DE2000255B2 - Spannungsvergleichsanordnung - Google Patents

Description

icr^det

Die Erfindung betrifft eine Spannungsvergleicher- dem ersten uncrdem zweiten Spannungsvergleichsanordnung mit einer primären Bezugsspannung und element zum Erzeugen eines ersten Ausgangssignals einer Quelle einer bekannten Spannung und mit einer empfängt, wann immer die unbekannte Spannung Serienschaltung von Widerständen, die an eine kon- innerhalb dem Spanmingsfenster liegt, das durch die stante Stromquelle angeschlossen sind, wobei die 5 jeweils gewählte sekundäre Bezugsspannung definiert Spannungen an den Verbindungsstellen zwischen den ist.
Widerständen für Vergleichszwecke abgegriffen sind. Als wesentlicher Unterschied zwischen de erfin-

Es ist bereits eine Schaltung zum Bestimmen oder dungsgemäßen Schaltung und der bekannten Schal-

zum Messen des Spannungsteilungsverhältnisses eines tungist die primäre Bezugsspannung bei der bekannten

Spannungsteilers, der von Impulssignalen erregt wird, io Spannung nicht veränderlich, d.h., die an den einzelnen

bekanntgeworden. Gemäß einer Ausführungsform Verbindungspunkten der Widerstandskette abgegrif-

besteht diese bekannte Schaltung aus einer Reihen- fenen Teilspannungen bleiben immer konstant,

schaltung von Präzisionswiderständen, wobei die .^ei der erfindungsgemäßen Schaltung werden jedoch

Spannungen an den Verbindungsstellen zwischen den die einzelnen Teilspannungen, die für Vergleichszwecke

einzelnen Widerständen abgegriffen werden und jeweils 15 mit unbekannten Spannungen abgegriffen werden, in

zu einem Kontakt eines Schalters geführt werden. An einer ganz bestimmten Weise geändert, und zwar nicht

diese Reihenschaltung der Präzisionswiderstände ist nur proportional zu einer bekannten Bezugsspannung

eine Gleichspannu. gsquelle angeschlossen, und diese y_iyj sondern auch um den selben Änderungsbetrag

Gleichspannung wird mit Hilfe eines Impulsgenerators dieser bekannten Bezugsspannung Kin. Dies ergibt

und eine von diesem gesteuerte Gatterschaltung 20 den Vorteil, daß man die bekannte Bezugsspannung Ki_n-

zerhackt. Diese zerhackte Gleichspannung bzw. Im- direkt mit der unbekannten Spannung vergleichen

pulse werden einer unbekannten oder einzustellenden kann, die Genauigkeit des Vergleiches dadurch sehr

Impedanz aufgedrückt. Diese Impedanz besteht aus gesteigert wird und eine direkte maßstabsgetreue

einer Reihenschaltung zweier Impedanzen und die an Ablesung bzw. Anzeigt möglich ist.

der Verbindungsstelle der zwei Impedanzen auftre- 25 Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der erfin-

tende Teilspannung wird einer Vergleichseinrichtung dungsgemäßen Schaltung ist vorgesehen, daß die Zahl

als eine Eingangsgröße zugeführt. Als zweite Eingangs- der sekundären Spannungsbezugsgrößen geradzahlig

größe erhält die Vergleichseinrichtung eine mit Hilfe j_st und daß die primäre Bezugsspannung am mittleren

desselben Impulsgenerator und einer weiteren Gatter- Verbindungspurikt der Widerstandsreihenschaltung

schaltung im gleichen Rhythmus jrhackte, jedoch 30 angeschlossen ist.

niedrigere Gleichspannung, Hie entsprechend den Eine gute Ausweriungsmöglichkeit wird auch daunterschiedlichen Teilspannungen dt Widerstands- durch geschaffen, daß dem Spannungsvergleichsreihenschaltung bekannt ist. Aus der in der Ver- element mit eier höchsten sekundären Bezugsspannung gieichseinrichtung ermittelten Differenzspannung läßt und den Spannungsvergleichselement mit der niedrigsich der genaue Impedanzwert der in Reihe geschal- _{35 s}ten sekundären Bezugsspannung eine gemeinsame teten Impedanzen ermitteln (USA.-Patentschrift Gatterschaltung zugeordnet ist.
3 324 390). Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe be- ergeben sich aus vier nun folgenden Beschreibung

steht darin, eine Spannungsvergleicheranordnung der eines Ausführungsbeispiels unter Hinweis auf die

eingangs definierten Art zu schaffen, die automatisch 40 Zeichnung, deren einzige Figur schematisch einen

eine unbekannte Spannung mit einer bekannten, sich Schaltplan einer Spannungsvergleicheranordnung nach

jedoch ändernden Spannung vergleichen kann. der vorliegenden Erfindung zeigt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch In der einzigen Figur ist eine Widerstandskette gelöst, daß ein Pol der primären Bezugsspanniingsquelle gezeigt, die aus den Widerständen A₁, R₂, R₃, /?₄, R₅ an eine der Verbindungsstellen zwischen den Wider- 45 und R₆ besteht, wobei diese Widerstände in Reihe ständen der Widerstandsreihenschaltung und der geschallet sind, und es sind weiter Feldeffekttransisloandere Pol an einen Bezugspunkt der Stromquelle ren 17 und 18 zwischen Spannungsquellen A λ und A -angeschlossen ist. während die sekundären Bezugs- angeschlossen. Der Feldeffekttransistor 17 zusammen spannungen von den Verbindungsstellen der Wider- mit dem Widerstand R₁ als auch der Feldeffckttranstände abgenommen sind, und daß zur Stromkonstant- 50 sistor 18 zusammen mit dem Widerstand R₂ haltung in jedem Zweig der Widerstandskette beid- stelle·! Konstantstromquelien dar, die einen konseitig des Vcrbindungspunktrs der mittleren Ver- stanten Strom in die Widerstandskette einspeisen bindiingsstelle der Widerstandsreihenschaltung je ein so daß die Spannungen K₁, V₂, V₃ und K₄ an den Feldeffekttransistor liegt, dessen Drain-Source-Strecke Zwischenpimklcn 20, 21, 22 und 23 in der Widerin Reihe mit der Widerstandskette liegt und deren 55 standskette jeweils erscheinen.

Steuerelektrode mit einem Punkt desjenigen Teiles Eine Vielzahl an Vergleicherelementen, in diesem

der Kette verbunden ist, in dem die zugehörige spezifischen Ausführungsbeispiel vier Vergleicher-

Drain'Source*Strecke sich befindet, und daß eine elemente 40 bis 43, die von irgendeinem bekannten

Vielzahl von Spannungsvergleichselementen mit Hoch' Typ sind, stellen die logische Schaltung nach der

impedanz-Eingängen vorgesehen sind und an jedem 60 vorliegenden Erfindung dar. Jedes Vergleicherelement

dieser Spanntingsvcrgleichselemente als eine erste weist einen Eingang mit hoher Spannung, großer

Eingangsgröße eine der sekundären Bezugsspannungen Impedanz, wie z. B. die Eingänge 40«, 41 a, 42a und

und als eine zweite Eingangsgröße die iinbekannlc 43« auf und ebenso einen Eingang mit niedriger

Spannung liegt, wobei jedes der Spannungsvergleichs- Spannung, hoher Eingangsimpedanz, wie z. B. die

elemente ein Ausgangssignal erzeugt, wenn eine 65 Eingänge 4OA, 4lb, 41b und 4ib. Ein Vergleicher-

bestimtnte der Eingangsgrößen die andere der Ein- element erzeugt ein Ausgangssignal, und zwar am

gangsgrößen überschreitet, und daß weiter eine Gatter- Ausgangsanschluß, wie z. B. dem Anschluß 40c, 41c,

schaltung vorgesehen ist, die die Ausgangsgrößen aus 42c oder 43c, wann immer die Spannung am Eingang

mit der hohen Spannung kleiner als die Spannung an dem entsprechenden Eingang mit niedriger Spannung ist,

Eine unbekannte Spannung, die erfaßt werden soll, w ird an den Anschluß 30 gelegt und gelangt damit zu den Vergleicherelementen bzw. den Eingängen 4Oo und 42a mit der hohen Spannung und ebenso an die Yergleieherelemente an den Eingängen mit der niedrigen Spannung, d.h. Mb und 43/j.

Eine primäre Bezugsspannung Fix, die an früherer Steile als Fenster-Spannungswert bezeichnet wurde, da sie den Spannungswert des Spannungsfcnsters der Vergleichseinrichtung bestimmt, wird an dem Zwischenpunkt 25 der Widerstandskette angelegt Die Spannungen F₁, F₂, F₃ und F₄, die als Sekundärbe/.ugsspannungswerte bezeichnet werden können, da sie d-'eEndgrenzenderSpannungsfensterbestimmen, '.erden an die Vergleicherelemente in folgender Weise angelegt. V₁ wird an den Niederspannungscingang 40b angelegt. F₂ wirdandenNierterspa/mungs-Ii ingang 42Λ angelegt. F₃ wird an den Hochspannungsr.incang43a und F₄ wird an den Hochspannungs-Fingang 41 α angelegt.

Wie bereits erwähnt wurde, weisen die Eingänge der Vcrgleicherelemente eine charakteristische hohe Ein-[iingsimpedanz auf und dadurch wird ein vernachli^sigbarer Strom gezogen, was bedeutet, daß ein rernachlässigbarer Strom aus der Widersandskette tiadurcli gezogen wird, so daß der Strom (/,) durch jedes Widerstandselement der Widerstandskett» im wesentlichen gleich dem Strom ist, der von allen V. iderstandselemenien der Widerstandskette gezogen v.ird bzw. hindurchfließ:, und zwar ungeachtet des Wertes von F_rN. Es gelten somit die folgenden Beziehungen:

I⁷, = Fin-F, - F_1x

Z₁ (R₃ I₁ R,

l'_:, = F_1n -1,/f,
!", - F₁ .χ - Z₁ (R,

R.)

Aus den zuvor angegebenen Beziehungen geht liervor, daß eine Veränderung von Fix eine dentische Änderung (in derselben Richtung und um Jenseiben Betrag) von F₁, F₂, F₃ und F₄ zur Folge hat, unter der Voraussetzung, wie dies in diesem Fall zuirifft, daß tier Strom durch die verschiedenen Widers ände der Widerstandskette konstant bleibt. Für die hier veranschaulichte Ausführungsform gilt zusätzlch:

K₂ >

> K

K₁,

Wobei F₁. F₁ und F₂. V₃ die Grenzen der gev/i'mschten Spann ungsfensier definieren.

Fs sei hervorgehoben, daß die Aiisgangsanschliisje 4(Ic und 41c des Vcrgleicherclemcnts an die Eingänge ties UND-Gatters 45 angeschlossen sind, während die Ausgangsanschlüsse 42c und 43c des Vergleicherelemcnts an die Eingänge des UND-Gatters 46 angeschlossen sind. Es sei auch daran erinnert, daß ein Vergleicherelement ein Atisgangssignal erzeugt, wann immer die Spannung am Hochspannungseingang kleiner als die Spannung am Niederspannungs· Eingang ist. Es erscheint demzufolge ein Ausgangssignal am Gatter 45 bzw. dem Ausgangsanschliiß 47, wann immer:

F₁ > F (unbekannt) > F₄,

d. h., wann immer die unbekannte Spannung zwischen F₁ und V₄ liegt. Darüber hinaus erscheint eine Ausgangsgröße am Gatter 46, d. h. am Ausgangsanschluß 48, wann immer:

V₁ > F (unbekannt) > F₃,

d. h., wann immer die unbekannte Spannung zwischen F₂ und F₃ liegt. Demzufolge definieren F₁ und V₁ ein Spannungsfenster, das Fix enthält, während V₂ und F₃ ein anderes, jedoch kleineres Fenster definieren, das ebenso Fix enthält. Bei der Verwendung in einem

ίο Anzeigesystem eines Flugzeugs, das über die Nähe eines weiteren Flugzeugs Aufschluß gibt, besteht z. B. das Spannungsfenster, das durch F₂ und F₃ definiert ist, aus einem Höhen-Spannungsfenster, das entsprechend der Höhe des geschützten Flugzeugs bzw. um diese Hohe gelegen ist, die durch Fix definiert ist, innerhalb welchen Höhenbereiches ein Eindringling eine Kollisionsgefahr darstellt, während das Spannungsfensler, das durch F₁ und F₄ definiert ist, ein größeres »Höhenfenster« um u:e Höhe des geschützten Flugzeugs darstellt. Ein Eindringling, dessen Höhe nicht in das Fenster fällt, das durch F₂ und F₃ definiert ist, dessen Höhe jedoch innerhalb des Fensters fällt, das durch F₁ und F₄ definiert ist, stellt eine mögliche Kuilisionsgefahr dar.

Betrachtet man die Gleichungen (1), (2), (3) und (4), so sei darauf hingewiesen, daß die Spannungsfenster verbreitert oder verschmälert werden können, und zwar in einer Gruppe, indem man /, jeweils vergrößert oder verkleinert, und zwar kann dies auf irgendeine

3a bekannte Weise vorgenommen werden, während die Spannungsfenster in ihrer Breite individuell verändert werden können, indem man den Widerstandswert verändert. Wenn natürlich Fix allein variiert wird, bleibt die Breite jedes Spannungsfensters konstant.

Obwohl die Erfindung in Verbindung mit einem bestimmten Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, d. h. in Verbindung mit einem Anzeigewarnsystem, so ist offensichtlich, daß die zuvor übermittelte Lehre auch zur Lösung anderer oder ähnlicher Probleme verwendet werden kann, ohne dabei den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Sämtliche in der Beschreibung erkennbaren und in den Zeichnungen dargestellten technischen Einzelheiten sind für die Erfindung von Bedeutung.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Spannungsvergleicheranordnung mit einer primären Uezugsspannung und einer Quelle einer unbekannten Spannung und mit einer Serien-

.so schaltung von Widerständen, die an eine konstante Stromquelle angeschlossen sind, wobei die Spannung ·η an den Verbindungssteilen zwischen den Widerständen für Vergleichszwecke abgegriffen sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein Pol der primären Bezugsspannungsqueile an eine der Verbindungsstellen (20, 21, 25, 22, 23) zwischen den Widerständen (R_:i, R_b, Λ_β, R₄) der Widerstandsreihenschaltung und der andere Pol an einen Bezugspunkt der Stromquelle (A+, A-) angeschlossen ist, während die sekundären Bezugsspan nun gen von den Verbindungsstellen (20, 21, 22, 23), abgenommen sind und daß zur Stromkonstanthaltting in jedem Zweig der Widerstandskette beidseitig des Verbindungspunktes der Ver- bindungssteile (25) je ein Feldeffekttransistor liegt, dessen Drain-Sourcc-Strecke in Reihe mit der Widerstandskette liegt und deren Steuerelektrode mit einem Punkt desjenigen Teiles d.T Kette ver-

blinden ist, in dem die zugehörige Drain-Source-Strecke sich befindet, und daß eine Vielzahl von Spannungsvergleichselementen (40, 41, 42, 43) mit Hochimpedanz-Eingängen vorgesehen sind und an jedem dieser Spannungsvergleichselemente als eine erste Eingangsgröße eine der sekundären Bezugsspannungen und als eine zweite Eingangsgröße die unbekannte Spannung liegt, wobei jedes der Spannungsvergleichselemente (40,41, 42, 43) ein Ausgangssignal erzeugt, wenn eine bestimmte der Eingangsgrößen die andere der Eingangsgrößen überschreitet, und daß weiter eine Gatterschaltung (45) vorgesehen ist, die die Ausgangsgrößen aus dem ersten und dem zweiten Spannungsvergleichselement zum Erzeugen eines ersten Ausgangssignals empfängt, wann immer die unbekannte Spannung innerhalb dem Spannungsfenster liegt, das durch die jeweils gewählte sekundäre Bezugsspannung definiert ist.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der sekundären Spannungsbezugsgrößen (F₁ bis F₄) geradzahlig ist und daß die primäre Bezugsspannung (Vw) am mittleren Verbindungspunkt (25) der Widerstandsreihenschaltung angeschlossen ist.

3. Schaltung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Spannungsvergleichselement (40) mit der höchsten sekundären Bezugsspannung( F₁) und dem Spannungsvergleichselement (41) mit der niedrigsten sekundären Bezugsspannung (F₄) eine gemeinsame Gatterschaltung (45) zugeordnet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen