeters, which are fed to a control circuit 24, which use the dual function, the range changeover switch 14 is actuated. The control circuit 24 is also connected by switching on different sizes to a counter 26, at the input of which input resistances are made. Thereby a 50 28 clock pulses are applied. The meter reading is the only calibrated area available. The accuracy in a display device 30 is decoded and displayed, the other measuring ranges depend on the accuracy, although the circuit part described up to now depends on the input resistances used. If the resistance of the voltmeter is known, the operating status values of these resistors can, however, be described briefly. As shown in FIG. 2, for example as a function of which 55 is going on, a reset pulse 32 sets the counter 26 temperature or with age, so that the accuracy is reset to zero at time J 0. The trailing edge speed of the measuring device is impaired. Furthermore, this pulse occurs actuated at time I 1 via the control on the relay contacts, which switch on the switch 14 to switch on the circuit 24. This means that the input resistances are used, voltage V is supplied to the integrating amplifier 18 and thermally generated voltages are applied. . 60 the rise function 34 with one of the input voltage
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die nung V proportionalen Steigung am Ausgang des genannten Schwierigkeiten zu beseitigen und gleich- Integrierverstärkers 18 erzeugt. Während dieses Interzeitig dabei eine nichtlineare Abhängigkeit zwischen valls wird der Zähler 26 bis zum Überlauf weiterder Eingangsspannung V und der Anzahl der Takt- geschaltet, beispielsweise bis 19 999. Der folgende impulse JV zu erreichen. 65 Taktimpuls setzt zum Zeitpunkt tt den Zähler aufThe object of the invention is to eliminate the slope proportional to voltage V at the output of the aforementioned difficulties and to produce equal integrating amplifier 18. During this intermittent there is a non-linear dependency between valls, the counter 26 continues to overflow the input voltage V and the number of clocks, for example up to 19,999. The following pulses to reach JV. 65 clock pulse starts the counter at time t t
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch Null zurück und veranlaßt, daß die SteuerschaltungThis object is returned to zero according to the invention and causes the control circuit
gelöst, daß eine Dividieranordnung zwischen den den Schalter 14 betätigt, um an Stelle der Eingangs-solved that a dividing arrangement is operated between the switch 14 to replace the input
Taktimpulsgeber und den Impulszähler geschaltet ist spannung die Vergleichsspannung U einer Vergleichs-Clock pulse generator and the pulse counter is switched voltage is the comparison voltage U of a comparison
spännungsquelle 38 dem Integrierverstärker 18 zuzuführen. Der Zähler beginnt wieder zu zählen, und die Vergleichsspannung CA erzeugt eine Äbfallfunktion 36, deren Steigung der Vergleichsspannung U proportional ist. Zum Zeitpunkt t3 ist die Äusgangsspannung des Integrierverstärkers auf Null zurückgekehrt, und die Messung ist beendet. Der Nulldetektor 22 teilt dies der Steuerschaltung mit, worauf diese den Zähler 26 anhält. Die im Zähler 26 gespeicherte Zahl, die vom Anzeigegerät 30 angezeigt wird, stellt ein Maß für die Eingangsspannung V dar. Dabei gilt die Beziehung N = MV\U, wobei M die vorgegebene Anzahl von Impulsen ist, die in der Zeit von I1 bis t2 gezählt wurden. Ferner wird dabei angenommen, daß der Verstärker 12 einen Verstärkungsgrad von eins hat. Die Vergleichsspannung U kann der Eingangsspannung V entgegengerichtet sein. Beide Spannungen können aber auch dasselbe Vorzeichen haben, wobei die Spannung U dem Integrierverstärker derart zugeführt wird, daß sie der Eingangsspannung V entgegengerichtet ist. So können die beiden gleichgerichteten Spannungen beispielsweise den beiden Eingängen eines Differenzverstärkers zugeführt werden.supply voltage source 38 to the integrating amplifier 18. The counter begins to count again, and the comparison voltage CA generates a drop function 36, the slope of which is proportional to the comparison voltage U. At time t 3 , the output voltage of the integrating amplifier has returned to zero and the measurement is ended. The zero detector 22 reports this to the control circuit, whereupon the latter stops the counter 26. The number stored in the counter 26, which is displayed by the display device 30, represents a measure of the input voltage V. The relationship N = MV \ U applies, where M is the predetermined number of pulses that occur in the time from I 1 to t 2 were counted. It is also assumed that the amplifier 12 has a gain of one. The comparison voltage U can be directed in the opposite direction to the input voltage V. However, both voltages can also have the same sign, the voltage U being fed to the integrating amplifier in such a way that it is directed in the opposite direction to the input voltage V. For example, the two rectified voltages can be fed to the two inputs of a differential amplifier.
Um eine zitterfreie Anzeige zu gewährleisten, wird der Impuls 32 mit der Netzfrequenz synchronisiert und die Zeitspanne f2—Z1 derart bemessen, daß sie ein&m ganzzahligen Vielfachen der Netzwechselstromperiode ist. Vorzugsweise wird sie gleich der Netzwechselstromperiode gewählt, also gleich 20 Millisekunden bei einer Netzwechselstromfrequenz von 50 Hz. Diese Maßnahme ist an sich bekannt.In order to ensure a jitter-free display, the pulse 32 is synchronized with the mains frequency and the time span f 2 -Z 1 is dimensioned in such a way that it is an integer multiple of the mains alternating current period. It is preferably chosen to be the same as the mains alternating current period, that is to say 20 milliseconds at a mains alternating current frequency of 50 Hz. This measure is known per se.
Bei bekannten Spannungsmessern werden die verschiedenen Meßbereiche durch Änderung des Verstärkungsfaktors des Operationsverstärkers 12 erreicht. Hierzu wird ein Bereichschalter benutzt, der verschiedene Widerstände einschaltet, um das Verhältnis von Rückführwiderstand zu Eingangswiderstand des Operationsverstärkers 12 zu ändern. Bei einem begrenzten, durch den dynamischen Bereich des Verstärkers vorgegebenen Eingangsspannungsbereich ist es nach der Erfindung möglich, die durch diese Art der Meßbereichumschaltung hervorgerufenen Fehler auszuschalten. Im Gegensatz zu den bekannten Anordnungen werden die dem Eingang 28 des Zählers 26 zugeführten Impulse nicht direkt am Taktimpulsgeber 40 abgenommen, sondern über eine Anordnung aus Dividierschaltungen 42 und 44 sowie aus Schaltern S1, S2 und S3 dem Zähler 26 zugeführt. Bei den Dividierschaltungen handelt es sich um Dekadenteiler, da man im allgemeinen die Dekadenbereiche umschaltbar macht. In der folgenden Tabelle sind die Impulsfrequenzen an der Klemme 28 für drei verschiedene Schalterstellungen I, II und III dargestellt:In known voltmeters, the various measuring ranges are achieved by changing the gain factor of the operational amplifier 12. For this purpose, a range switch is used which switches on various resistors in order to change the ratio of feedback resistance to input resistance of operational amplifier 12. With a limited input voltage range given by the dynamic range of the amplifier, it is possible according to the invention to eliminate the errors caused by this type of measuring range switching. In contrast to the known arrangements, the pulses fed to the input 28 of the counter 26 are not taken directly from the clock pulse generator 40, but are fed to the counter 26 via an arrangement of dividing circuits 42 and 44 and switches S 1 , S 2 and S 3 . The divider circuits are decade dividers, since the decade ranges are generally made switchable. The following table shows the pulse frequencies at terminal 28 for three different switch positions I, II and III:
5555
6060
Die Frequenz des Impulsoszillators 40 ist zehnmal höher als bei einem herkömmlichen Spannungsmesser. Zur Spannungsmessung im geeichten Bereich des Spannungsmessers dient die Schaltereinstellung II, so daß die an der Klemme 28 auftretenden Impulse eine herkömmliche Frequenz von beispielsweise 20 000 Impulsen in 20 Millisekunden haben, was einer FrequenzThe frequency of the pulse oscillator 40 is ten times higher than that of a conventional voltmeter. Switch setting II, see above, is used to measure the voltage in the calibrated area of the voltmeter that the pulses occurring at terminal 28 have a conventional frequency of, for example, 20,000 pulses in 20 milliseconds have what a frequency
,;. 2 '■■■1
,;. 2 '■■■
1:10
1:1001: 1
1:10
1: 100
2
21
2
2
2
31
2
3
II
III · ■ ..: ■ r ...
II
III
von 1 HMz^entspricht. Damit ergibt sich der oben beschriebene Meßbereich N = MVjU. "-" -■ ; ^of 1 HMz ^. This results in the above-described measuring range N = MVjU. "-" - ■; ^
Zur Messung in einem Bereich, der ein Zehntel dieses Grundbereichs beträgt, wird die Einstellung IT bis zum Zeitpunkt </a und danach die Einstellung I benutzt. Zu diesem Zweck werden die Schalter S1SS2 und S3 ebenfalls von der Steuerschaltung 24 betätigt, wie esdurch die gestrichelt eingezeichneten Linien 46 angedeutet ist.- Dar Einfachheit halber sirfd in der Fig. 1 mechanische Schalter gezeigt, obwohl es sich in Wirklichkeit um Halbleiterschalter handelt, die eine " wesentlich höhere Schaltgeschwindigkeit als mechanische Schalter aufweisen.To measure in a range that is one tenth of this base range, the IT setting is used up to the point in time </ a and then the I setting. For this purpose, the switches S 1 SS 2 and S 3 are also actuated by the control circuit 24, as is indicated by the dashed lines 46. For the sake of simplicity, mechanical switches are shown in FIG. 1, although in reality they are Semiconductor switches act, which have a "significantly higher switching speed than mechanical switches.
In dem von t2 bis t3 reichenden Zeitraum werden daher lOmal soviele Impulse gezählt wie beim Grundmeßbereich, und die Spannungsmesserempfindlichkeit wird um das Zehnfache erhöht.-Es gilt dann ■ die Beziehung N = 10MVjU: In ähnlicher Weise erreicht man eine Bereichvergrößerung um 100, indem man bis zur Zeit t2 die Einstellung III und danach die Einstellung I benutzt-HierbeiergibtsichiV—100MF/^.Therefore, in the t 2 reaching to t 3 period, as many pulses are ten times counted as in Grundmeßbereich, and the voltage meter sensitivity is tenfold erhöht.-then applies ■ the relationship N = 10 MVjU: Similarly, one achieves a section enlargement 100 by using setting III up to time t 2 and then setting I - this gives you iV-100MF / ^.
Die geeichte Genauigkeit des Grundbereichs kann. in allen Meßbereichen aufrechterhalten werden, da es sich bei den Dividierschaltungen 42 und 44 um digitale Einrichtungen handelt, und zwar vorzugsweise um Halbleiterschaltungen. ,....I.....'. The calibrated accuracy of the basic range can. are maintained in all measurement ranges, since the divider circuits 42 and 44 are digital devices, preferably semiconductor circuits. , .... I ..... '.
Ein beachtlicher Vorteil wird darin gesehen, während des eigentlichen Meßintervalls/2 bis t3 eine höhere Impulsfolgefrequenz als während des Abtastintervalls J1 bis t2 zu benutzen, unabhängig davon, ob Dividierschaltungen zur Meßbereichumschaltung benutzt werden oder nicht. Dieser Vorteil ist in der höheren Betriebsgeschwindigkeit des Spannungsmessers zu suchen. Wie es bereits erwähnt wurde, soll das Abtastintervall der Netzfrequenzperiode von beispielsweise 20 Millisekunden oder einem Vielfachen der Netzfrequenzperiode entsprechen, um eine maximale Serienstörunterdrückung zu erhalten. Bei einem bekannten Spannungsmesser ist das. Meßintervall beim vollen Anzeigewert gleich dem Abtastintervall, so daß sich eine gesamte Analog-Digital-Umsetzzeit von mindestens 40 Millisekunden ergibt. Beim praktischen Messen kann man etwa nur alle 60 Millisekunden einen Abtastzyklus auslösen, d. h., man erhält etwa 70 Ablesungen pro Sekunde. Nach der Erfindung wird das Meßintervall verringert, ohne dabei die numerische Auflösung des Spannungsmessers zu beeinträchtigen. Dar Grund hierfür ist darin zu sehen, daß die Taktimpulsfrequenz während des Meßintervalls erhöht wird. Die Spannung U muß um den gleichen Faktor erhöht werden, um die Abfallfunktion 36 innerhalb der Zählkapazität des Zählers auf Null zubringen. '.·■.. \ ;;.V;. -V^vSyv.- ■ ■.""■ ■ "'■ .:. ■ ;--'-\. A considerable advantage is seen in using a higher pulse repetition frequency during the actual measuring interval / 2 to t 3 than during the sampling interval J 1 to t 2 , regardless of whether or not dividing circuits are used to switch the measuring range. This advantage is to be found in the higher operating speed of the voltmeter. As already mentioned, the sampling interval should correspond to the line frequency period of, for example, 20 milliseconds or a multiple of the line frequency period, in order to obtain maximum series interference suppression. In the case of a known voltmeter, the measuring interval for the full display value is equal to the sampling interval, so that a total analog-digital conversion time of at least 40 milliseconds results. In practical measurements, a sampling cycle can only be initiated approximately every 60 milliseconds, ie approximately 70 readings per second are obtained. According to the invention, the measuring interval is reduced without impairing the numerical resolution of the voltmeter. The reason for this is to be seen in the fact that the clock pulse frequency is increased during the measurement interval. The voltage U must be increased by the same factor in order to bring the fall function 36 within the counting capacity of the counter to zero . '. · ■ .. \ ;; .V ;. -V ^ vSyv.- ■ ■. "" ■ ■ "'■ .:. ■; --'- \.
Benutzt man beispielsweise einen durch 4 teilenden Teiler, dann beträgt die gesamte Umsetzzeit [20+(20/4)] = 25 Millisekunden. Auf diese Weise kann man sehr leicht alle 40 Millisekunden einen Abtastzyklus auslösen, d. h. 25 Ablesungen pro Sekunde. ·For example, if you use a divisor that divides by 4, the total repositioning time is [20+ (20/4)] = 25 milliseconds. In this way you can very easily trigger a sampling cycle every 40 milliseconds, d. H. 25 readings per second. ·
In F i g. 3 sind die Einzelheiten des in F i g. 1 dargestellten Spannungsmessers gezeigt. Die Steuerschaltung 24 enthält im wesentlichen einen Taktgeber 50, der die Impulse 32 beispielsweise mit einer Frequenz von 25 Hz liefert, ferner mit einer bistabilen Kippstufe 52 sowie mit UND-Gliedern Gl, Gla, Gib und (73, die zusammen mit Meßbereichschaltern S4a bis SAd difr Funktion der Schalter S1,. S3 und S3 übernehmen.In Fig. 3 are the details of the in F i g. 1 shown voltmeter shown. The control circuit 24 essentially contains a clock generator 50 which supplies the pulses 32, for example, at a frequency of 25 Hz, furthermore with a bistable multivibrator 52 and with AND gates Gl, Gla, Gib and (73, which together with measuring range switches S4a to SAd Take over the function of switches S 1 , S 3 and S 3 .
Die Impulse 32 vom Taktgeber 50 führen die Null-The pulses 32 from the clock 50 lead the zero
rückstellung am Zähler 26 und am Integrierverstärker 18 aus, indem sie einen dem Kondensator 20 parallelgeschalteten Feldeffekttransistor 54 - und einen an Masse und den Eingang des Integrierverstärkers 18 angeschlossenen Transistor 56 in den leitenden Zustand bringen. ..;-.-■?' VJ,-.- . .--ι £:■"',:-^ -.,^G-, Jl' '■λ-.-ζ^Ι^ reset at the counter 26 and at the integrating amplifier 18 by bringing a field effect transistor 54 connected in parallel to the capacitor 20 and a transistor 56 connected to ground and the input of the integrating amplifier 18 into the conductive state. ..; -.- ■? ' VJ, -.-. .-- ι £: ■ "',: - ^ -., ^ G-, Jl''■ λ -.- ζ ^ Ι ^
Jedesmal, wenn der Zähler 26 in den Nullzustand .: zurückkehrt, ändert die bistabile Kippstufe 52 ihren Zustand/Wenn der Zähler von einem Impuls 32 auf Null zurückgesetzt wird, dann schaltet die bistabile Kippstufe 52 in einen solchen Zustand, daß an der Leitung 80 ein Impuls auftritt, der den FeldMfekttransistor 14a einschaltet, so daß die Eingangsspannung V zum Integrierverstärker 18 gelangt. Wenn der Zähler 26 zum Zeitpunkt Z8 überläuft, also auf Null zurückschaltet, dann schaltet die bistabile Kippstufe in einen solchen Zustand, daß an der Leitung 81 ein Impuls auftritt und der Feldeffekttransistor IAb in den leitenden Zustand geschaltet wird. Jetzt gelangt die Spannung U zum Verstärker 18. Die Feldeffekt- ao transistoren 14a und IAb bilden zusammen den in Fig. 1 gezeigten Schalter 14. Der Nulldetektor 22 steuert ein UND-Glied 58, über das die Taktimpulse von einer Leitung 60 zum Zähler 26 gelangen. Die Impulse auf dsr Leitung 60 kommen entweder direkt über das UND-Glied Gl vom Oszillator 49 (10 MHz) oder über die UND-Glieder GIa oder Gib von der Dividierschaltung 42 (1 MHz) oder über das UND-Glied (73 über beide Dividierschaltungen 42 und 44 (100 kHz). Welches dieser UND-Glieder geöffnet ist, hängt von den Signalen auf den Leitungen 80 und 81 sowie von der Stellung des Bereichschalters SAa bis 0'' ' V;i; :/ Whenever the counter 26 returns to the zero state Pulse occurs which switches on the field effect transistor 14a, so that the input voltage V reaches the integrating amplifier 18. If the counter 26 overflows at time Z 8 , that is, switches back to zero, the bistable multivibrator switches to such a state that a pulse occurs on the line 81 and the field effect transistor IAb is switched to the conductive state. The voltage U now reaches the amplifier 18. The field effect transistors 14a and IAb together form the switch 14 shown in FIG . The pulses on dsr line 60 come either directly via the AND gate Gl from the oscillator 49 (10 MHz) or via the AND gates GIa or Gib from the dividing circuit 42 (1 MHz) or via the AND gate (73 via both dividing circuits 42 and 44 (100 kHz). Which of these AND gates is open depends on the signals on lines 80 and 81 and on the position of the range switch SAa to 0 '' ' V; i; : /
D;r Bereichschalter hat vier mechanisch miteinander gekuppelte Kontaktarme S4a, SAb, SAc und SAd. Dieser 4polige Schalter kann drei Stellungen Rl, Rl und jR3 einnehmen. Diese Stellungen entsprechen dem Grundmeßbereich, einem Zehntel des Grundmeßbereichs und einem Hundertstel des Gründmeß- / bereichs. Die Kontaktarme S4a und SAb dienen zur Verteilung .der Impulse an den Leitungen 81 und 80. Die Kontaktarme S4c und S4a" dienen zum Anlegen von überdeckenden, positiven Sperrsignalen an die UND-Glieder.The area switch has four mechanically coupled contact arms S4a, SAb, SAc and SAd. This 4-pole switch can take three positions Rl, Rl and jR3. These positions correspond to the Grundmeßbereich, one tenth of the Grundmeßbereichs and one hundredth of Gründmeß- / range. The contact arms S4a and SAb serve to distribute the pulses on the lines 81 and 80. The contact arms S4c and S4a ″ serve to apply overlapping, positive blocking signals to the AND gates.
Für die einzelnen Meßbereiche nimmt die Steuerschaltung die folgenden Einstellungen I, II und III vor:For the individual measuring ranges, the control circuit takes make the following settings I, II and III:
offenlocked
open minded
G3G3
G3
gesperrtlocked
locked
2. Abfall (J2-Z3) ...'■ I / rise (J 1 -Z 8 ) ...'
2. Waste (J 2 -Z 3 ) ...
GIaGIa
offenlocked
open minded
Gib gesperrt Give openly
Give locked
Gl gesperrt Gl locked
Gl locked
G3G3
G3
gesperrtlocked
locked
IIII
II
GlGl
offenlocked
open minded
Gib gesperrt Give openly
Give locked
G2a gesperrtG2a blocked
G2a blocked
GibGive
gesperrtlocked
locked
III
I.
GlGl
G3 gesperrt(? 3 open
G3 blocked
G2a gesperrtG2a blocked
G2a blocked
■■-. ι ■ III
■■ -. ι ■
Das Umschalten der Impulsfolgefrequenz auf der Leitung 60 braucht nicht zum Zeitpunkt Z8 zu geschehen. Wenn das Umschalten zu einem oder zu mehreren Zeitpunkten nach dem Zeitpunkt Z2 erfolgt und diese Zeitpunkte durcfi den Zählerstand des Zählers 26 bestimmt werden, dann erhält man eine vorgegebene, nichtlineare Beziehung zwischen N und V. Die F i g. 4 zeigt eine Ausführungsfonn der Erfindung, bei der das Umschalten zu einem anderen Zeitpunkt als dem Zeitpunkt Z8 erfolgt.The switching of the pulse repetition frequency on line 60 does not have to take place at time Z 8 . If the switchover takes place at one or more points in time after the point in time Z 2 and these points in time are determined by the count of the counter 26, a predetermined, non-linear relationship between N and V is obtained . 4 shows an embodiment of the invention in which the switchover takes place at a time other than time Z 8 .
Bei der in F i g. 4 gezeigten Anordnung nimmt die bistabile Kippstufe 52 zum Zeitpunkt Z8 keine Änderung der Impulsfolgefrequenz auf der Leitung 60 vor. Außer der bistabilen Kippstufe 52 ist eine weitere bistabile Kippstufe 62 vorgesehen. Von einem Impuls 32 wird die bistabile Kippstufe 62 in einen solchen Zustand gebracht, daß eine UND-Schaltung 64 öffnet und es gestattet, daß Impulse direkt vom Impulsgeber 40 zur Leitung 60 gelangen können. Wenn die bistabile Kippstufe 62 in ihren anderen Zustand gesetzt wird, dann sperrt die UND-Schaltung 64, und eine UND-Schaltuag 66 öffnet, so daß über eine Dividierschaltung 68, die einen vorgegebenen Divisor aufweisen kann, Impulse zur Leitung 60 gelangen. Diese Einstellung der bistabilen Kippstufe 62 findet dann statt, wenn der Zähler 26 einen vorgegebenen Zählerstand erreicht hat. Damit dies jedoch nur beim Abfall der Spannung am Integrierverstärker 18 stattfindet, ist an den einen Eingang der bistabilen Kippstufe 62 ein UND-Glied 70 mit mehreren Eingängen angeschlossen, von denen einer mit der Leitung 81 von der bistabilen Kippstufe 52 verbunden ist.In the case of the in FIG. 4, the bistable multivibrator 52 does not change the pulse repetition frequency on line 60 at time Z 8. In addition to the bistable flip-flop 52, a further bistable flip-flop 62 is provided. The bistable multivibrator 62 is brought into such a state by a pulse 32 that an AND circuit 64 opens and allows pulses to pass directly from the pulse generator 40 to the line 60. When the bistable multivibrator 62 is set to its other state, the AND circuit 64 blocks and an AND circuit 66 opens, so that pulses pass to the line 60 via a dividing circuit 68, which can have a predetermined divisor. This setting of the bistable multivibrator 62 takes place when the counter 26 has reached a predetermined count. So that this only takes place when the voltage at the integrating amplifier 18 drops, an AND element 70 with several inputs is connected to one input of the bistable multivibrator 62, one of which is connected to the line 81 from the bistable multivibrator 52.
An den anderen Eingängen des UND-Gliedes 70 tritt ein Signal nur auf, wenn der Zähler 26 den vorgegebenen Zählerstand erreicht hat. Damit man diesen Zählerstand wahlweise einstellen kann, ist der Zähler mit einem Binär-Dszimal-Umsetzer 72 verbunden, dessen Ausgangssignale für jede von drei Dskaden durch einstellbare Einzelschalter S5, Se und S7 eingestellt werden können, die die übrigen Eingangssignale für das UND-Glied 70 bilden. Im praktischen Fall können der Umsetzer oder Decodierer 72 und das Decodierer- und Anzeigegerät 30 zu einer einzigen Baueinheit zusammengefaßt werden.At the other inputs of the AND element 70, a signal occurs only when the counter 26 has reached the predetermined count. So that this counter reading can be set optionally, the counter is connected to a binary-to-decimal converter 72, the output signals of which can be set for each of three Dskades by means of adjustable individual switches S 5 , S e and S 7 , which control the other input signals for AND - Link 70 form. In the practical case, the converter or decoder 72 and the decoder and display device 30 can be combined into a single structural unit.
Die Anstieg- bzw. Abfallfunktion 34 und 36 werden in der gleichen Weise erzeugt, wie es im Zusammenhang mit F i g. 2 beschrieben wurde. Zum Zeitpunkt Z8 beginnt der Zähler 26 zu zählen, und zwar 10-MHz-Taktimpulse, bis er die von den Schaltern S6, S8 und S7 eingestellte Zahl erreicht hat. Danach zählt der Zähler 26 bis zum Zeitpunkt Z3 mit einer verminderten Impulsfolgefrequenz weiter, die von der einstellbaren Dividierschaltung 68 bestimmt ist. Dazu ist es allerdings nicht notwendig, daß die Taktimpulsfrequenz auf der Leitung 60 vermindert wird. Die Steuerschaltung kann derart abgeändert werden, daß eine Frequenzerhöhung stattfindet, wenn der vorbestimmte Zählerstand erreicht worden ist. Die Anstieg- und Abfallfunktion 34 und 36 bleiben linear. Lediglich das Verhältnis zwischen N und V wird nichtlinear.The rise and fall functions 34 and 36 are generated in the same manner as in connection with FIG. 2 has been described. At the time Z 8 , the counter 26 begins to count, namely 10 MHz clock pulses until it has reached the number set by the switches S 6 , S 8 and S 7 . Thereafter, the counter 26 continues to count up to the time Z 3 with a reduced pulse repetition frequency, which is determined by the adjustable dividing circuit 68. For this, however, it is not necessary for the clock pulse frequency on line 60 to be reduced. The control circuit can be modified in such a way that a frequency increase takes place when the predetermined count has been reached. The rise and fall functions 34 and 36 remain linear. Only the relationship between N and V becomes non-linear.
Der ausgewählte Zählerstand bestimmt den Brechungspunkt in der nichtlinearen Funktion von N und V. Außer diesem einen Brechungspunkt kann man mehrere Brechungspunkte entsprechend den im Zusammenhang mit der Schaltung nach F i g. 4 . aufgezeigten Maßnahmen vorsehen. Für jeden Brechungspunkt sind einstellbare Einzelschalter S5, S6' und S7 und ein dazugehöriges UND-Glied 70 sowie eine bistabile Kippstufe 62 vorzusehen. Ferner müssen die Dividierschaltung 68 und die UND-Glieder 64 und 66 durch eine verwickeitere Anordnung ersetzt werden, die die verschiedenen notwendigen Divisoren auswählt, wenn die bistabilen Kippstufen 62 auf ein- .' anderfolgend gesetzt werden. . ; ■.The selected count determines the breakpoint in the nonlinear function of N and V. In addition to this one breakpoint, several breakpoints can be selected in accordance with those in connection with the circuit according to FIG. 4th provide for the measures indicated. Adjustable individual switches S 5 , S 6 'and S 7 and an associated AND element 70 and a bistable flip-flop 62 are to be provided for each breakpoint. Furthermore, the dividing circuit 68 and the AND gates 64 and 66 must be replaced by a more intricate arrangement which selects the various necessary divisors when the bistable flip-flops 62 are on. be set otherwise. . ; ■.
Bei der Schaltung nach Fig. 3 wird die Impulsfolgefrequenz an der Leitung 60 lediglich zum Zeitpunkt ?2 umgeschaltet, und bei der in JF i g. 4 ge- , zeigten Schaltung wird die Impulsfolgefrequenz lediglich bei einem Brechungspunkt umgeschaltet,-der dem Zeitpunkt /2 folgt. Die im Zusammenhang mit den ao F i g. 3 und 4 beschriebenen Maßnahmen können kombiniert werden, so daß sowohl zum Zeitpunkt t2 ein Umschalten, beispielsweise zur Meßbereichänderung, als auch nach dem Zeitpunkt tz ein oder mehrere Umschaltpunkte auftreten, und zwar bei as einem oder mehreren Brechungspunkten, beispielsweise um eine nichtlineare Beziehung zwischen N und V herzustellen.In the circuit according to FIG. 3, the pulse repetition frequency on line 60 is only switched at time? 2, and in the case of the in JF i g. 4 shown, the circuit shown, the pulse repetition frequency is only switched at a break point that follows the point in time / 2. The in connection with the ao F i g. 3 and 4 can be combined so that a switchover occurs at time t 2 , for example to change the measuring range, and one or more switchover points occur after time t z , namely at one or more breakpoints, for example around a non-linear relationship between N and V.
Grundsätzlich könnte man auch eine nichtlineare Beziehung zwischen N und V durch Umschalten der Impulsfolgefrequenz auf der Leitung 60 bei einem oder bei mehreren Brechungspunkten während des Anstiegintervalls Z1 bis /s erzeugen. In principle, one could also generate a non-linear relationship between N and V by switching the pulse repetition frequency on line 60 at one or more breakpoints during the increase interval Z 1 to / s .
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