DE2140277B2

DE2140277B2 - Gleichspannungsfrequenzumsetzer

Info

Publication number: DE2140277B2
Application number: DE19712140277
Authority: DE
Inventors: James Stewart Bognor Regis Sussex Johnston (Grossbritannien)
Original assignee: Rosemount Engineering Co Ltd
Current assignee: Emerson Process Management Ltd
Priority date: 1970-09-22
Filing date: 1971-08-11
Publication date: 1976-07-22
Also published as: GB1312323A; DE2140277A1; US3731072A

Description

Die Erfindung betrifft einen Gleichspannungsfre quenzumsetzer, bestehend aus einer Einrichtung zm Erzeugung eines ersten Signals, das sich entspreche!« der Differenz zwischen einem Eingangssignal und eineir Rückkopplungssignal ändert einer bistabilen Einrichtung mit Setz- und RücksteUeingängen, die auf das erste Signal anspricht um ein sich wiederholendes Impulsaus gangssignal zu erzeugen, und einer Einrichtung mil einem Integrator zur Erzeugung des Rü^kkopplungssi gnals aus dem Impulsausgangssignal, wobei das Impulsausgangssignal eine von der Amplitude de: Eingangssignals abhängige Frequenz hat.

Ein derartiger Frequenzumsetzer ist aus der US-PS 35 17 339 bekannt. Dieser Frequenzumsetzer hat einer Multivibrator, der von einem Differenzverstärkei gesteuert wird, dem das umzuwandelnde Eingangssigna zugeführt wird. Das Ausgangssignal des Multivibrator! steuert Schalter, die das Impulsausgangssignal abgeben Das Impulsausgangssignal hat somit eine von den Eingangssignal abhängige Frequenz.

Außerdem ist es bekannt (DT-AS 12 71 174; Elektro nik 1966, Heft 11, S. 337 bis 340), astabile Multivibrato ren zu verwenden, um eine Frequenz zu erzeugen, die sich in Abhängigkeit von einer Meßspannung ändert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Schaltungsanordnung der eingangs genannten Gattung derart auszubilden, daß die Frequenz des Impulsaus gangssignals nicht nur von der Amplitude de; Eingangssignals, sondern auch von einer weiterer Größe abhängt

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch eine Impulssignalquelle zur Erzeugung einei kontinuierlichen Folge von Eingangsimpulsen und dadurch, daß die bistabile Einrichtung ihren Zustand durch Anlegen von Setz- und Rückstellsignalen nur ir Abhängigkeit von einem Impuls der Impulssignalquelle ändern kann, so daß die Impulsausgangssignale eine vor dem Produkt der Größe des Eingangssignals und dei Frequenz der Impulse der Impulssignalquelle abhängige Frequenz haben.

Auf Grund dieser Ausbildung kann der Frequenzumsetzer als Multiplier für zwei Veränderbare verwendei werden, von denen die eine durch eine Eingangsimpulsfolge veränderbarer Frequenz und die andere durch ein Gleichspannungssignal wiedergegeben wird. Ein Anwendungsfall eines derartigen Multipliers ist z. B. ein Wärmestrommesser, der zwei Temperaturfühler in einer Brückenschaltung hat, die eine Spannung erzeugt, die einer Temperaturdifferenz proportional ist. Die Eingangsimpulsfolge kann z. B. von einer Turbine in Abhängigkeit von der Strömungsgeschwindigkeit des die Turbine antreibenden Strömungsmittels erzeugt werden. Die Geschwindigkeit der Wärmeübertragung

von dem oder auf das Strömungsmittel wird dann durch Jas Produkt der Temperaturdifferenz und der Strömungsgeschwindigkeit wiedergegebea

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Fig. 1 bis 6 beispielsweise beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine erste Ausfuhrungsform des Gleichspannungsfrequenzumsetzers gemäß der Erfindung,

Fig.2 eine zweite Ausführungsform des Frequsnzumsetzers, der als Multiplier verwendbar ist.

Fig.3 die Anwendung des Frequenzumsetzers gemäß der Erfindung auf einen Wärmestrommesser,

Fig.4 die Anwendung des Frequenzumsetzers gemäß der Erfindung auf eine Temperaturmeßanordnung,

Fig.5 eine Abwandlung der Ausführungsform der F ig. 4 und

Fig.6 eine Anordnung zur Übertragung von Information in Impulsform über eine Zweicifahtleitung.

Fig. 1 zeigt eine Schaltung, die für Übertragungszwecke eine Eingangsspannung V, in ein impulsförmiges Ausgangssignal umwandeln kann. Die Schaltung der F i g. 1 bildet einen Teil der in den anderen Figuren gezeigten Schaltungsanordnung.

Zwischen einer Leitung 1 und einer Bezugs- oder Masseleitung 2 tritt eine Spannung V₁ auf. die das zuvor erwähnte Eingangssignal bildet Dieses Eingangssignal wird dem einen Eingang eines Differenzverstärkers 3 zugeführt. Eine Ausgangsleitung 4 des Verstärkers 3 überträgt das Ausgangssignal des Verstärkers zu dem einen Eingang eines JK-Flip-Flops 5. Dem anderen Eingang 6 des Flip-Flops 5 wird kontinuierlich ein logisches Signal mit dem Binärwert »1« zugeführt. Eine Impulsquelle 7 erzeugt eine Impulsfolge mit der Frequenz f_u die dem Takteingang des Flip-Flops 5 zugeführt wird. Das Flip-Flop 5 ändert seinen Zustand jedesmal, wenn auf der Leitung 8 ein neuer Taktimpuls erscheint, vorausgesetzt, daß das Signal auf der Leitung 4 einen bestimmten logischen Wert hat, der in diesem Fall einem positiven Zustand (bzw. dem Binärwert »1«) entspricht. Das Ausgangssignal des Flip-Flops 5 ist impulsförmig, wobei seine Folgefrequenz proportional der Frequenz der Eingangsimpulsfolge ist Wenn das Signal auf der Leitung 4 seinen logischen Wert ändert und Null oder negativ wird, schaltet das Flip-Flop 5 in den binären Zustand Null um. Das Ausgangssignal des Flip-Flops 5 geht dann bei Erscheinen des nächsten Taktimpulses in den binären Zustand Null über, wenn es nicht bereits in diesem Zustand ist Das Ausgangssignal auf der Leitung 9 bleibt dann in diesem Zustand, obwohl dem Flip-Flop 5 über die Leitung 8 kontinuierlich Taktimpuise zugeführt werden.

Die Ausgangsimpulse auf der Leitung 9 werden dem Ausgangsanschluß 10 zur weiteren Übertragung zugeführt. Zusätzlich werden die Ausgangsimpulse einer Einrichtung zur Erzeugung eines Rückkopplungssignals zugeführt. Diese Einrichtung besteht aus einem Integrator tt, der von einem Reihenwiderstand 12 und einem Querkondensator 13 gebildet ist Das Ausgangssignal des Integrators wird dem anderen Eingang 14 des Verstärkers3 zugeführt. Das Rückkopplungssignal ist proportional der mittleren Frequenz der Ausgangsimpulse auf der Leitung 9. Das Ausgangssignal des Flip-Flops 5 hat somit eine veränderbare Frequenz, die durch den Verstärker 3 so einstellbar ist, daß die Spannung an dem Kondensator 13 gleich der Eingangsspannung Vjist.

F i g. 2 zeigt eine Abwandlung der Schaltung der F i e. 1. Bei dieser Schaltung steuern die Ausgangsimpulse des Flip-Flops 5 einen Schalter 15, der bei jedem auf der Leitung 9 auftretenden Impuls eine Bezugsspannung V_n die zwischen einer Leitung 16 und der Leitung 2 auftritt, an den Integrator 11 anlegt Während der übrigen Zeit verbindet der Schalter den Integrator mit Masse bzw. mit der Bezugsleitung 2.

Da der Integrator 11 bei der Schaltung der Fig.2 zeitweilig mit Impulsen gespeist wird, die den auf der Leitung 9 auftretenden Impulsen entsprechen, die jedoch eine Amplitude haben, die von der Bezugsspannung abhängt, ist die Frequenz der auf der Leitung 9 auftretenden Impulse proportional dem Eingangssignal V; und umgekehrt proportional der Bezugsspannung. Dementsprechend kann die Bezugsspannung geändert werden, um die lineare Beziehung zwischen der Ausgangsimpulsfrequenz und dem Eingangssignal in gewünschter Weise zu ändern.

In F i g. 2 ist an Stelle der Impulsquelle 7, die eine Impulsfolge konstanter Frequenz erzeugt, eine impulsquelle 7a verwendet die Impulse mit veränderbarer Frequenz erzeugt. Auch in diesem Falle ist die Frequenz der Ausgangsimpulse des Flip-Flops 5 proportional der Folgefrequenz der von der Impulsquelle Ta erzeugten Impulsfolge. Dementsprechend ist die Frequenz der Ausgangsimpulse auch proportional dem Produkt einer Veränderbaren, die durch die Eingangsgleichspannung wiedergegeben wird, und einer Veränderbaren, die durch die Frequenz der von der Impulsquelle 7a erzeugten Impulsfolge wiedergegeben wird. Die Schaltung der Fig.2 kann also als Multiplier für zwei Veränderbare verwendet werden, von denen die eine in Form einer Gleichspannung und die andere in Form einer Impulsfolge vorliegt.

Da die Ausgangsfrequenz auf der Leitung 9 großen Schwankungen unterworfen ist, die eine Übertragung erschweren, ist ein Frequenzteiler 17 vorgesehen, der die Impulsfolgefrequenz auf eine niedrigere Frequenz derart herunterteilt, daß das Tastverhältnis gleichmäßiger wird. Wenn die Frequenz /1, z. B. 400 kHz ist, schwankt die Impulsfrequenz auf der Leitung 9, wenn man nur die Änderungen der Eingangsgleichspannung berücksichtigt, zwischen 0 und 220 kHz. Der Frequenzteiler kann so gewählt werden, daß er diese Frequenz durch 100 teilt, so daß die Ausgangsfrequenz in dem Bereich zwischen 0 und 2 kHz liegt.

Häufig ist es unpraktisch, eine Ausgangsfrequenz zu verwenden, die bis zu der Frequenz Null absinken kann und daher kann, vorausgesetzt daß die Eingangsspannung V₁ bezüglich der Versorgungsleitungen für die Schaltung der F i g. 2 schwankt, ein Teil der Bezugsspannung zu der Eingangsspannung V, addiert werden. Dies geschieht zweckmäßigerweise dadurch, daß ein Spannungsteiler 18 zwischen der Leitung 16 und der Leitung 2 verwendet und die Einga:igsspannung zwischen der Leitung 1 und einem Punkt 19 an dem Spannungsteiler 18 zugeführt wird.

Fig.3 zeigt schematisch ein Blockschaltbild eines Wärmestrommessers, bei dem die Schaltung der F i g. 2 verwendet ist. F i g. 3 zeigt außerdem schematisch die zugehörigen Teile eines Wärmetauschers, dessen Betrieb mit dem Wärmestrommesser überwacht wird. Heißes Wasser fließt durch eine Eingangsleitung 20 und durch einen Verbraucher 21. An den Verbraucher wird Wärme abgegeben, so daß aus der Ausgangsleitung 22 kaltes Wasser fließt. Der Flüssigkeitsdurchsatz durch den Verbraucher wird mittels einer Turbine 23 gemessen, die Ausgangsimpulse mit einer Frequenz erzeugt, die proportional der Geschwindigkeit der

Turbine und dementsprechend auch proportional dem Flüssigkeitsdurchsatz durch die Eingangsleitung 20 ist. Die von der Turbine 23 erzeugten Impulse werden einer Verarbeitungseinrichtung 24 zugeführt, die der Impulsquelle 7, la der F i g. 1 und 2 entspricht und in der die ankommenden Impulse geformt werden. Von der Verarbeitungseinrichtung werden die Impulse über die Leitung 8 dem Flip-Flop 5 als Taktimpulse zugeführt. Die Temperatur in der Eingangsleitung 20 wird mittels eines Sensors 25 und diejenige in der Ausgangsleitung mittels eines Sensors 26 gemessen. Die Sensoren 25 und 26 sind an eine BrückenschaHung 27 oder eine ähnlich arbeitende Einrichtung angeschlossen, die eine Spannung erzeugt, die proportional der Differenz zwischen der Temperatur in der Eingangsleitung und derjenigen in der Ausgangsleitung ist. Diese Spannung wird dem einen Eingang des Verstärkers 3 zugeführt.

Der übrige Teil der Schaltungsanordnung der F i g. 3 erzeugt auf der Ausgangsleitung 9 Impulse, deren Folgefrequenz proportional der Folgefrequenz der Impulse auf der Leitung 11 und proportional der Eingangsgleichspannung ist, die zwischen den Leitungen 1 und 2 auftritt. Die Folgtfrequenz der Impulse auf der Leitung 9 ist dementsprechend proportional dem Produkt der Temperaturdifferenz, die durch das Ausgangssignal der Brückenschaltung 27 wiedergegeben wird, und dem Flüssigkeitsdurchsatz, der durch die Frequenz der Impulsfolge auf der Leitung 8 wiedergegeben wird.

Die Ausgangsimpulse auf der Leitung 9 werden einer Verarbeitungseinrichtung zugeführt, die aus einem Teiler 17 bestehen kann. Nach der Formung der Impulse werden diese einem Zähler 21 zur Anzeige zugeführt. Da die Impulsfolgefrequenz dem Wärmedurchsatz entspricht, zeigt der Zähler die gesamte, von der durch den Verbraucher 3 strömenden Flüssigkeit transportierte Wärme an.

Die Turbine kann z. B. so ausgebildet sein, daß an einer Turbinenschaufel ein Permanentmagnet befestigt ist Der Magnet wirkt auf einen Schalter, der außerhalb der Eingangsleitung angeordnet ist Jedesmal, wenn sich der Magnet an dem Schalter vorbeibewegt, wird der Schalter betätigt Die Temperatursensoren können von zwei Widerstandsthermometem gebildet sein, es ist aber auch möglich, als Sensoren Thermosäulen mit mehreren Kontaktpunkten zu verwenden.

F i g. 4 zeigt eine Schaltungsanordnung zur Übertragung eines Signals, das eine von einem Thermoelement gemessene Temperatur darstellt Die Schaltungsanord nung enthält die Schaltung der F i g. 1 und besteht grundsätzlich aus zwei Teilschaltungen. Die erste Teilschaltung erstreckt sich bis zu der Primärwicklung eines Transformators 29 und ist zwischen die Ausgangsleitung 9 und die Leitung 2 geschaltet Die zweite Teflschaltung ist mit der Sekundärwicklung des Transformators 29 verbundea Die beiden Teilschaltungen haben vorzugsweise getrennte Stromversorgungen bzw. erhalten ihren Strom von getrennten Wicklungen eines netzgespeisten Transformators.

Mit der ersten Teflschaltung ist ein Thermoelement 30 verbunden, dessen AnsgangssignaS verstärkt werden solL Eine Seite des Thermoelements ist mit einem Verbindungspunkt einer Widerstandsbrücke 31 verbunden, die zwischen die Leitung 2 und eine Leitung 32 geschaltet ist, die negatives Potential hat Die andere Seite des Thermoelements ist mit dem einen Eingang des Differenzverstärkers 3 verbundea Der andere Eingang des Differenzverstärkers ist mit der anderen Seite der Widerstandsbrücke verbunden, die einen temperaturabhängigen Widerstand 33 enthält. Die Brücke wird durch ein Rückkopplungssignal mit Energie versorgt, das von dem Integrator 11 kommt, der über die Ausgangsleitung 9 Ausgangsimpulse von dem Flip-Flop 5 erhält. Die Empfindlichkeit der Brücke 31 ist derart, daß eine Kompensation der Kaltlötstellen-Temperatur des Thermoelements 30 erreicht wird. Wenn die Spannung auf der Eingangsleitung 1 für den Verstärker 3 positiver als die Spannung auf der Eingangsleitung 14 ist, erscheint auf der Ausgangsleitung 4 des Verstärkers 3 eine positive Spannung. Dadurch treten auf der Leitung 9 Impulse auf, deren Folgefrequenz proportional der Frequenz der Taktgeberimpulse ist, die dem Flip-Flop 5 von der Impulsquelle 7 zugeführt werden. Wenn auf der Ausgangsleitung 4 des Verstärkers 3 keine positive Spannung (bzw. kein binärer Wert »1«) auftritt, ist das Ausgangssignal auf der Leitung 9 Null.

Dies bedeutet, daß, solange die Spannung auf der Leitung 1 positiver als die Spannung auf der Leitung 14 ist, das Ausgangssignal auf der Leitung 9 aus Rechteckimpulsen besteht, deren Tastverhältnis»1«ist.

Die Rechteckimpulse werden dem Integrator 11 zur Mittelwertbildung zugeführt Das Ausgangssignal des Integrators 11 wird dem temperaturubhängigen Widerstand 33 so zugeführt, daß die Spannung auf der Leitung 14 positiver wird. Dadurch wird die anfängliche Spannungsdifferenz zwischen den Leitungen 1 und 14 beseitigt

Bei normalem Betrieb erscheinen demnach am Eingang des Integrators in der an Hand der Fig. 1 beschriebenen Weise Rechteckimpulse mit einer bestimmten Amplitude, deren Impulsbreite gleich dem Intervall zwischen den von der Impulsquelle 7 erzeugten Taktimpulsen und deren Frequenz ausreicht, um die Spannung auf den Leitungen 1 und 14 gleich zu halten. Die Information dieser Wellenform liegt in dem Anteil der Zeit währenddem das positive Ausgangssignal zur Verfügung steht Dementsprechend ist es möglich, diese Wellenform unter Verwendung eines Transformators 29 in die zweite Teilschaltung 34 zu übertragen, wo die Amplitude der Wellenform, die durch die Eigenschaften des Transformators 29 und anderer Schaltungskomponenten verzerrt wurde, unter Verwendung einer Zenerdiode 35 wiedergewonnen wird. Das wiedergewonnene Signal wird einer weiteren Mittelwertbildungsschaltung 36 zugeführt und danach mittels eines Verstärkers 37 verstärkt oder entsprechend den Erfordernissen verarbeitet

Das Ausgangssignal der zweiten Teilschaltung 34 ist infolge der Trennung der Stromversorgungen für die beiden Teilschaltungen, von denen die eine mit der Primärwicklung und die andere mit der Sekundärwicklung des Transformators 29 gekuppelt ist elektrisch von dem Thermoelement 30 vollständig isoliert

Wenn keine Kompensation der lCaltlötstellen-Temperatur des Thermoelements erforderlich wäre, da eine tatsächliche Kaltlötstelle verwendet wird oder da das eine Temperatur darstellende Signal von einer anderen Signalquelle als von dem Thermoelement erhalten wird, wäre die Brücke 32 überflüssig, und die von der Signalquelle erzeugte Spannung könnte direkt mit der Spannung des Integrators 11 durch den Differenzverstärker 3 verglichen werden.

An SteDe der von dem Transformator 29 bewirkten induktiven Kopplung könnte auch eine kapazitive Kopphing zwischen der Ausgangsleitung 9 und dem Schaltungstefl 34 verwendet werden. Es wäre auch

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möglich, unter Verwendung einer Lampe und einer Fotozelle eine optoelektronische Kopplung vorzusehen. Die in Fig.4 gezeigte Schaltungsanordnung könnte auch mit einem Widerstandsthermometer oder einem anderen veränderbaren Widerstand als Temperaturmeßinstrument versehen sein. In diesem Falle könnte das Thermoelement 30 durch eine Kurzschlußverbindung ersetzt werden, wobei dann der veränderbare Widerstand 33 durch den der Temperaturmessung dienenden veränderbaren Widerstand zu ersetzen wäre. Dem Verstärker 3 wird dann als Eingangssignal die Spannungsabweichung der Brücke 32 zugeführt, die von dem Integrator 11 mit Strom versorgt wird.

Um die Drift zu verringern, könnte der Differenzverstärker in Fig.4 ein Zerhackerverstärker sein. Die Verwendung eines Zerhackerverstärkers hat normalerweise den Nachteil, daß ein zusätzlicher Oszillator erforderlich ist. Dazu kann jedoch die Impulsquelle 7 verwendet werden, die normalerweise einen Oszillator enthält. Dieser Oszillator würde dann beide Zwecke erfüllen, nämlich den bereits im Zusammenhang mit F i g. 1 beschriebenen Zweck und ferner die Erzeugung von geeigneten Impulsen zum Betreiben eines Zerhackerverstärkers. F i g. 5 zeigt eine derartige Ausführungsform. Der Einfachheit halber zeigt die Schaltungsanordnung der Fig.5 nur die Umwandlung einer zwischen den Leitungen 1 und 2 auftretenden Eingangsspannung in eine Impulsfolge, die auf der Ausgangsleitung des Flip-Flops 5 auftritt. Die in F i g. 5 gezeigte Schaltungsanordnung könnte jedoch auch an Stelle der entsprechenden Teile der in den F i g. 2,3 oder 4 gezeigten Schaltungsanordnungen verwendet werden.

Bei der Schaltungsanordnung der Fig. 5 tritt zwischen den Leitungen 1 und 2 eine Eingangsspannung auf. Die Ausgangsspannung des Integrators 11 wird über Widerstände 38 und 39 Leitungen 41 und 42 zugeführt, die mit Kondensatoren mit einem Wechselspannungsverstärker 3a verbunden sind. Zwischen die Leitungen 41 und 42 ist ein Feldeffekttransistor-Schalter 40 geschaltet. Der Schalter 40 wird mit Impulsen geschaltet, die von der Impulsquelle 7 kommen. Auf diese Weise wird die Differenz zwischen der Eingangsspannung und der Rückkopplungsspannung von dem Schalter 40 zerhackt. Die dadurch erzeugte Wechselspannung wird in dem Verstärker 3a verstärkt. Das Ausgangssignal des Verstärkers, das einen hohen Pegel hat, wird mittels eines weiteren Feldeffekttransistor-Schalters 43 phasenabhängig demoduliert, der mit Impulsen gesteuert wird, die von der gleichen Impulsquelle 7 kommen, von der auch die Impulse zur Steuerung des Schalters 40 kommen. Die dadurch erzeugten Rechteddmpulse werden über ein Tiefpaßfilter 44 dem Eingang des Flip-Flops 5 zugeführt, das in der bereits beschriebenen Weise arbeitet. Das Flip-Flop 5 wird jedesmal dann umgeschaltet, wenn ihm von dem Tiefpaßfilter 44 eine positive Spannung zugeführt wird. In dem Tiefpaßfilter 44 werden die von dem Schalter 43 erzeugten Impulse verzögert, so daß die Taktimpulse auf der Leitung 8 zeitlich so erscheinen, daß das Flip-Flop 5 auf den Ausgangszustand des Verstärkers 3a anspricht, der unmittelbar vor dem Auftreten des Taktimpulses vorhanden war. An Stelle des Filters 44 kann auch eine Verzögerungsschaltung zwischen der Impulsquelle 7 und dem Takteingang des Flip-Flops 5 vorgesehen werden. Der Zweck dieser Schaltung besteht darin, sicherzustellen, daß der Einfluß der verschiedenen durch den Zerhackervorgang bedingten Einschwingvorgänge beseitigt wird, bevor die Ausgangsspannung des Verstärkers 3a durch die bistabile Schaltung 5 abgetastet wird.

F i g. 6 zeigt eine Schaltungsanordnung, die zur Übertragung einer Information in Form einer Impulsfolge über ein Leitungspaar geeignet ist. Bei diesem Beispiel wird die zwischen den Leitungen 1 und 2 erscheinende Eingangsspannung V₁ einem Wandler 45 zugeführt, der eine Spannung in eine Impulsfolge umwandelt. Der Wandler 45 hat demnach die bereits im Zusammenhang; mit den anderen Figuren beschriebene Funktion. Die Ausgangsimpulsfolge des Wandlers erscheint auf der Leitung 9 und erzeugt in dem Kollektorkreis eines Transistors 46, dessen Basis mit der Leitung 9 verbunden ist, einen impulsförmigen Strom. Dieser impulsförmige Strom wird einer Zenerdiode 47 über eine Leitung 48 zugeführt. Die Zenerdiode bildet zusammen mit einem Transistor 49 und einem Widerstand 50 eine hochohmige Stromquelle über die in Reihe geschalteten Zenerdioden 51 und 52. Auf diese Weise entstehen in den Versorgungsleitungen 53 und 54 Spannungen. Die Versorgungsleitung 53 ist mit dem Verbindungspunkt des Kollektors des Transistors 49 und der Zenerdiode 51 und die Versorgungsleitung 54 ist mit dem Verbindungspunkt der beiden Zenerdioden 51 und 52 verbunden. Die Versorgungsleitungen dienen zur Spannungsversorgung des Wandlers 45. Die beschriebene Schaltungsanordnung wird von einer niederohmigen Gleichstromquelle 55 gespeist.

Der impulsförmige Strom auf der Leitung 9 fließt in die Leitung 48 und von dort in die Primärwicklung eines Transformators 56, der zwischen die Quelle 55 und eine mit der Zenerdiode 52 verbundene Leitung 57 geschaltet ist. Das Ausgangssignal der Sekundärwicklung des Transformators 56 kann in einem Verstärker 58 verstärkt werden, der, soweit es sich um Gleichstrom handelt, von dem Wandler 45 völlig isoliert ist

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Gleichspannungsfrequenzumsetzer, bestehend aus einer Einrichtung zur Erzeugung eines ersten Signals, das sich entsprechend der Differenz zwischen einem Eingangssignal und einem Rückkopplungssignal ändert, einer bistabilen Einrichtung mit Setz- und Rückstelleingängen, die auf das erste Signal anspricht, um ein sich wiederholendes ι ο Impulsausgangssignal zu erzeugen, und einer Einrichtung mit einem Integrator zur Erzeugung des Rückkopplungssignals aus dem Impulsausgangssignal, wobei das Impulsausgangssignal eine von der Amplitude des Eingangssignals abhängige Frequenz hat, gekennzeichnet durch eine Impulssignalquelle (7; 7a,- 24) zur Erzeugung einer kontinuierlichen FoJge von Eingangsimpulsen und dadurch, daß die bistabile Einrichtung (5) ihren Zustand durch Anlegen von Setz- und Rückstellsignalen nur in Abhängigkeit von einem Impuls der Impulssignalquelle ändern kann, so daß die Impulsausgangssignale eine von dem Produkt der Größe des Eingangssignals und der Frequenz der Impulse der Impulssignalquelle abhängige Frequenz haben.

2. Frequenzumsetzer nach Anspruch 1, u^durch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung des Rückkopplungssignals einen Schalter (15) aufweist, der dem Integrator (11) beim Auftreten der Impulsausgangssignale ein Bezugssignal (V_r) zuführt

3. Frequenzumsetzer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugsspannung (Vr) einstellbar ist

4. Frequenzumsetzer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung des ersten Signals ein Differenzverstärker (t) ist.

5. Frequenzumsetzer nach einem der Ansprüche 2 bis 4, gekennzeichnet durch ein Potentiometer (18) zum Abgreifen eines Teils der Bezugsspannung (V_r) und zur Addition des Eingangssignals und des abgegriffenen Teils der Bezugsspannung.

6. Frequenzumsetzer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker (3) ein Zerhackerverstärker ist, dessen Zerhackerfrequenz gleich der Impulsfolgefrequenz (/i) der Eingangsimpulse der bistabilen Einrichtung (5) ist

7. Frequenzumsetzer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Differenzverstärker (3a) ein Wechselstromverstärker ist und daß ein Schalter (40) zum Zerhacken des Eingangssignals und des Rückkopplungssignals vorgesehen ist.

8. Frequenzumsetzer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (40) von der Impulsquelle (7) gesteuert wird.

9. Frequenzumsetzer nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zur Verwendung in einer Meßanordnung, die auf eine erste Veränderbare und eine zweite Veränderbare anspricht, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude des Eingangssignals (V₁) der ersten Veränderbaren proportional ist und daß die Frequenz (/]) der Eingangsimpulse der Impulssignalquelle (7; 7a; 24) der zweiten Veränderbaren proportional ist.

10. Frequenzumsetzer nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Temperaturmeßbrücke (31) zur Erzeugung des von der ersten Veränderbaren abhängigen Eingangssignals (V₁) und eine von einem Strömungsmittel angetriebene Turbine (23) zur Erzeugung des von der zweiten Veränderbaren abhängigen Impulseingangssignals.

11. Frequenzumsetzer nach Anspruch 9 oder IQ gekennzeichnet durch eine Anzeigevorrichtung {28jj in Form eines Zählers zur Anzeige des Ausgangssignals der bistabilen Einrichtung (5).

12. Frequenzumsetzer nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch einen Frequenzteiler (17) zur Teilung der Frequenz des Impulsausgangssignals der bistabilen Einrichtung (5).