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Einrichtung zur Unterdrückung von Störspannungen Die vorliegende Erfindung
bezieht sich auf eine Einrichtung zur Unterdrückung von in einen Nutzsignalkreis
eingestreuten Störspannungen. Insbesondere in hochgenauen, schnellen Regelkreisen
können derartige Störspannungen beispielsweise zu nicht mehr tragbaren Meßwertverfälschungen
führen.
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Man könnte zwar daran denken, diese Störspannungen in üblicher Weise
mit bekannten Verzögerungsgliedern zu glätten bzw.
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herauszufiltern. Da grundsätzlich jede Signaiglättung stets mit einer
entsprechenden Signalverzögerung verbunden ist, würde damit das Nutzsignal bei nennenswerter
Glättung des Störsignals eine entsprechende Verzögerung erfahren, wodurch dann meist
die Regelgeschwindigkeit empfindlich verringert wird.
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Die Lösung der Aufgabe eine Einrichtung zu schaffen, welche zwar die
Störspannungen unterdrückt, eine nennenswerte Verzögerung des Nutzsignals jedoch
vermeidet gelingt erfindungsgemäß durch zwei mit gleichen Wicklungssinn auf einem
gemeinsamen Kern angeordnete Spulenwicklungen deren Anfänge mit der Nutzsignalquelle
und deren Enden mit dem Verbraucher verbunden sind. Damit wirkt im Nutzsignalkreis
lediglich die geringe Streuinduktivität der beiden Spulenwicklungen, während für
das Zeitverhalten der von den Störspannungen hervorgerufenen Ströme die um mehrere
Zehnerpotenzen größere Hauptinduktivität dieser Spulen maßgeblich ist. Das Nutzsignal
wird daher kaum, das Störsignal daher recht erheblich verzögert.
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Günstig ist ein möglichst großes Verhältnis zwischen Streu-und Hauptinduktivität
der beiden Spulen. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung werden daher vorteilhaft
beide Spulenwicklungen bifilar auf einem Ferritkern gewickelt, wodurch sich einetiberaus
streuarme Spulenanordnung ergibt.
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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung, welche im folgenden anhand
der Figuren näher veranschaulicht wird, sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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In Fig. 1 ist mit 1 eine Nutzsignalquelle bezeichnet, mit der Leerlaufspannung
UL und dem Innenwiderstand 2 Ri/2 = Ri.
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Eine derartige Nutzsignalquelle könnte z.B. irgendein beliebiger Istwertgeber,
beispielsweise eine mit einer drehzahlgeregelten Maschine gekuppeltg Gleiehstromtacho
sein. Die Nutzsignalspannung p erscheint an den Ausgangsklemmen 2 und 3.
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Die Ausgangsklemme 3 ist elektrisch leitend mit dem Erd-bzw. dem Bezugspotential
M verbunden. Als Verbraucher für die Nutzsignalspannung UN ist ein symmetrisch beaufschlagter
Differensverstärker 4 vorgesehen, so daß der Nutzsignalstrom iN bei der angegebenen
Polarität der Nutzsignalspannung an der Eingangskhemme 5 des Differenzverstärkers
4 eingespeist wird und über seine zweite Eingangsklemme 6 wieder zur Signalspannungsquelle
1 zurückfließt. Selbstverständlich könnte zwischen den Klemmen 5 und 6 jeder beliebige
andere Verbraucher angeschlossen sein.
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Obwohl die eine Klemme der Nutzsignalquelle 1 mit dem Erd-bzw. dem
Bezugspotential des Verstärkers 4 verbunden ist, läßt es sich infolge der hierzu
benötigten Leitungswege jedoch oft nicht vermeiden, daß aufgrund von s.B. durch
elektrische oder magnetische Felder eingestreute Störspannungen die Ausgangsklemme
3 einen Potentialunterschied gegenüber dem Bezugspotential aufweist. In Fig. 1 ist
dies versinnbildlicht durch
eine gestrichelt eingezeichnete Störspannungsquelle
7. Infolge dieser Störspannungsquelle würden sich die Potentiale der Ausgangsklemien
2 und 3 der Nutzspannungsquelle 1 im Gleichtakt bewegen. Beim dargestellten Beispiel,
bei welchem der Verbraucher in dem Differenzverstärker 4 besteht, würde dieser zwar
an stich Gleichtaktspannungen bis zu einer gewissen Frequenz unterdrücken können,
für höher frequentere Gleichtaktspannungen versagt jedoch seine Gleichtaktunterdrückung.
Daher wird zwischen die Ausgangsklemmen 2 und 3 und die Eingangsklemmen 5 und 6
des Verbrauchers die erfindungsgemäße Glättungseinrichtung angeordnet. Sie besteht
aus zwei gleichsinnig auf einem gemeinsamen Kern 8 gewickelten Spulen 9 und 10,
deren Wicklungsanfänge - mit einem Punkt bezeichnet - mit den Ausgangsklemmen der
Butzsignalquelle und deren Wicklung senden mit den Eingangsklemmen 5 und 6 des Verbrauchers
4 verbunden sind. Für den Nutzsignalstrom iN sind damit die beiden Spulen gegensinnig
in Reihe geschaltet, so daß im Nutzsignalstromkreis lediglich die Streuinduktivität
e (L = Hauptinduktivität, cr= Streufaktor) wirkt, während für die von der Störspannungsquelle
7 hervorgerufenen Gleichtaktspannungen die Hauptinduktivität L wirkt und diese somit
wirksam geglättet werden können. Da die Glättungswirkung allgemein mit der Größe
der wirksamen Induktivität wächst, ergibt sich somit für das Nutzsignal eine praktisch
vernachlässigbare Glättungs- bzw. Verzögerungswirkung im Vergleich zu der Glättungswirkung
der Störspannung. Verstärkt wird der Glättungseffekt noch durch zwei die Wicklungsenden
der Spulen 9 und 10 mit dem Bezugspotential verbindende Kondensatoren 11 und 12
von der Kapazität C. Es läßt sich zeigen, daß der Glättungsgrad der von der Störquelle
7 hervorgerufenen Gleichtaktspannung und der Glättungsgrad der Nutzsignalspannung
sich um den Paktor 7 6Kunterscheiden und
daß sich bei Verwendung
der Kondensatoren 11 und 12 immer stabile Verhältnisse ergeben, wenn der sogenannte
Schwingkreiswiderstand
der beiden aus den Elementen 9 und 11 bzw. 10 und 12 bestehenden Serienschwingkreise
folgender Beziehung genügen:
wobei Ri der Innenwiderstand der Nutzspannungsquelle und R der Verstärkereingangswiderstand
ist.
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Pig. 2a, b zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Glättungsgliedes,
welche eine besonders geringe Streuinduktivität mit einer überaus kompakten Bauform
verbindet.
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Sie besteht aus einem zweiteiligen Ferritschalenkern, auf welchem
die beiden Spulen 9 und 10 bifilar, d.h. gleichzeitig miteinander aaufgewickelt
wurden. Mit 14 und 15 sind dabei die Wicklungsanfänge und mit 16 und 17 die Wicklungsenden
bezeichnet, welche im Innern von Durchführungskondensatoren 18 aus dem Inneren des
Schalenkernes 13 geführt werden. Die Durchfuhrungskondensatoren 18 sind dabei in
Bohrungen einer Schalenkernhälfte eingesteckt und im übrigen elektrisch, vorzugsweise
auch noch kraftschlüssig mit einer geerdeten Montageplatte 19 verbunden. Die Durchführungskondensatoren
würden dann gleichzeitig der Befestigung des Schalenkerns auf dieser Montageplatte
dienen. Selbstverständlich ist es möglich, die Wicklungsanfänge 14 und 15 anstatt
durch einfache Bohrungen ebenfalls mittels Durchführungskondensatoren in das Innere
desSchalenkernes 13 zu führen und damit auch hier für eine zusätzliche mechanische
Befestigung desselben auf der Montageplatte 19 zu sorgen.
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Allerdings würde mann dann die Bohrungen zur Aufnahme der Durchführungskondensatoren
für die Wicklungsanfänge 14 und 15 nicht in der in Fig. 2b mit A bezeichneten Hälfte
des
Schalenkernes anbringen, sondern aus Symmetriegründen in der
mit B bezeichneten Hälfte. Die in Fig. 2a, b dargestellte Anordnung hat den Vorteil,
daß das LC-Verzögerungsglied mittels kürzest möglicher Leitungswege und mit einem
Minimum an Lötverbindungen hergestellt werden kann, wobei gleichzeitig auch für
eine einfache mechanische Fixierung desselben gesorgt ist.
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7 Ansprüche 2 Figuren