DE20301556U1

DE20301556U1 - Differentialer Hochspannungswandler zum Beispiel für ein PC-gesteuertes Messgerät

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Publication number: DE20301556U1
Application number: DE20301556U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-02-01
Filing date: 2003-02-01
Publication date: 2004-06-03
Anticipated expiration: 2013-02-02
Also published as: DE102004003963A1

Abstract

Differentialer Hochspannungswandler zum Beispiel für ein PC- gesteuertes Messgerät mit zwei Eingangsklemmen und einem Niederspannung – Differentialverstärker (1), der sich im Gehäuse des Messgerätes bzw. des Computers befindet, dadurch gekennzeichnet, dass er zwei zusätzliche identische Hochohmwiderstände (Ri) und zwei Überspannungsschutzvorrichtungen (2), die sich konstruktiv in einem Eingangsmesskabel (3) befinden, enthält, jeder von beiden identischen Hochohmwiderständen mit einem Ende die Eingangsklemme des differentialen Hochspannungswandlers bildet und mit anderem Ende mit einem Eingang des Niederspannung – Differentialverstärkers (1) und durch Überspannungsschutzvorrichtung (2) mit der Masse des Messgerätes bzw. Computers verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen differentialen Hochspannungswandler zum Beispiel für ein PCgesteuertes Messgerät, insbesondere für die Zwecke der Netzqualitätsanalyse in der elektrischen Energieversorgung.
Differentiale Spannungswandler werden häufig in Energiequalitätsmesstechnik eingesetzt, da sie bekannte Vorteile haben: niedrige Empfindlichkeit gegenüber Störsignalen und hohe Sicherheit, da die Verwechselung der Polarität der Spitzen der Messleitungen nur zur Phasenverschiebung des zu untersuchenden Signals führt und keine Gefahr für den Mensch und das Messgerät darstellt.
Bekannte differentiale Hochspannungswandler befinden sich fast immer im Gehäuse des entsprechenden Messsystems. Das bedeutet, dass der Verbindungsmessstecker die höchstmögliche Eingangsspannung durchhalten muss. Da diese Spannung bis zu 1000 Volt und noch mehr sein kann, haben die Verbindungsmessstecker große Abmessungen, was einen Aufbau von Multikanalmesssystemen, z.B in einem PC-Gehäuse, erschwert.
Weiterer Nachteil bei bekannten Wandlern besteht darin, dass es keine Hochspannungs-Differentialverstärker in Mikroschaltungsausfiihrungen gibt. Es gibt Mikroschaltungen mit Eingangsspannung bis zu 200 Volt (z.B INA117 der Firma BURR-BROWN Corporation), was aber unzureichend für die Anwendungen im Bereich der Netzqualitätsanalyse ist.
Aus diesen Gründen ist die Anfertigung solcher Wandler sehr umständlich.
Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, einen Spannungswandler zu schaffen, der bei möglichst geringem Hardwareaufwand und kleineren Abmessungen der Messsteckverbinder eine Spannungswandlung bei hoher Spannung und mit hoher Genauigkeit ermöglicht.
Um diese Aufgabe zu lösen besteht der differentiale Hochspannungswandler aus zwei konstruktiv getrennten Teilen: einem Niederspannung- Differentialverstärker , der sich wie üblich im Gehäuse des Messgerätes befindet, und zwei identischen Hochohmwiderständen, die in einem Eingangsmesskabel untergebracht sind und in der Reihe mit inneren Widerständen des Niederspannung- Differentialverstärkers verbunden sind ( 1).
Der differentiale Hochspannungswandler funktioniert wie ein differentialer Verstärker mit einem Verstärkungsfaktor, der sich wie folgt ergibt K= R/(Ri+R), wobei R der innere Widerstand des Niederspannung differentialen Verstärker ist. Der Hochohmwiderstand Ri (Ri » R) wird unter Berücksichtigung der maximalen Eingangsspannung ausgewählt, so dass das Niveau der Spannung auf dem Eingang des Niederspannung-Differentialverstärker in üblichen Grenzen, z.B 10 Volt bleibt.
Aus technologischer Sicht ist so ein Hochspannungswandler einfach zu produzieren, da auf dem Markt eine Breite Palette von präzisen in Mikroschaltungsausführung Niederspannung-Differentialverstärker gibt, z.B, INA105 der Firma BURR-BROWN Corporation mit einem Verstärkungsfaktor 1. Weiterer Vorteil besteht darin, dass der Hochspannungsteil des Wandlers sich im Messkabel befindet. Aus diesem Grund kann der Ankopplungsmessstecker sehr kleine Abmessungen haben, es können z.B. Subminiatur- Steckverbinder in Einsatz kommen, welche den Aufbau der Multikanal-Messsysteme in einem Gewöhnlichen PC – Gehäuse ermöglichen. Da es auf dem Markt auch präzise Hochspannungswiderstände gibt, ist der Aufbau differentialer Hochspannungswandler mit präzisen Charakteristiken aus technologischer Sicht sehr einfach.

Claims

Differentialer Hochspannungswandler zum Beispiel für ein PC- gesteuertes Messgerät mit zwei Eingangsklemmen und einem Niederspannung – Differentialverstärker (1), der sich im Gehäuse des Messgerätes bzw. des Computers befindet, dadurch gekennzeichnet, dass er zwei zusätzliche identische Hochohmwiderstände (Ri) und zwei Überspannungsschutzvorrichtungen (2), die sich konstruktiv in einem Eingangsmesskabel (3) befinden, enthält, jeder von beiden identischen Hochohmwiderständen mit einem Ende die Eingangsklemme des differentialen Hochspannungswandlers bildet und mit anderem Ende mit einem Eingang des Niederspannung – Differentialverstärkers (1) und durch Überspannungsschutzvorrichtung (2) mit der Masse des Messgerätes bzw. Computers verbunden ist.
Differentialer Hochspannungswandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Überspannungsschutzvorrichtung zum Beispiel aus einem bidirektionalen Überspannungsschutz -Zener- Diode besteht.