DE1766829A1

DE1766829A1 - Automatic measuring range switch for electrical measuring devices

Info

Publication number: DE1766829A1
Application number: DE19681766829
Authority: DE
Inventors: Birjukow Iwan P; Nemirowskij Boris W
Original assignee: SOJUSNY N ISSLEDWATELSKY I PRI
Current assignee: SOJUSNY N ISSLEDWATELSKY I PRI
Priority date: 1968-07-25
Filing date: 1968-07-25
Publication date: 1971-08-26

Description

SELBSTTRTIGER MESSBEREICHUMSCHALTER FÜR ELEKTRISCHE MESSGERÄTE Die vorliegende jfrfiudun0r. bezieht sich auf elektrische Me#geräte, insbesondere auf selbsttätige Me#bereichum -schalter. Die erfindung kann bei Me#geräten für Strom-und Spannungsdaten, ie Frequenzmesser, bei Geräten zur Messung der mittleren Zänlgeschwindigkeit in madio-und Dosismetern und auch bei Fernme#geräten dieter Art ihre Anwendung finden0 Allgemein bekannt sind selbsttätige Me#bereichumschalter für Meßgeräte mit mehreren Me#bereichen, die einen stufenweise arbeitenden Empfindlichkeitsregler besitzen. bei einigen sclchen Me#bereichumschaltern wird zur Erfassung der die Länge des Me#bereiches bestimmenden Grenzwerte der Ma#grö#e ein Hilfsgerät vorgesehen, dessen Zeiger in seinen äu#ersten Stellungen auf die licht -empfindlichen Elemente fallenden Lichtstrahlen abblendet, werche an Skalenenden angeordnet sind. SELF-DUTY MEASURING RANGE SWITCH FOR ELECTRIC MEASURING DEVICES The present jfrfiudun0r. relates to electrical measuring devices, in particular to automatic measuring range switch. The invention can be applied to Me # devices for electricity and Voltage data, ie frequency meters, for devices for measuring the mean counting speed are used in madio and dosimeters and also in telemetry devices of the type 0 Automatic measuring range switches for measuring devices with several are generally known Measurement areas that have a sensitivity regulator that works in stages. With some small measuring range switches, the length of the measuring range is recorded determining limit values of the size an auxiliary device is provided, the pointer in rays of light falling on the light-sensitive elements in its outermost positions fades out who are located at the ends of the scale.

Bei den Me#geräten, wo die Me#ergebnisse von eInem Selbstspannungsteller registriert werden, erfaßt man die Grenzwerte dadurch, daß der Me#draht-Abgraifer während seiner bewegung Endschalter betätigt. With the measuring devices, where the measuring results from a self-tensioning plate are registered, the limit values are recorded by the measuring wire gripper limit switch actuated during its movement.

Der Nachteil der obenbeschriebenen selbsttätigen Me#bereichumschalter liegt in ihrer hohen Empfindlichkeit aen mechanische Einflüsse, v.&S bei Vibrationen, Stö#en oder Erschütterungen falscne Umsenaltangen verursaent. Dile-Der Uber 1 ist darauf zurückzufahren, da# die den Grenzen des Meßbereiches entsprochenden Werte der Meßgröße aliein durch die Lage der den Strom bzw. die Spannung anzeigenden Elementes (des Gerätezeigers oder des Abgreifers am Me#-draht deu Selbstspannungsteilers) bestimmt werden. The disadvantage of the automatic measuring range switch described above lies in their high sensitivity aen mechanical influences, v. & S causes false external rods in the event of vibrations, jolts or shocks. Dile-Der Uber 1 has to be driven back because the limits of the measuring range Corresponding values of the measured variable alone by the position of the current or the voltage indicating element (the device pointer or the tap on the Me # wire eng self-voltage divider) to be determined.

Darüber hinaus wird der selbsttätige Me#bereichum -schalter durch Einbau eines hilfszeigergerätes sehr kempli ziert und beim Ausnutzen des Abgreifers senr platzraubend, zum Erfassen des Grenzwertes der Me#gro#e wird der selbsttätige Me#amschalter senr platzraubend, was seine Einsatzmöglichkeiten stark einsenränkt. bei Fernmessungen, wo die Einschaltung der Zeigergeräte am Einbauort des Me#bereichumschalters nicht erforderlich ist, wird ein Me#bereichumschalter, , bei dem zum Erfassen der Grenzen des Me#bereiches der Zeiger eines Hilfsgerätes oder der Abgreifer an Me#draht des zusätzlichen Selbstspannungsteilers benutzt wird, besonders verwickelt und platzraubend. bs ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, die obenaufgezählten Naenseile zu vermeiden. In addition, the automatic measuring range switch is through Installation of an auxiliary pointer device very kempli and when using the tap Very space-consuming, the automatic one is used to record the limit value of the measurement The measuring switch takes up too much space, which greatly restricts its possible uses. for remote measurements, where the switching on of the pointer devices at the installation site of the measuring range switch is not required, a measuring range switch is used to record the Limits of the measuring range of the pointers of an auxiliary device or the taps on the measuring wire of the additional self-voltage divider is used, particularly complicated and space-consuming. The aim of the present invention is to avoid the sewing ropes enumerated above.

Der Erfindung wurde die Aufgabe zugrunde gelegt, dem Me#bereichumschalter durch schaltungstechnische und konstruktive Änderung der elemente zum Grenzwerterfassung eine hohe Zuverlässigkeit auch bei mechanischen Einflüssen soNie einen einen Aufbau zu verliehen. The invention was based on the object of the measuring range switch by changing the circuit and design of the elements for limit value detection high reliability even with mechanical influences never one a Construction to be awarded.

Die gestellte Aufgabe wird durch einen selbsttätigen Me#bereichumschalter mit einem stufenweise arbeitenden Empfindlichkeitsregler mit zwei Elementen zur Erfassung von Grenzwerten der Me#grö#e sowie mit einen mit diesen Elementen elektrisch verbundenen Schaltglied gelöst, dessen Elemente zur Grenzwerterfassung erfindungsgemä# in Form elektronischer Schwellwertschaltungen ausgebildet und dem cbengenannten Empfindlichkeitsstufenregler nachgeschaltet sind, wobei das eine Element bei Unterschreitung des unteren Endwertes, während das andere bei Uberschreitung des oberen Endwertes des jeweiligen Meßbereiches einen Impuls zur Steuerung des Schaltgliedes erzeugt. The task is set by an automatic measuring range switch with a step-by-step sensitivity regulator with two elements for Acquisition of limit values of the measurement size as well as with one of these elements electrically connected switching element released, whose elements for limit value detection according to the invention # in the form of electronic threshold value circuits and the aforementioned Sensitivity level regulators are connected downstream, with one element in the event of undershooting of the lower end value, while the other when the upper end value is exceeded of the respective measuring range generates a pulse to control the switching element.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist es vorteilhaft, die elektronischen Schwellwertschaltungen mit pnp-Transistoren zu bestücken und ihre Emitter an den Ausgang des Empfindlichkeitsstufenreglers anzuschlie#en, während dem Kollektor die Bezugsspannung und der Base die Steuerspannungsimpulse zugeführt werden. Sämtliche Spannungen besitzen gegenüber dem Nullpotential negative Polarität. pas steuer signal für das Schaltglied wird am Emitter abgegriffen. According to a further feature of the invention, it is advantageous to to equip electronic threshold circuits with pnp transistors and their Connect the emitter to the output of the sensitivity stage regulator while the collector is supplied with the reference voltage and the base with the control voltage pulses will. All voltages have negative polarity compared to zero potential. The control signal for the switching element is picked up at the emitter.

Die elektronischen Schwellwertschaltungen können erfindungsgemä# auch mit npn-Transistoren aufgebaut werden. Die Verbindungen hleiben dabei dieselben, une die Polarität der Spannungen gegenüber dem Nullpotential muß dabei positiv sein. The electronic threshold value circuits can according to the invention # can also be built with npn transistors. The connections remain the same, The polarity of the voltages with respect to the zero potential must be positive be.

Der Vorteil des vorgeschlagenen Me#bereichumschalters liegt darin, daß die als Schwellwertschaltungen ausgebildeten Elemente zur Grenzwerter£assung geben mechanische Sinflüsse praktisch unempfindlich sind und somit dem Me# = bereichsumschalter elne hohe Zuverlässigkeit verleihen. hndererseits ermöglicht der Ubergang zur Transistorschaltung eine beträchtliche Verringerung des Platzbedarfes. The advantage of the proposed measuring range switch is that that the elements designed as threshold value circuits for determining limit values give mechanical sin flows are practically insensitive and thus the measuring range switch give them high reliability. on the other hand, enables the transition to the transistor circuit a considerable reduction in space requirements.

Die näheren Einzelheiten der Erfindung sind dem nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel und beigefügten Deichnungen zu entnehmen. Es zeigt Fig. 1 den erfindungsgemäßen Me#bereichumschalter in Blockschaltbild; Fig. 2 die erfindungsgemä#en elektronischen Schwell -wertschaltungen. The further details of the invention are as follows Embodiment and attached dykes can be found. It shows Fig. 1 the measuring range switch according to the invention in a block diagram; 2 shows the invention electronic threshold value circuits.

Der selbsttätige Me#bereichumschalter nach Fig. 1 enthält zunächst zwei elektronische Schwellwertschaltungen 1,2 (Fig.1), deren Eingänge 3, 3' an der Eingangsklemme 4 liegen. An den Ausgängen , 5' der Schwellwertschaltungen 1,2 liegt mit seinen Eingängen 6,? das Schaltglied 8. Die Anzahl der Ausgänge 9, 10 des Schaltgliedes ist gleich der Gesamtzahl von umzuschaltenden Me#bereiche. An den Klemmen 10 sind die Anzeiger der Skalenwerte (nicht gezeigt) und an den Klemmen 9 die Stufen des s Empfindlichkeitsstufenreglers (nicht gezeigt), beispielsweise die Teilerwiderstände beim Voltmeter, Dosierkondensatoren, integrierende Widerstände beim Intensitätsmesser usw. angeschlossen. The automatic measuring range switch according to FIG. 1 initially contains two electronic threshold circuits 1,2 (Fig.1), whose inputs 3, 3 'on the Input terminal 4. At the outputs 5, 5 'of the threshold value circuits 1, 2 is located with its inputs 6,? the switching element 8. The number of outputs 9, 10 of the switching element is equal to the total number of measuring ranges to be switched. At the terminals 10 are the display of the scale values (not shown) and the steps of the on terminals 9 s Sensitivity step regulator (not shown), for example the divider resistors at the Voltmeter, metering capacitors, integrating resistors at Intensity meter etc. connected.

Der Me#bereichumschalter hat folgende Wirkungsweise. überschreitet die an aer mit de Ausgang des Empfindlichkeivsstufenreglers der Me#einrichtung verbundenen Ein -gangsklemme 4 angelegte annung den ar oberen Grenze des jeweiligen Me#bereiches entsprechenden Wert, so erzeugt die elektronische Schwellwertschaltung 1 einen Steuerimpuls, das über ihre Ausangsklemme 5 zum Eingang 6 des Schaltgliedes 8 gelangt. Unter Einwirkung dieses Steuerimpulses ruft das Schaltglied 8 iiber seine Ausgangsklemmen 9 eine sprunghafte Verminderung der Spannung an den Eingangsklemmen 3, 3' der Schwellwertschaltungen 1, 2 hervor. Gleichzeitig wird über Klemmen 10 auch der entsprechende Anzeiger 11 der Skalenwerte eingeschaltet. Liegt die Spannung an der Eingangs -klemme 4 immernoch über dem oberen Grenzwert des neueingestellten Meßbereiches, so erzeugt die Schwellwertschaltung 1 erneut ein Steuersignal, das eine selbsttätige Umschaltung auf den nächstliegenden höheren Meßbereich in der oben -beschriebenen Weise bewirkt. The measuring range switch has the following mode of operation. exceeds those connected to the output of the sensitivity stage controller of the measuring device Input terminal 4 applied to the upper limit of the respective measuring range corresponding value, the electronic threshold value circuit 1 generates a control pulse, which reaches the input 6 of the switching element 8 via its output terminal 5. Under action The switching element 8 calls this control pulse via its output terminals 9 sudden reduction of the voltage at the input terminals 3, 3 'of the threshold value circuits 1, 2. At the same time, the corresponding indicator 11 is also displayed via terminals 10 of the scale values switched on. Is the voltage at input terminal 4 still present? above the upper limit value of the newly set measuring range, the threshold value circuit generates 1 again a control signal that automatically switches to the next causes higher measuring range in the manner described above.

Nimmt dagegen die Spannung an der Eingangsklemme 4 während des Me#vorgages infolge Abnahme der Me#grö#e soweit ab, daß der untere Grenzwert des je. jeweiligen Me#bereiches unturschritten wird, so tritt die elektronische Schwellwertschaltung 2 in Tätigkeit und erzeugt einen Impuls, der über Ausgangsklemme 5 auf den Eingang 7 des Schaltgliedes ge -langt. Beim Ankommen dieses Signals bewirkt d Schalt -glied 3 über die Ausgangsklemmen 9 eine sprunghafte Erhöhung der Spannung an den Eingangsklemmen 3, 3' der Schwellwere -schaltungen, Gleichzeitig wird durch das Schaltglied 8 über die Klemmen 10 auch der entsprechende Anzeiger 11 dr Skalenwerte eingezchaltet. On the other hand, the voltage at input terminal 4 decreases during the measurement process as a result of the decrease in the measurement size so far that the lower limit of the ever. respective If the measurement range is undershot, the electronic threshold value circuit occurs 2 in action and generates a pulse that passes through the output terminal 5 on input 7 of the switching element. When this signal arrives it causes d switching element 3 via the output terminals 9 a sudden increase in voltage at the input terminals 3, 3 'of the threshold value circuits, at the same time is through the switching element 8 via the terminals 10 also the corresponding indicator 11 dr scale values switched on.

Fig. 2 zeigt die elektronischen Scnwellwertschaltungen 1, 2 des selbsttätigen Me#bereichumschalters nach Fig. 1 in Einzelheiten. Die beiden Schaltungen enthalten zunächst einea Impulsgenerator 13, der an die Basen 14, 14' der Transistoren 12, 12'angeschlossen ist.Zwischen dem Nullpukt des Eeßbereichumschalters und der Bezugsspannungsquelle @1 lie -gen die Potentiometer 15, 15', dessen Abgreifer 16, 16' mit Kollektoren 17, 17' der erwähnten Transistoren verbunden sind. Zwischen den Emittern 19, 19' der TRansistoren 12, 1' und den Eingangsklemmen 3, 3' sind Begrenzungswiderstände 18, 18' einzeschaltet. Die Schwellwertschaltungen enthalten weiter Verstärker 20, 21, die zwischen Emittern 19, 19' und Kippstufen 21, 21' liegen, wobei der Verstärker 20 an Eingängen 23, 23' der Kippstufen angeschlossen werden. Die Ausgangssignale der Kippstufen 21, 21' werden an den Klemmen 5, 5' abgenommen. Fig. 2 shows the electronic threshold value circuits 1, 2 of the automatic Measuring range switch according to FIG. 1 in detail. The two circuits included first a pulse generator 13 which is connected to the bases 14, 14 'of the transistors 12, 12 'between the zero point of the measuring range switch and the reference voltage source @ 1 are the potentiometers 15, 15 ', their pickups 16, 16' with collectors 17, 17 'of the transistors mentioned are connected. Between the emitters 19, 19 ' of the transistors 12, 1 'and the input terminals 3, 3' are limiting resistors 18, 18 'switched on. The threshold circuits also contain amplifiers 20, 21, which are between emitters 19, 19 'and flip-flops 21, 21', the amplifier 20 can be connected to inputs 23, 23 'of the multivibrators. The output signals of the flip-flops 21, 21 'are removed from the terminals 5, 5'.

Die beschriebenen Schwellwertschaltungen haben folgende Wirkungsweise. The threshold value circuits described have the following mode of operation.

Ist die Spannung an den Basen 14, 14' leich Null, so bleiben die Transistoren 12, 12' gesperrt und die Emitter 19, 19' haben das gleiche Potential wie die Klemmen 3,3', an denen die Me#spannung liegt. Kommt ein Impuls vom Generator 13 au die asen 14, 14' an, so werden die Transistoren 12, 12' durchlässig, wodurch das Potential - zu den Emittern 19, 19' etwa gleich dem Potential an ihren Kollektoren 17, 17' wird. flas luti s ist aber durch die Stellung der Ab ; reifer 16, 16' der Potentiometer 15, 15' bestimmt, die so gewählt wird, daß das Potential am Kcllektor 17 des Transistors 12 etwa gleich dem oberen und das P:otential am Kollektor 172 des Transistors 12' dem unteren Endwert des jeweiligen Me#bereiches ist. If the voltage at the bases 14, 14 'is slightly zero, they remain Transistors 12, 12 'blocked and the emitters 19, 19' have the same potential Like the terminals 3, 3 ', to which the measuring voltage is applied. If there is an impulse from the generator 13 to the nose 14, 14 ', the transistors 12, 12' become permeable, whereby the potential - to the emitters 19, 19 'approximately equal to the potential at their collectors 17, 17 'will. But flas luti s is through the position of the Ab; mature 16, 16 'the Potentiometer 15, 15 'determined, which is chosen so that the potential at the Kcllektor 17 of the transistor 12 is approximately equal to the upper one and the P: potential at the collector 172 of the transistor 12 'is the lower end value of the respective measurement range.

An den Emittern 19, 19' der Transistoren 12, 12' treten somit Spannungsimpulse mit der Frequenz der von dem Generator 13 erzeugten Steuerimpulse auf, deren Amplitude proportional der Differenz zwischen Me#- und Bezugsspannung ist, Die Polarität dieser Impulse hängt von dem Verhältnis zwischen Me#- und Bezugsspannung ab, und zwar stimmt sie mit der Polatität der Bezugsspannung, wenn die Me#spannung kleiner als Bezugsspannung ist. Sie kehrt aber un, sobald die Me#spannung die Bezugsspannung überschreitet. Die Differenzspannungsimpulse werden den Verstärkern 20, 20' zugeleitet. Voltage pulses thus occur at the emitters 19, 19 'of the transistors 12, 12' with the frequency of the control pulses generated by the generator 13, their amplitude is proportional to the difference between Me # and reference voltage, the polarity of this Impulse depends on the relationship between Me # and reference voltage, and it is correct with the polarity of the reference voltage if the measurement voltage is less than the reference voltage is. However, it reverses as soon as the measurement voltage exceeds the reference voltage. The differential voltage pulses are fed to the amplifiers 20, 20 '.

Die Ausgangsimpulse der Verstärker 20, 20 gelangen entsprechend auf die Eingänge 22, 23 bzw. 22', 23' der Kipp-3 stufen 21, 212. Die ganze Schaltung ist so ausgelegt, daß beim Überschreiten der Bezugsspannung durch die Meßspannung nur die Stufe 21 und beim Unterschreiten dereelben hur die Stufe 21' kippt. Je nachdem, welche aus den Kippstufen 21, 21' wirksam wird, tritt ae Steuerimpuls an der Klemme 5 oder an der Klemme 52 auf. The output pulses of the amplifiers 20, 20 arrive accordingly the inputs 22, 23 or 22 ', 23' of the Kipp-3 stages 21, 212. The whole circuit is designed so that when the reference voltage is exceeded the measuring voltage only the level 21 and when falling below the same level only the level 21 'tilts. Depending on which of the flip-flops 21, 21 'becomes effective, ae occurs Control pulse at terminal 5 or at terminal 52.

Die beschriebenen Schwellwertschaltungen lassen die Anwendung verschiedener Arten von Schaltgliedern ZU. The threshold circuits described allow the use of different Types of switching elements ZU.

Die wirtschaftlichste Lösung ergibt sich bei Anwendung eines auf Relais aufgebauten nicht umsteuerbaren Schalt -gliedes. Wird aber eine hohe Schaltgeschwindigkeit erfordert, so ist ein umsteuerbares Schaltglied vorteilhafter. The most economical solution is to use a Relay built, non-reversible switching element. But it will have a high switching speed requires a reversible switching element is more advantageous.

Bei Geräten, wo die stufenweise Empfindlichkeitsverstellung nach Wechselstrom erfolgt, beispielsweise bei Intensitätsmessern mit umschaltbaren Dosierkondensatoren, wird die extrem schnelle Me#bereichumschaltung vorteilhat erweise durch ein konktaktloses unsteuerbares Schaltglied erreicht. For devices where the gradual sensitivity adjustment according to Alternating current occurs, for example in the case of intensity meters with switchable metering capacitors, The extremely fast measuring range switching is advantageous through a contactless reached uncontrollable switching element.

Claims

P A T E N T A N S P RÜ C H E: 1. Automatic measuring range switch for electrical measuring devices with gradually working sensitivity regulator, with two elements for recording the voltage or current limit values in the respective measuring range, which is followed by a switching element, which controls the sensitivity level and an indicator which controls the measuring ranges, that is to say, that it is not possible to use it n e t that the elements for limit value detection in the form of an electronic Threshold value circuit (1, 2) are formed, which the sensitivity level controller is connected upstream, the control pulse for the switching element (8) if the value falls below the limit of the lower measurement range from a threshold value circuit and when exceeded of the upper measuring range end value is generated by the other threshold value circuit.

2o automatic measuring range switch according to claim 1, d a d u r c h e k e k e n n n e i c h n e t that the electronic threshold value circuits are on each have a pnp transistor (12 or 12 '), in which the emitter (19 or 19 ') is connected to the output of the sensitivity stage controller, the collector (17 or 17 ') is on the reference voltage source and the base (14 or 14') of Control voltage pulses are applied, with all voltages mentioned negative compared to zero potential, while the control signal for the switching element is on Emitter (19 or 19 ') at the output of the sensitivity stage controller is connected, the Kellektor (17 or 17 ') is connected to the reference voltage source and the base (14 or 14 ') is acted upon by control voltage pulses, wherein all the voltages mentioned are positive with respect to the Nuil potential, while the Control signal for the switching element at the emitter (19 or 19 *) is tapped.

Lee r s e i t e