DE2124088B1 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Überwachung einer Gleichspannung, welche bei
innerhalb eines durch eine untere und eine obere Referenzspannung vorgebbaren Bereiches liegenden
Werten dieser Gleichspannung ein erstes Signal und bei außerhalb dieses Bereiches liegenden Werten dieser
Gleichspannung ein zweites Signal abgibt.
Dabei liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine derartige Schaltungsanordnung zu schaffen, die
trotz vielseitiger Anwendbarkeit besonders einfach im Aufbau ist.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch
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gelöst, daß die Gleichspannung an die Eingänge eines eine Überschreitung der Referenzspannungen durch
Differenzverstärkers über gleich große ohmsche Wi- die zu überwachende Gleichspannung nach zwei
derstände angelegt ist, daß ferner an den einen Ein- Richtungen in ein gleiches Ausgangssignal umge-
gang des Verstärkers die obere und an den anderen formt wird. Durch die hohe Verstärkung des Diffe-
Eingang die untere Referenzspannung jeweils über 5 renzverstärkers werden dabei exakte Schwellenwerte
zueinander unterschiedlich gepolte Dioden derart zu- ohne Rückkopplung und Hysterese erreicht,
geführt sind, daß bei einem außerhalb des Bereiches Eine Ausgestaltung der Erfindung besteht darin,
liegenden Wert der Gleichspannung jeweils der eine daß die unsymmetrische Dimensionierung des Diffe-
Eingang mit diesem Gleichspannungswert und der renzverstärkers dadurch bewirkt wird, daß an der
andere Eingang mit den Referenzspannungswert be- ίο Stelle, die je nach Differenzverstärker für eine Kom-
aufschlagt ist und daß bei einem innerhalb des Be- pensation der Offfet-Spannung vorgesehen ist, ein
reichs liegenden Wert der Gleichspannung dieser an ohmscher Widerstand eingefügt ist, der derart be-
beiden Eingängen des Verstärkers wirksam ist. messen ist, daß durch ihn eine Überkompensation der
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung be- Offset-Spannung in der gewünschten Richtung besteht
darin, daß der Differenzverstärker derart un- 15 wirkt wird. Nach einer weiteren Ausgestaltung der
symmetrisch dimensioniert ist, daß dessen Ausgangs- Erfindung kann die unsymmetrische Dimensionierung
spannung in der einen Sättigungslage ist, so lange des Differenzverstärkers auch dadurch bewirkt werseine
beiden Eingänge auf gleichem Potential liegen den, daß einer seiner beiden Eingänge über einen im
und daß dessen Ausgangsspannung in die andere Vergleich zu seinem Eingangswiderstand hochohmi-Sättigungslage
umschlägt, wenn die Spannung zwi- 20 gen ohmschen Widerstand mit einem Pol der für die
sehen den beiden Eingängen die durch die unsym- Schaltungsanordnung vorgesehenen Betriebsspannung
metrische Dimensionierung des Differenzverstärkers verbunden ist.
eingestellte Offset-Spannung überschreitet und daß Durch die unsymmetrische Dimensionierung des
zwischen dem Ausgang des Differenzverstärkers und Differenzverstärkers wird Vorsorge gegen fehlerhafdem
Massepotential der Schaltungsanordnung eine 25 tes Umschalten vom einen in den anderen Schaltungs-Einrichtung
zur Signalisierung des Ausgangssignals zustand getroffen. Ein derartiges fehlerhaftes Umdes
Differenzverstärkers eingeschaltet ist. schalten könnte beispielsweise durch Toleranzen in
Hierdurch wird erreicht, daß die zu überwachende der Offset-Spannung des verwendeten Differenzver-Gleichspannung,
so lange diese innerhalb des durch stärkers oder durch Toleranzen der an die Verstärdie
Referenzspannung vorgegebenen Bereiches liegt, 30 kereingänge angeschalteten Bauelemente hervorgeruan
beide Eingänge des Differenzverstärkers gelangt. fen werden. Zur definierten Einstellung der Offset-Die
Spannungsdifferenz zwischen den Eingängen ist Spannung in der gewünschten Richtung kann dabei
damit Null. Die Ausgangsspannung des Operations- in beiden Fällen als ohmscher Widerstand sowohl
Verstärkers ist in der einen Sättigungslage, woraus mit ein Festwiderstand als auch ein Potentiometer verHilfe
der Signalisierungseinrichtung am Verstärker- 35 wendet werden. Im zweiten Fall muß der Widerstand
ausgang ein erstes diskretes Signal gewonnen wird. jedoch so hochohmig gewählt werden, daß der Ein-
Liegt die zu überwachende Gleichspannung außer- gangswiderstand des Operationsverstärkers für diesen
halb des durch die Referenzspannung vorgegebenen Eingang im wesentlichen unverändert bleibt.
Bereiches, also oberhalb der größeren Referenzspan- Ferner ist es eine Ausgestaltung der Erfindung, nung oder unterhalb der kleineren Referenzspan- 40 daß zur Erzeugung der Referenzspannung ein erstes nung, so wird eine der beiden Diodenstrecken leitend und ein zweites Potentiometer vorgesehen sind, die und die zugehörige Referenzspannung gelangt an den mit ihren Endanschlüssen mit den beiden Polen der ihr entsprechenden Eingang des Differenzverstärkers. Betriebspannung verbunden sind, daß eine erste Die andere Diodenstrecke bleibt gesperrt, so daß an Diode mit ihrer Kathode mit dem Mittelabgriff des dem mit ihr verbundenen Eingang nach wie vor die 45 ersten Potentiometers und mit ihrer Anode mit dem zu überwachende Gleichspannung anliegt. Ist nun die invertierenden Eingang des Differenzverstärkers und Differenz zwischen der zu überwachenden Gleich- eine zweite Diode mit ihrer Anode mit dem Mittelspannung und der am einen Eingang des Differenz- abgriff des zweiten Potentiometers und mit ihrer Kaverstärkers liegenden, über die leitende Diodenstrecke thode mit dem nicht invertierenden Eingang des Difdurchgeschaltete Referenzspannung größer als die so ferenzverstärkers verbunden ist.
durch die unsymmetrische Dimensionierung des Dif- Durch diese Maßnahme ergibt sich der Vorteil, daß ferenzverstärkers eingestellte Offset-Spannung, so die Referenzspannungen, durch die die Grenzen eines wird der Operationsverstärker, gemäß seiner hohen Gleichspannungsbereiches vorgegeben werden, in ei-Verstärkung, schlagartig voll ausgesteuert, so daß an nem weiten Bereich einstellbar sind, der im wesentdessen Ausgang mit Hilfe der Signalisierungseinrich- 55 liehen durch die Größe der Betriebsspannung der tung ein zweites diskretes Signal gewonnen wird. Schaltungsanordnung begrenzt ist. Hierdurch erreicht
Bereiches, also oberhalb der größeren Referenzspan- Ferner ist es eine Ausgestaltung der Erfindung, nung oder unterhalb der kleineren Referenzspan- 40 daß zur Erzeugung der Referenzspannung ein erstes nung, so wird eine der beiden Diodenstrecken leitend und ein zweites Potentiometer vorgesehen sind, die und die zugehörige Referenzspannung gelangt an den mit ihren Endanschlüssen mit den beiden Polen der ihr entsprechenden Eingang des Differenzverstärkers. Betriebspannung verbunden sind, daß eine erste Die andere Diodenstrecke bleibt gesperrt, so daß an Diode mit ihrer Kathode mit dem Mittelabgriff des dem mit ihr verbundenen Eingang nach wie vor die 45 ersten Potentiometers und mit ihrer Anode mit dem zu überwachende Gleichspannung anliegt. Ist nun die invertierenden Eingang des Differenzverstärkers und Differenz zwischen der zu überwachenden Gleich- eine zweite Diode mit ihrer Anode mit dem Mittelspannung und der am einen Eingang des Differenz- abgriff des zweiten Potentiometers und mit ihrer Kaverstärkers liegenden, über die leitende Diodenstrecke thode mit dem nicht invertierenden Eingang des Difdurchgeschaltete Referenzspannung größer als die so ferenzverstärkers verbunden ist.
durch die unsymmetrische Dimensionierung des Dif- Durch diese Maßnahme ergibt sich der Vorteil, daß ferenzverstärkers eingestellte Offset-Spannung, so die Referenzspannungen, durch die die Grenzen eines wird der Operationsverstärker, gemäß seiner hohen Gleichspannungsbereiches vorgegeben werden, in ei-Verstärkung, schlagartig voll ausgesteuert, so daß an nem weiten Bereich einstellbar sind, der im wesentdessen Ausgang mit Hilfe der Signalisierungseinrich- 55 liehen durch die Größe der Betriebsspannung der tung ein zweites diskretes Signal gewonnen wird. Schaltungsanordnung begrenzt ist. Hierdurch erreicht
Bei der Festlegung des zu überwachenden Gleich- man, daß die Schaltungsanordnung einer großen Zahl
Spannungsbereiches durch die Vorgabe von Referenz- von Anwendungsfällen, in denen unterschiedliche
spannungen sind auch die Schwellspannung der je- Spannungsbereiche überwacht werden sollen, ange-
weils leitenden Diodenstrecke und die Größe der 60 paßt werden kann.
durch die unsymmetrische Dimensionierung des Dif- Ebenso können die Referenzspannungen auch da-
ferenzverstärkers eingestellten Offset-Spannung zu durch erzeugt werden, daß eine erste und eine zweite
berücksichtigen. In praktischen Fällen ist der Einfluß Zenerdiode vorgesehen sind, daß die erste Zener-
dieser beiden Spannungen auf die Grenzen des diode mit ihrer Kathode mit dem invertierenden Ein-
Gleichspannungsbereiches jedoch so gering, daß er 65 gang des Differenzverstärkers und mit ihrer Anode
vernachlässigbar ist. mit dem negativen Pol der Betriebsspannung und die
Durch die Erfindung erhält man somit eine Schal- zweite Zenerdiode mit ihrer Anode mit dem nicht
tungsanordnung der eingangs genannten Art, bei der invertierenden Eingang des Differenzverstärkers und
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mit ihrer Kathode mit dem positiven Pol der Betriebs- Nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung
spannung verbunden ist. ist der Ausgang des Differenzverstärkers über einen
Bei einer derartigen Ausgestaltung der Erfindung ohmschen Widerstand mit dem nicht invertierenden
werden die Referenzspannungen durch die Zener- Eingang verbunden.
spannungen fest vorgegeben. Diese Maßnahme ist 5 In diesem Falle erhält man beim Umschaltvorgang
insbesondere deshalb vorteilhaft, weil dadurch ver- Hystereseverhalten. Beim Überschreiten einer der Reänderbare
Bauelemente, wie beispielsweise Potentio- ferenzspannungen in der einen Richtung erfolgt dabei
meter eingespart werden, was eine Ausführung der das Umschalten bei einem durch die Referenzspan-Schaltungsanordnung
in integrierter Schaltkreistech- nung definierten Wert. Überschreitet die Gleichspannik
begünstigt. io nung diese Referenzspannung jedoch in der anderen
Ferner ist es eine Weiterbildung der Erfindung, daß Richtung, so erfolgt der Umschaltvorgang bei einem
die zu überwachende Gleichspannung den Eingängen Spannungswert, der von der Referenzspannung ge-
des Differenzverstärkers über einen Spannungsteiler ringfügig abweicht. Die Größe dieser Abweichung ist
zugeführt ist. dabei eine Funktion des Wertes des vom Ausgang des
Man erreicht hierdurch, daß auch Gleichspannun- 15 Verstärkers zum nicht invertierenden Eingang gegen
überwacht werden können, die größer sind, als führten Widerstandes.
die für den verwendeten Differenzverstärker zulässi- In entsprechender Weise kann auch ein zeitabhängen
Eingangsspannungen. Durch geeignete Wahl des giges Hystereseverhalten dadurch erreicht werden,
Potentials am Fußpunkt des Spannungsteilers, also daß der Ausgang des Differenzverstärkers über einen
am jeweiligen Massepotential der Schaltungsanord- 20 Kondensator mit dem nicht invertierenden Eingang
nung, können auch Spannungsbereiche überwacht verbunden ist.
werden, deren Grenzen auf verschiedenen Seiten ei- Hierbei erfolgt ein Umschalten von der einen Sätti-
nes Nullpotentials liegen. gungslage in die andere zeitlich verzögert. Dies gilt
Des weiteren ist es eine Ausgestaltung der Erfin- sowohl für die eine als auch für die andere Umschaltdung,
daß die Referenzspannungen an den Eingängen 25 richtung. Die Zeitdauer der Verzögerung ist dabei
des Differenzverstärkers niederohmiger zur Verfugung eine Funktion der Größe des Kondensators,
stehen als die zu überwachende Gleichspannung. Insgesamt ist ein Hystereseverhalten beim Um-
stehen als die zu überwachende Gleichspannung. Insgesamt ist ein Hystereseverhalten beim Um-
In einem praktischen Fall sind dabei die Referenz- schalten dann von Interesse, wenn bei der zu Überspannungen
dreimal so niederohmig an die Eingänge wachenden Gleichspannung geringfügige Spannungsdes
Differenzverstärkers geführt wie die zu überwa- 30 änderungen auftreten können. Dies kann beispielschende
Gleichspannung. Dies wird durch die Dirnen- weise dann der Fall sein, wenn bei der zu überwasionierung
der ohmschen Widerstände, über die die chenden Gleichspannung Störspannungen zu erwarten
zu überwachende Gleichspannung an die Verstärker- sind, die aber wegen ihrer geringen Amplitude nicht
eingänge geführt wird, oder durch die Dimensionie- zur Anzeige gebracht werden sollen. Somit wird durch
rung, der gegebenenfalls als Referenzspannungsquel- 35 die Hysterese ein vielfaches Aufblinken und Erlölen
verwendeten Potentiometer erreicht. Hierdurch sehen einer als Signalisierungseinrichtung verwendeerhält
man den Vorteil, daß durch die zu überwa- ten Glühlampe vermieden. Findet ein Relais am Verchende
Gleichspannung, sofern diese den eingestell- Stärkerausgang als Signalisierungseinrichtung Verten
Gleichspannungsbereich überschritten hat, keine wedung, wird dementsprechend ein Flattern der Reunerwünschte
Änderung der über die durchgeschal- 40 laiskontakte unterbunden.
tete Diodenstrecke an den einen Verstärkereingang Die Erfindung wird im folgenden an Hand von den
gelegten Referenzspannung verursacht werden kann. in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen
Damit ist also Vorsorge getroffen, daß die eingestell- näher erläutert. Im einzelnen zeigt
ten Grenzen des Gleichspannungsbereiches durch die F i g. 1 eine Schaltungsanordnung nach der Erfin-
zu überwachende Gleichspannung nicht verändert 45 dung, bei der zur Erzeugung der Referenzspannungen
werden können. Potentiometer in Verbindung mit Dioden verwendet
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind,
ist der Ausgang des Differenzverstärkers über einen F i g. 2 eine weitere Schaltungsanordnung nach der
ohmschen Widerstand mit dem invertierenden Ein- Erfindung, bei der die Referenzspannungen mit Hilfe
gang verbunden, 50 von Zenerdioden erzeugt werden und
Durch diese Schaltungsmaßnahme wird ein söge- Fig. 3 eine Schaltungsanordnung vom Typ der in
nanntes »weiches Schalten« erreicht. Wenn die zu F i g. 1 gezeigten, wobei jedoch der Ausgang des Difüberwachende
Gleichspannung eine der Referenz- ferenzverstärkers über einen ohmschen Widerstand
spannungen überschreitet, schaltet die Ausgangsspan- mit dem einen, invertierenden Eingang verbunden ist.
nung des Verstärkers nicht mehr schlagartig von der 55 In F i g. 1 ist eine Schaltungsanordnung nach der
einen Sättigungslage in die andere um sondern es er- Erfindung dargestellt, die an den Klemmen 1, 2 von
folgt ein gleitender Übergang zwischen den beiden einer Betriebsspannung UB gespeist wird. Die Schal-Sättigungslagen.
Wird beispielsweise als Einrichtung tungsanordttung weist als Verstärker einen Operazur
Signalisierung des Ausgangssignals eine Glüh- tionsverstärker O mit Differenzverstärkereingang,
lampe verwendet, so macht sich dieser gleitende Über- 60 also mit einem invertierenden Eingang 3 und einen
gang, je nach Umschaltrichtung, durch ein langsames nicht invertierenden Eingang 4 auf. An diese beiden
Heller- bzw. Dunklerwerden der Glühlampe bemerk- Eingänge 3, 4 sind über Diodenstrecken D1, Ό 2 Rebar.
Man erhält hierdurch den Vorteil, daß bei der ferenzspannungen Ul, Ü2 angelegt, durch die die
Beobachtung der Glühlampe die zusätzliche Infor- Grenzen des zu überwachenden Gleichspannungsbemation
erhalten wird, ob die zu überwachende 65 reiches vorgegeben werden. Zur Erzeugung der ReGleichspannung
genau an einer der Grenzen des ferenzenspannung Ul, U 2 sind zwei Potentiometer
Gleichspannungsbereiches oder weiter davon entfernt Pl, P2 vorgesehen, die mit ihren Endanschlüssen an
liegt. die beiden Pole der Betriebsspannung angeschlossen
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sind. Die erste Diode D1 ist dabei mit ihrer Kathode anliegt. Damit ist der nicht invertierende Eingang 4
mit dem Mittelabgriff des ersten Potentiometers P1 positiver als der invertierende Eingang 3. Sobald
und mit ihrer Anode mit dem invertierenden Ein- die durch das Potentiometer R0 eingestellte Offsetgang
3 des Operationsverstärkers und die zweite spannung überwunden ist, wird der Operationsver-Diode
D 1 mit ihrer Anode mit dem Mittelabgriff des 5 stärker schlagartig voll ausgesteuert, wodurch am
zweiten Potentiometers P 2 und mit ihrer Kathode mit Ausgang 7 ein positives Ausgangssignal UA erscheint,
dem nicht invertierenden Eingang 4 des Operations- Dieses Ausgangssignal UA entspricht der logischen
Verstärkers verbunden. Die zu überwachende Gleich- »1«, womit eine Warnlampe unmittelbar oder über
spannung UE ist einerseits mit einem Anschluß 5 mit ein Relais oder einen Verstärker angeschaltet werden
dem als Massepotential der Schaltungsanordnung die- io kann.
nenden Pol (Minus-Pol) der Betriebsspannung UB Nimmt die zu überwachende Gleichspannung UE
und andererseits an einem Anschluß 6 über ohmsche hingegen einen Wert an, der kleiner als die Refe-Widerständeiil,
Rl mit den beiden Eingängen3, 4 renzspannung Ul ist, beispielsweise einen Wert von
des Operationsverstärkers verbunden. Der Opera- 7 V, so wird die Diode D1 wieder gesperrt, wobei
tionsverstärker O ist derart unsymmetrisch dimensio- 15 die Diode D1 leitend wird. Aus diesem Grund liegt
niert, daß dessen Ausgang 7 in der einen Sättigungs- am invertierenden Eingang 3 die Gleichspannung UE
lage ist, so lange seine beiden Eingänge auf gleichem in Höhe von 7 V an und am nicht invertierenden
Potential liegen und daß dessen Ausgang 7 in die an- Eingang 4, abgesehen von der Schwellenspannung
dere Sättigungslage umkippt, wenn die Spannung zwi- der Diode D 2, die Referenzspannung Ul. Damit ist
sehen den beiden Eingängen 3, 4 die durch die un- 20 die Spannung am invertierenden Eingang 3 negativer
symmetrische Dimensionierung des Operationsver- als die am nicht invertierenden Eingang 4, wodurch
stärkers eingestellte Offset-Spannung überwindet. Die der Operationsverstärker O infolge seiner hohen Verunsymmetrische
Dimensionierung des Operationsver- Stärkung wiederum schlagartig voll ausgesteuert wird,
stärkers O wird dadurch bewirkt, daß an der Stelle, Das Ausgangssignal UA ist in diesem Falle ebenfalls
die für den Operationsverstärker O zur Kompensa- 25 positiv.
tion der Offset-Spannung vorgesehen ist, ein derart Falls eine Gleichspannung UE überwacht werden
bemessener ohmscher Widerstand eingefügt ist, daß soll, die die für den Operationsverstärker zugelassedurch
ihn eine Überkompensation der Offset-Span- nen Eingangsspannungen überschreitet, kann zwinung
in der gewünschten Richtung bewirkt wird. Die- sehen den Anschluß 6 und das Massepotential 2 der
ser Widerstand ist symbolisch durch das Potentio- 30 Schaltungsanordnung ein Spannungsteiler eingemeter
R0 angedeutet. Zwischen dem Ausgang 7 des schaltet werden. Durch geeignete Wahl des Poten-Operationsverstärkers
O und dem Massepotential 2 tials am Fußpunkt dieses Spannungsteilers können
der Schaltungsanordnung ist eine Einrichtung zur Si- auch Spanmmgsbereiche überwacht werden, deren
gnalisierung des Ausgangssinais ZT4 des Operations- Grenzwerte auf verschiedenen Seiten eines Nullpoverstärkers
O einschaltbar. Diese Einrichtung kann 35 tentials liegen. Hierbei muß jedoch dafür gesorgt
beispielsweise eine Glühlampe sein. werden, daß die erlaubten Grenzwerte des Opera-
Für die folgende Erläuterung der Funktion der tionsverstärkers O nicht überschritten werden, was
Schaltungsanordnung sei angenommen, daß die Be- z. B. mit Klemmdioden möglich ist. Die Widerstände
triebsspannung UB gleich 20 V, die Referenzspan- R1 und R 2 sollten den Eingangswiderstand des Openung
Ul gleich 12 V und die Referenzspannung Ul 40 rationsverstärkers O, der z. B. zwischen 105 Ohm
gleich 8 V beträgt. Dabei stehen die Referenzspan- und 2 · 106 Ohm liegen kann, nicht überschreiten,
nungen Ul, Ul im Vergleich zur überwachenden Bei der in Fig. 2 gezeigten Schaltungsanordnung,
nungen Ul, Ul im Vergleich zur überwachenden Bei der in Fig. 2 gezeigten Schaltungsanordnung,
Gleichspannung UE an den Eingängen 3, 4 des Ope- die eine Abwandlung der Schaltungsanordnung von
rationsverstärkers relativ niederohmig zur Verfugung. Fig. 1 darstellt, werden die Referenzspannungen
Solange die zu überwachende Gleichspannung UE 45 dadurch erzeugt, daß eine erste Zl und eine zweite
einen Wert hat, der zwischen den Referenzspannun- Zenerdiode Zl vorgesehen sind, daß die erste Zegen
Ul, Ul liegt, beispielsweise soll die Gleich- nerdiodeZl mit ihrer Kathode mit dem invertiespannung
UE gleich 10 V betragen, so sind in die- renden Eingang 3 des Differenzverstärkers O und mit
sem Falle die beiden Dioden Dl und Dl gesperrt. ihrer Anode mit dem negativen Pol der Betriebs-An
den Eingängen 3, 4 des Operationsverstärkers 50 spannung UB und die zweite Zenerdiode Z2 mit
liegt damit die Gleichspannung UE an. Durch das ihrer Anode mit dem nicht invertierenden Eingang 4
Potentiometer R0 ist nun die Offset-Spannung des des Differenzverstärkers O und mit ihrer Kathode
Operationsverstärkers O so eingestellt, daß am Ver- mit dem positiven Pol der Betriebsspannung U3 verstärkerausgang
eine negative Sättigungsspannung bundenist.
auftritt. Das Ausgangssignal UA entspricht in die- 55 Bei einer derartigen Ausgestaltung der Erfindung
sem Falle der logischen »0«. Die Einstellung der werden die Referenzspannungen durch die Zener-Offset-Spannung
kann aber an Stelle eines Potentio- spannungen fest vorgegeben. Diese Maßnahme ist
meters auch mit Fest-Widerständen erfolgen. insbesondere deshalb vorteilhaft, weil dadurch ver-
Wird jedoch die Gleichspannung UE positiver als änderbare Bauelemente, wie beispielsweise Potendie
Referenzspannung Ul, die Gleichspannung UE 60 tiometer eingespart werden, was eine Ausführung
soll in diesem Falle 13 V betragen, so wird die der Schaltungsanordnung in integrierter Schaltkreis-Diode
D1 leitend. Dies hat, wenn von der Schwell- technik begünstigt.
spannung der DiodeD1 abgesehen wird, zur Folge, Fig. 3 zeigt eine weitere Ausgestaltung der in
daß am invertierenden Verstärkereingang 3 die Re- F i g. 1 dargestellten Schaltunganordnung. Im einferenzspannung
Ul in der Höhe von 12 V anliegt. 65 zelnen ist bei diesem Ausführunsgbeispiel der Er-Zugleich
bleibt aber die Diode D1 gesperrt, wodurch findung der Ausgang des Differenzverstärkers O über
am nicht invertierenden Eingang 4 die zu überwa- einen ohmschen Widerstand R 3 mit dem invertiechende
Gleichspannung UE in der Höhe von 13 V renden Eingang 3 verbunden.
Durch diese Schaltungsmaßnahme wird ein sogenanntes »weiches Schalten« erreicht. Wenn die zu
überwachende Gleichspannung UE eine der Referenzspannungen
überschreitet, schaltet die Ausgangsspannung des Verstärkers O nicht mehr schlagartig
von der einen Sättigungslage in die andere um, sondern es erfolgt ein gleitender Übergang zwischen
den beiden Sättigungslagen. Wird beispielsweise als Einrichtung zur Signalisierung des Ausgangssignals
10
UA eine Glühlampe verwendet, so macht sich dieser
gleitende Übergang, je nach Umschaltrichtung, durch ein langsames Heller- bzw. Dunklerwerden
der Glühlampe bemerkbar. Man erhält hierdurch den Vorteil, daß bei der Beobachtung der Glühlampe
die zusätzliche Information erhalten wird, ob die zu überwachende Gleichspannung UE genau an
einer der Grenzen des Gleichspannungsbereiches oder weiter davon entfernt liegt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (12)
1. Schaltungsanordnung zur Überwachung einer Gleichspannung, welche bei innerhalb eines
durch eine untere und eine obere Referenzspan-, nung vorgebbaren Bereiches liegenden Werten
dieser Gleichspannung ein erstes Signal und bei außerhalb dieses Bereiches liegenden Werten dieser
Gleichspannung ein zweites Signal abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichspannung (UE) an die Eingänge (3, 4) eines
Differenzverstärkers (O) über gleich große ohmsche Widerstände (Rl, Rl) angelegt ist, daß ferner
an den einen Eingang des Verstärkers die obere und an den anderen Eingang die untere
Referenzspannung jeweils über zueinander unterschiedlich gepolte Dioden (Dl, D 2) derart zugeführt
sind, daß bei einem außerhalb des Bereiches liegenden Wert der Gleichspannung (UE)
jeweils der eine Eingang mit diesem Gleichspannungswert (UE) und der andere Eingang mit dem
Referenzspannungswert beaufschlagt ist und daß bei einem innerhalb des Bereiches liegenden Wert
der Gleichspannung (UE) dieser an beiden Eingangen
des Verstärkers (O) wirksam ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Differenzverstärker
(O) derart unsymmetrisch dimensioniert ist, daß dessen Ausgangsspannung (Ua) in der einen
Sättigungslage ist, solange seine beiden Eingänge (3, 4) auf gleichem Potential liegen und daß dessen
Ausgangsspannung (E/a) in die andere Sättigungslage
umkippt, wenn die Spannung zwischen den beiden Eingängen (3, 4) die durch die unsymmetrische
Dimensionierung des Differenzverstärkers (O) eingestellte Offset-Spannung überschreitet
und daß zwischen dem Ausgang (7) des Differenzverstärkers (O) und dem Massepotential
der Schaltungsanordnung eine Einrichtung zur Signalisierung des Ausgangssignals des Differenzverstärkers
(O) eingeschaltet ist.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die unsymmetrische
Dimensionierung des Differenzverstärkers (O) dadurch bewirkt wird, daß an der Stelle, die je nach
Differenzverstärker für eine Kompensation der Offset-Spannung vorgesehen ist, ein ohmscher
Widerstand (R0) eingefügt ist, der derart bemessen
ist, daß durch ihn eine Uberkompensation der Offset-Spannung in der gewünschten Richtung bewirkt
wird.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die unsymmetrische
Dimensionierung des Differenzverstärkers (O) da- SS durch bewirkt wird, daß einer seiner beiden Eingänge
(3, 4) über einen im Vergleich zu seinem Eingangswiderstand hochohmigen ohmschen Widerstand
mit einem Pol der für die Schaltungsanordnung vorgesehenen Betriebsspannung (UB)
verbunden ist.
5. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Erzeugung der Referenzspannungen (171, Ul) ein erstes (Pl) und ein zweites (P 2) Potentiometer
vorgesehen sind, die mit ihren Endanschlüssen mit den beiden Polen der Betriebsspannung
(UB) verbunden sind, daß eine erste Diode (D 1) mit ihrer Kathode mit dem Mittelabgriff
des ersten Potentiometers (Pl) und mit ihrer Anode mit dem einen Eingang (3) des Differenzverstärkers
und eine zweite Diode (D 2) mit ihrer Anode mit dem Mittelabgriff des zweiten Potentiometers (P 2) und mit ihrer Kathode mit
dem anderen Eingang (4) des Differenzverstärkers verbunden ist.
6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur
Erzeugung der Referenzspannungen eine erste (Zl) und eine zweite (Z 2) Zenerdiode vorgesehen
sind, daß die erste Zenerdiode (Zl) mit ihrer Kathode mit dem einen Eingang (3) des Differenzverstärkers
(O) und mit ihrer Anode mit dem negativen Pol der Betriebsspannung (UB) und die
zweite Zenerdiode (Z 2) mit ihrer Anode mit dem anderen Eingang (4) des Differenzverstärkers (O)
und mit ihrer Kathode mit dem positiven Pol der Betriebsspannung (UB) verbunden ist.
7. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, λ
daß die zu überwachende Gleichspannung (UE) '
den Eingängen des Differenzverstärkers (O) über einen Spannungsteiler zugeführt ist.
8. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Referenzspannungen (171, Ul) an den
Eingängen (3, 4) des Differenzverstärkers (O) niederohmiger zur Verfügung stehen als die zu überwachende
Gleichspannung (UE).
9. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der Ausgang (7) des Differenzverstärkers (O) über einen ohmschen Widerstand (R 3) mit dem
einen, invertierenden Eingang (3) verbunden ist.
10. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der Ausgang (7) des Differenzverstärkers (O) über einen ohmschen Widerstand mit dem anderen,
nicht invertierenden Eingang (4) verbunden ist.
11. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, '
daß der Ausgang (7) des Differenzverstärkers (O) über einen Kondensator mit dem anderen, nicht
invertierenden Eingang (4) verbunden ist.
12. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß als Einrichtung zur Signalisierung des Ausgangssignals des Differenzverstärkers (O) eine
Glühlampe verwendet ist.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2124088 | 1971-05-14 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2124088B1 true DE2124088B1 (de) | 1972-10-12 |
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ID=5807931
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---|---|---|---|
DE2124088A Pending DE2124088B1 (de) | 1971-05-14 | 1971-05-14 |
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IT (1) | IT955356B (de) |
NL (1) | NL7206442A (de) |
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DE102007017858A1 (de) * | 2006-12-29 | 2008-07-03 | Phoenix Contact Gmbh & Co. Kg | Spannungsschutzanordnung für ein elektronisches Gerät |
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1971
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1972
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DE102007017858A1 (de) * | 2006-12-29 | 2008-07-03 | Phoenix Contact Gmbh & Co. Kg | Spannungsschutzanordnung für ein elektronisches Gerät |
Also Published As
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