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B E S C H R E I B U N G zu der Patentanmeldung Wechaelspannungsmesser
Die Erfindung bezieht sich auf einen linearisierten Wechselspannungsmesser, bei
dem die Differenz der Ausgangsgleichepannungen zweier Gleichrichter des Eingang
eines als Gleichspannungsverstärker wirkenden Zerhacker-Verstärkers zugeführt wird,
wobei dieser Gleichapannungsverstärker einen Wechselspannungsverstärker mit einem
durch einen Steuergenerator angesteuerten vorgeschalteten Zerhacker und einen nachgeschalteten
ebenfalls durch den Steuergenerator angesteuerten Synchrongleichrichter umfaßt,
und dem Eingung des ereten Gleichrichters die Meßgröße und de. Eingang des zweiten
Gleichrichters eine der Asplitude der Ausgang@gleichspannung des Zerhacker-Verstärkers
proportionale Wechselspannung zugeführt wird.
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Wechselspannungsmesser dieser Art, vor allem für Hochfrequenzspannungen,
sind bekannt (US-Patentschrift 3 142 799). Hierbei wird die Ausgangsspannung des
Gleichspannungsverstärkers, der zur Verriqerung der Drift meist als Zerhacker-Verstärker
ausgebildet ist, einem Stellglied zugefUhrt, durch welches die Amplitude eines gesonderten
Vergleichsoszillators entsprechend der Amplitude der Ausgange gleichapanaung des
Gleichspannungsveretärkers geragelt wird. Diese bekannten Wechselspannungsmesser
sind im Aufbau relativ kompllziert und teuer, denn sie erfordern neben den Bausteinen
für den Zerhacker-Verstärker zusätzlich ein stellglied und einen Verglsichsapannungsoszillator.
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Es ist aufgabe der Erfindung, einen Wechaelspannungsmesser der singange
erwähnten Art so weiterzubilden und zu verbessern, daß er mit wesentlich geringerem
Schaltungsaufwand und damit billiger aufgebaut werden kann, ohne daß die guten linearisierenden
Eigenschaften einer solchen bekannten Schaltung verschlechtert werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß ausgehend von einem Wechselspannungsmesser
der eingange erwähnten Art dadurch gelöet, daß die Ausgangswechselspannung des Wechselspannungsverstärkers
des Zerhaoker-Verstärkers des zweiten Gleichrichter zugeführt wird.
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Gemäß der Erfindung werden also das Stellglied für die Umwandlung
der Ausgangsgleichspannung des Gleichspannungsverstärkers in eine amplitudenproportionale
Wechselspannung und anch der Vergleichsoszillator überflüssig, denn durch die erfindungsgemäße
Schaltung wird die im Zerhaoker-Verstärker erzeugte Wechselspannung, die ja in ihrer
Amplitude ebenfalls proportional der Ausgangsgleichspannung ist, unmittelbar für
die Speisung des zweiten Gleichrichters verwendet. Damit kann der schaltungstechnische
Aufwand gegenüber vergleichbaren bekannten Schaltungen wesentlich herabgesetzt werden.
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Die Ausgangsgleichspannung des Zerhacker-Verstärkers kann sowohl positive
wis negative Werte annchmen, Je nach Ansteuerung der boiden eingangessitigen Gleichrichter.
Um Unstabilitäten im Ragelkreie zu vermeiden, kann in die Verbindungsleitung zwischen
dem Ausgang deo \Iecheelspannungsverotärkere und den zweiten Gleichrichter @och
eins Torachaltung angeordnet werden, die entweder in Abhängigkeit von der Polarität
der Ausgangagleichapannung des Zerhacker-Verstärkers oder durch die Phase des Steuergenerators
des Zerhacker Verstärkers angesteuert wird und zwar derart, daß Regelkreis aufgetrennt
wird, wenn die Ausgangsgleichspannung des Zerhacker-Verstärkers eine Polarität annient,
durch die der geschlossene Ragelkreis unstabil würde.
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Zur Ansteuerung des Zerhackers bzw. des Synchrongleichrichters des
Zerhacker-verstärkers werden meist Steuergensratoren in Form von Multivibratoren
verwendet, die eine rechteckförmige Wechselspannung abgeben. Da die Ausgangsspannung
des Wechselspannungeverstärkers des Zerhacker-Verstärkere in solchen Fällen ebenfalls
eine Rechteckspannung darstellt, kann es ferner noch non Vorteil sein, ein Filter
in des Regelkreis vorzusehen, durch welches aus der rechteckförmigen Ausgangssp[annung
des Wachselspannungzveretärkers die Grundwelle herausgesiebt wird, so daß nur diese
sinusförmige Grundwelle des zweiten Gleichrichter zugeführt wird.
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Dieses Filter ist für die Funktionsweise der erfindungsgeaäßen Schaltung
nicht unbedingt erforderlich, jedoch kann hierdurch die Linearität des Wechselspannungsmessers
verbessert werden. Das Filter kann beispielsveise in der Verbindungsleitung zwischen
dem Wechselspannungsverstärker des Zerhacker-Verstärkers und dem zweiton Gleichrichter
oder auch in des Wechselspannungsverstärker ngeordnet sein.
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Die Erfindung sowie vorteilhafte @@@@@lheiten der Erfindung werden
im folgenden anhand einer sch@@atischen Zeichnung an eines Ausführungsbeispiel näher
erläutert.
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Die Fig. zeigt einen erfindungsgemäß aufgebauten Wechselspannungsmes-@@r,
bei dem in bekennter Weise die Nichtline@rität und die Temperaturabhängigkeit der
Gleichrichter durch einen Regelkreis ko@pensiert sind. Die Schaltung umfaßt zwei
Gleichrichter @. und G2, deren Ausgänge über sinstellbare Spannungstsiler T1 und
T2 mit den Eingängen eines Gleichspannungsverstärkers D verbunden sind und zwar
in entgegengesetzter Polung. so daß am Ausgang dieses Gleichspannungsverstärkers
D die verstärkte Differenz der beiden Ausgangespannungen der Gleichrichter C1 und
C2 entstcht. Diese Ausgangegleichspannung des Gleichspannungsverstärkers D vird
mit einem Meßinetrumest J angezeigt. Der Gleichspannungsverstärker D ist in bekannter
Weise
als Zerhacker-Verstärker aufgebaut und besteht aus einem Wechselspannungsverstärker
W, einem diesem vorgeschalteten Zerhacker Z mit Differenzeingang, einem nachgeschalteten
Synchrongleichrichter S und einem den Zerhacker Z und den Synchrongleichrichter
S ansteuernden Stauergenerator M, beispielsweise einen Multivibrator, der rechteckförmige
Sohaltimpulse liefert.
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Gsmäß der Erfindung wird der Regelkreis zum Gleichrichter G2 durch
eine Verbindung des Ausgangs des Wechselspannungsverstärkers W mit diesem zweiten
Gleichrichter G2 herge@tellt. Auf diese weise werdan ein Vergleichsepennungseszillater
und ein Stellglied zur proportionslan Amplitudeneteuerung der Ausgangespannung dieses
Oszillstora in Abhängigkeit von der Ausgangegleichspannung gespart.
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Da am Ausgang des Wechselspannungsverstärkers W eine rechteckige Wechselspannung
vorhanden ist, für die Speisung des Gleichrichters aber zweckmäßigerweise eine Sinusspannung
verwendet wird, ist in den Regelkreis noch ein Filter F zur Auesiebung einer Sinusspannung
mit der Frequenz der Grundwelle der Rechteckspannung des Generators M vorgesehen.
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Bei geschlossenem Regelkreie können unter gewissen Veraussetzungen
Unstabilitäten eintreten, beispielsweise dann, wenn die Ausgangsgleichspannung des
Gleichrichters G2 größer als die Ausgangsgleichspannung des Gleichrichters G, wird.
Eine Vergrößerung der Ausgangsgleichspannung des Gleichrichters verursacht nämlich
eine Vergrößerung der Amplitude der Ausgangmspannung des Wechselspannungsverstärkere
W, die ihrerseits über den geschlossenen Regelkreis wieder an den Eingang des Gleichrichters
G2 gelangt und eine weitere Vergrößerung der Ausgangsgleichspannung dieses Gleichrichters
bewirkt.
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Um solche Unstabilitäten au vermeiden, ist im Regelkreis noch eine
Torschaltung T vorgesehen, die in dem gezeigten Ausf2hrungsbeispiel unmittelbar
durch die Ausgangegleichspannung angesteuert ist und bei Auftreten einer Unstabilität
den Regelkreis öffnet. Die Anordnung
ist ferner so getroffen, daß
der Regelkreis durch die Torschaltung T erst dann wieder geschlossen wird, wenn
die Ausgangsgleichspannung des Gleichrichters G2 wieder kleiner als die Ausgangegleichspannung
des Gleichrichters G1 ist. Schließlich ist-in diesem Regelkreis auch noch ein umschaltbarer
Spannungsteiler T3 eingeschaltet, der zusa@men mit den Spannungsteilern T1 und T2
zur Bereichaumschaltung dient. Die Teiler T1 und T2 haben die gleiche Stufung wie
der Teiler T3, sie werden aber in entgegengesetzter Richtung gesohaltet, so daß
die Schleifenverstärkung des Regelkreises konstant bleibt.
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Patentansprüche