DE2153644A1

DE2153644A1 - Vorrichtung zum umwandeln eines parameters eines periodisch variierenden eingangssignals in ein dazu proportionales zeitintervall

Info

Publication number: DE2153644A1
Application number: DE2153644A
Authority: DE
Inventors: Peter L Richman
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1969-09-17
Filing date: 1971-10-27
Publication date: 1973-05-03
Also published as: FR2158665A5; US3624643A

Description

Vorrichtung zum Umwandeln eines Parameters eines periodisch variierenden Eingangssignals in ein dazu proportionales Zeitintervall

Die Erfindung bezieht sich auf das Umwandeln eines Signals und betrifft insbesondere eine Vorrichtung, die ein Ausgangssignal liefert, das proportional zu einem Parameter eines im Laufe der Zeit variierenden Eingangssignals ist.

Eines der gebräuchlichen bekannten Verfahren zum Umwandeln eines analogen Gleichspannungs-Eingangssignals in einen dazu proportionalen digitalen Viert ist das als Doppelgradient-Integrationsverfahren bezeichnete Verfahren, das mit Hilfe von Vorrichtungen durchgeführt wird, wie sie in den U.S.A.-PatentSchriften 3 05I 939 und 3 316 547 beschrieben sind. Diese Vorrichtungen arbeiten in der nachstehend beschriebenen Weise.

Ein Gleichstrom-Eingangssig-nal e.^ wird während einer festen Zeitspanne t₁ integriert, um eine Spannung E₁ derart zu erhalten, daß die folgende Gleichung gilt:

e_±dt - e_±t_±

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Die Spannung E^ wird als die Ausgangsbedingung für die Integration einer negativen Bezugsgleichspannung -E während einer zweiten Zeitspanne tp derart benutzt, daß die folgende Gleichung erfüllt ist:

E₁- ₀ E_r dt = 0 (2)

Da E konstant ist, erhält man

E₁ - E_rt₂
Unter Anwendung von Gleichung (1) erhält man:

Aus Gleichung (4-) erhält man t«~ wie folgt: *2 * ⁽VV ^ei

Somit ist to proportional zu dem Verhältnis zweier Konstanten t^ und E und dem Eingangssignal e.. Wird t₂ z.B. durch Zählen von Impulsen gemessen, die durch einen genau arbeitenden Oszillator erzeugt werden, erhält man eine digitale ZkIlL, die zu dem Gleichstromeingangssignal e. proportional ist. Hierbei ist als wichtig festzuhalten, daß der Wert von t^ genau bekannt oder vorbes-uimmt sein muß.

Jedoch ist es schwieriger, die vorstehend beschriebene Wirkung bei einem Wechselstromeingangssignal zu erzielen. Gewöhnlich wird der Wechselstrom in einen Gleichstrom verwandelt, und dann wird der digitale Wert des Gleichstroms ermittelt. Bei der üblichen Umwandlung eines Wechselstroms in einen Gleichstrom ist es jedoch erforderlich, eine Filterung durchzuführen, damit man den Gleichstrom erhält. Das Filter muß geeignet sein, die niedrigste zu erwartende Frequenz zu verarbeiten, und dies führt zu erheblichen zeitlichen Verzögerungen. Beispielsweise kann die Umwandlung einer Welle, deren Frequenz im Bereich von 60 Hz bis 10 KHz liegt, in einen vergleichbaren Gleichstrom bis zu mehreren Sekunden in

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Anspruch nelimeni Bei automatischen Messungen, Mehrkanalanordnungen und anderen Schtzeiteinrichtungen ist jedoch eine solche Verzögerung unannehmbar.

Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgate zugrunde, ein analoges 'Wechselstromeingangssignal in ein Zeitintervall zu verwandeln, das durch ein analoges oder digitales, im wesentlichen singeschwungenes Ausgangssignal repräsentiert wird und z.B. zum Mittelwert des Eingangssignals ist.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Eingangswechselstromwelle e. (t) einer Absolutierungsschaltung zugeführt wird, so daß man ein Signal je.(t)l erhält. Die erste Achsenkreuzung von e.(t) oder irgendeines Bezugswechselstroms wird benutzt, um zwei Integratoren in Gang zu setzen, von denen der eine den Wert i^ej,(*)| bis zu einem Zeitpunkt t,- integriert, d.h. gegebenenfalls bis zur nächsten Achsenkreuzung von e.(t) der Bezugswechselspannung. Der andere Integrator integriert einen Bezugswert E , und zwar entweder einen absolutierten Wechselstrom oder einen absolutwerten Gleichstrom, ebenfalls während der Zeitspanne von 0 bis t^.· Das Ergebnis der ersten Integration von je^(t)| ist E^ oder E, „(t,.), wobei Ej~ der Mittelwert der Eingangswelle selbst ist. Das Ausgangssignal E^ des zweiten Integrators ist natürlich

Wenn man mit Achsenkreuzungen arbeitet, die alle positiv oder gegebenenfalls alle negativ gerichtet sind, statt aufeinander folgende oder willkürlich gewählte Achsenkreuzungen der Idngangswelle e. (t) zu verwenden, ist es möglich, die Umwandlung auf den Gsjizwellenmittelwert statt in der beschriebenen Weise auf die Hälfte der ganzen pfeile zu beschränken.

Ferner sind Maßnahmen getroffen, um ein Ausgangssignal festzulegen, das auf irgendeine V7eise, vorzugsweise bezüglich seiner Dauer, proportional zu einem Verhältnis der beiden in der beschriebenen Weise erhaltenen Zeitintegrale E^. und up ist. Dieses "Verhältnis kann entweder explicit oder implicit

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gewonnen werden, und es kann so ausgedrückt werden, daß es in einer linearen oder logarithmischen Beziehung zu der i-inganeswelle e^t) steht.

Zu diesem Zweck kann man den Wert E^ als Argument für eine umgekehrte Integration benutzen, die von E. ausgeht und sich während einer Zeitspanne to abspielt; somit erhält man

E₁ = j E_odt (6)

¹ 0 ^d

Da E₀ als E (t^.) definiert ist, und da E,. als E,_v(t,,) definiert worden ist, ergibt sich die folgende Gleichung:

t₁ - (i'_rt₁)t₂ oder (7)

„ - t₂ oder (8)

kt₂ (9)

Somit erhält man ein Zeitintervall tp, das direkt proportional zum Mittelwert des absoluten Wertes der Eingangswelle e.(t) ist. Wenn, eine digitale Darstellung erwünscht ist, braucht man nur während des Zeitintervalls tp Taktsignale abzuzählen. Wenn eine analoge Darstellung erwünscht ist, kann dies leicht dadurch geschehen, daß man E oder irgendeinen anderen Bezugswert mit Hilfe eines anderen Integrators während des Intervalls tp integriert. Interessanterweise braucht t- nicht genau bekannt zu sein, und dem Wandler braucht keine Prequenzinformation auf explicite Weise zugeführt zu werden, wenn die vorstehend genannte Wirkung erzielt werden soll. Wenn z.B. auf bekannte Weise |e.(t)j integriert würde, um ein Endergebnis zu erhalten, würde die folgende Gleichung gelten:

dt = 3,„t,. (10)

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Das Ergebnis ist im Hinblick auf das t -Glied zeitabhängig oder tatsächlich frequenzabhängig, Eine Division von ^EAV*x ^urch ^eiⁿ Vielfaches der Periode t der Wefcie e^(t) ist erforderlich, damit ein allein zu E>_v proportionales Ergebnis erhalten wird·

Das vorstehend beschriebene Verfahren nach der Erfindung, gemäß welchem eine gesonderte Integration des Signals und einer Bezugsgröße während des gleichen ZeitIntervalls durchgeführt und ein bestimmtes Verhältnis zwischen den Integralen festgelegt wird, ermöglicht es auf sehr vorteilhafte Weise, mehrere Ausführungsarten neuartiger Umwandlungsvorrichtungen zu schaffen, die im folgenden näher erläutert werden.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in einem Blockschaltbild eine einfache Ausführungsform der Erfindungj

Fig. 2 in einem Blockschaltbild eine weitere einfache Ausführungsform der Erfindungj

Fig. 3 in einem Blockschaltbild eine erweiterte Ausführungsfora der Erfindung}

Fig. 4 einen Sat* von auf eine gemeinsame Schaltbasia bezogenen idealisierten Wellenformen aur Veranschaulichung der Wirkungsweise der. Ausführungsform nach Fig. 3}

Fig. 5 in einem Blockschaltbild eine abgeänderte Ausführungsform einer Ausgabeanordnung zur Verwendung in Verbindung mit einer Vorrichtung der in Fig. 3 dargestellten Art;

Fig. 6 einen Satz von auf die gleiche Zeitbasis wie in Fig. 4 bezogenen idealisierten Wellenformen der zur Veranschaulichung der Wirkungsweise der Anordnung nach Fig. 5 dient j

Fig. 7 eine Abwandlung der Vorrichtung nach. Fig. 5» bei der zwei in Keine geschaltete Integratoren verwendet werden,

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um ein doppeltes Integral zu erhaltenj

Fig. 8 eine weitere Abwandlung der Vorrichtung nach Pig. 2, bei der das benutzte Bezugssignal ein Wechselstromsignal ist;

Fig. 9 in einem Blockschaltbild eine weitere Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 10 einen Satz von auf eine gemeinsame Zeitbasis "bezogenen idealisierten Wellenformen, der zur Veranschaulichung der Wirkungsweise der Vorrichtung nach Fig. 9 dient;

Fig. 11 eine weitere Ausführungsform der Erfindung, die ein Ausgangssignal liefert, welches gleich dem Logarithmus des lingangssignals ist;

Fig. 12 eine idealisierte Wellenform, die die Wirkungsweise der Vorrichtung nach Fig. 11 veranschaulicht;

Fig. 15 in einem Blockschaltbild einen einfachen erfindungsgemäßen Wechselstrom-Mgitalwandler;

Fig. 14 in einem Blockschaltbild eine weitere Ausführungsform eines Wechselstrom-Digitalwandlere nach der Erfindung;

iig. 15 in einem Blockschaltbild eine dritte Ausführungeform eines erfindungsgemäBen Wechselstrom-Digital Wandlers; und

16 in einem Blockschaltbild eine erfindungsgemäße Le i stung sme ßvorri chtung·

In Fig. 1 erkennt man in einem Blockschaubild eine Eingangsklemme 20, über die eine Kingangswellenform e.(t) zugeführt werden kann. Die Klemme 20 ist vorzugsweise über eine auf bekannte Weise ausgebildete Absolutierungsschaltung 22, die mit gestrichelten Linien angedeutet ist, um anzuzeigen, daß sie in manchen Fällen fortgelassen werden kann, z.B. wenn e^(t) ein Gleichstromsignal ist, mit dem Eingang einer ersten Integrationsschaltung 24 verbunden· Die Absolutierungsschaltung kann bei einer typischen Anordnung für Wechselstromein-

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gangssignale ein Vollweggleichrichter, z.B. ein gleichrichtender rtechenverstärker oder dergleichen sein. Bekanntlich wird das -ausgangssignal der Absolutierungsschaltung 22 gleich ,e.(t), sein, und bei diesem Eingangssignal hat das Ausgangεsignal der Integrationsschaltung 24 die iorm

\ e.(t) dt
·' 0 ^x

Das-Zeitintervall von 0 bis t- wird durch einen Steuergenerator 26 geregelt, der ein Signal mit der D&uer t^ liefert und so geschaltet ist, daß er den Integrator 24 derart steuert, daß dieser integrator eine Integration nur während des Intervalls t^ bewirkt. Im Hiablick auf Gleichung (10) kann man das Ausgangssignal de8 Integrators 24 als E^yt^ für t^ als eine ganze Ζε-Jbl von Halbwellen der Grundwelle des Eingangssignalß e.(t) ausdrücken.

Die Vorrichtung nach Pig. 1 umfaßt ferner eine Quelle 28 für ein Bezugssignal e^, das eine Gleichspannung, eine absolutierte Wechselspannung oder dergleichen sein kann. Me Quelle 28 ist an den Eingang einer zweiten Integrationsschaltung JO angeschlossen. Diese Integrationsschaltung ist ebenfalls an den Steuersignalgenerator 26 angeschlossen, so daß die Integrationszeit der Schaltung 50 durch den Generator 26 zeitabhängig geregelt wird. Somit entspricht das Ausgangssignal des zweiten Integrators 30 dem Ausdruck

e_odt oder E_ot-

0 ^d '

Die Ausgangssignale der beiden Integratoren werden den zugehörigen eingängen einer Divisionsschaltung 3"I zugeführt, die ein Aus£&ngssignal e liefert, bei dem es sich um das Verhältnis zwischen den beiden Eingangssignal en handelt, d.h. um S^y/fcip oder Eo/Ea·«-. Da E^ konstant ist, liegt es auf der Hand, daß eine lineare Proportionalität zv/ischen den Werten von e und E_kV besteht. Die Umwc.ndlungsschaltung hat somit

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lediglich eine V/echseletrom-Gleichstrom-Umwandlung bewirkt, bei der der Gleichstrom der "Mittelwert" von e_i(t) ist, und der Wert des Äus^angssignals ist unabhängig von der Zzhl der Halbwellen des Eingangssignals, die auftreten, während der £teuersignalgener,ator 26 zuläßt, daß die Integratoren 24 und JO die ihnen zugeführten Eingangssignal integrieren·

Während bei der Schaltung nach Js'ig. 1 ein Steuersignalgenerator vorgesehen ist, der die erforderliche Integrationsperiode ty, bestimmt, zeigt Fig. 2 eine Schaltung, bei der die Integrationsperiode auf der Basis der Grundwelle der xdngangswelle e.(f) festgelegt werden kann, wenn dies erwünscht ist, so daß eine umwandlung praktisch während einer einzigen lexiode durchgeführt werden kanu, ohne daß die Eingangsfrequenz vorher bekannt ist. Gemäß Pig. 2, wo die Teile der Schaltung jeweils mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet sind wie in Fig. 1, dient die Eingangskiemme 20 zum Zuführen der Eingangswechsel stromwelle e_i(t), die dann der Absolutierungsscjaltung 22 zugeführt wird, deren Ausgangssignal dem Integrator 24 zugeführt wird. Ferner umfaßt die Vorrichtung nach. Fig. 2 eine Quelle 28 für ein Bezugssignal e«, die an den Integrator 30 angeschlossen ist. Damit die beiden Integratoren zeitabhängig gesteuert werden können, umfaßt die Vorrichtung Achsenkreuzungsdetektor 32, der an den Eingang der Absolutierungsschaltung 22 angeschlossen ist, so daß er die Achsendurchgänge der Welle e^(t) dadurch feststellen kann, daß er die Polaritätßänderungen nachweißt, die bei Achsendurchgängen oder dergleichen auftreten. Der Achsenkreuzungsdetektor kann eine Zähleinrichtung umfassen, so daß der Detektor 32 ein Ausgangssignal erzeugt, dessen Zeitintervall η Halbwellen der Eingangswelle entspricht, Das durch den Detektor 32 festgelegte Zeitintervall bestimmt dann die tatsächliche Integrationszeit der Integratoren 24 und 30. Die Aus&angssignale der Integratoren werden durch die Schaltung 31 explicit dividiert, deren Ausgr.n{.,ssignal wegen der Durchführung zweier Integratioiisvorgänce von η unabhängig ist.

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Pig. 3 zeigt eine erweiterte Ausfühxungsform der Erfindung in Gestalt eines Windlers, der den Absolutwert der Eingangswellenform während einer Periode des Eingangssignals integriert. Fig. 4 zeigt repräsentative Wellenformen, die an verschiedenen Punkten der Vorrichtung nach Fig. 3 auftreten, und auf die im Verlauf der folgenden Beschreibung näher eingegangen wird· Die Vorrichtung nach Fig. 3 umfaßt eine Eingangsklemme 40, der die Eingangswelle e.(t) zugeführt wird, und die sowohl mit dem Eingang einer Absolutierungssehaltung 42 als auch mit dem Eingang eines Achsendurchgangsdetektors 44 verbunden ist. Ferner ist ein Schalter 46 mit Eingangs-, Ausgangs-- und Steueranschlüssen vorgesehen, dessen Eingangsanschluß mit dem Ausgang der Absolutierungsschaltung 42 verbunden ist, während sein Ausgang an den eingang der Integrationsschaltung 48 angeschlossen ist· Der Ausgang des Integrators 48 ist mit dem Eingang eines weiteren Achsendurchgangdetektors 50 verbunden, dessen Ausgang an die Kuckstellklemme einer Flip-ilop-Schaltung 52 angeschlossen ist*

Der Ausgang des Achsendurchgangdetektors 44 ist mit einer Eingangsklemme eines Und-Ciatters 54· verbunden, dessen Ausgang an die Zählklemme einer Flip-Flop-rSchaltung 56 angeschlossen ist, die außerdem eine Bücksfcelleingangsklemme und zwei ergänzende Ausgangsklemmen, nämlich eine Verneinungsklemme und eine Bejahungsklemme, umfaßt. Die Bejahungsklemme, an der z.B. Wellenformen von positiver Polarität erscheinen, ist an eine Kickstellklemme einer weiteren Flip-Flop-Schaltung 60 angeschlossen. ±»in Ausgang der Flip-Flop-ßch&ltung 60, an der Signale von geeigneter Polarität erscheinen können, ist mit dem anderen Eingang des Und-G-atters 54- verbunden.

Der Eingang und der Ausgang eines weiteren Schalters 58 sind an eine Quelle 62 für eine Bezugsspannung, z.B. eine Gleichspannung, bzw. an den Eingang einer rückstellbaren Intcgxationsschaltunfj 64 angeschlossen. Der Ausgang des Integrators 64 ist mit dem ^int;ang eines weiteren Schalters 66 verbunden, dessen Staucrkleame an einen Ausc^ng der Fl ip-

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Flop-Schaltung 52 angeschlossen ist. Der Ausgang der Schalters 66 ist mit einem Eingang des Integrators 48 verbunden. Der Ausgang der Flip-Flop-Schaltung 52 ist außerdem an einen von zwei Eingängen eines ünd-Gatters 68 angeschlossen, dessen anderer i/ingang bei einer typischen Anordnung mit dem Ausgang eines Taktgebers 70 verbunden ist. Der Ausgang des Und-Gatters 68 ist mit einem digitalen Zähler ?2 verbunden.

Schließlich ist eine julemme 74 zum Zuführen eines Startimpulses vorgesehen, die über ein Oder-Gatter 76 an die Umstellklemme der Flip-Flop-Schaltung 60 und an die iuickstellklemme der Flip-Flop-Schaltung 56 angeschlossen ist. Dem Oder-Gatter 76 kann ein Eingangssignal auch dadurch zugeführt werden, daß in Fig. 3 du^ch gestrichelte Linien angedeutete Leitungen 78 und 80 vorgesehen werden, die mit dem Ausgang des Detektors 50 verbunden sind. Auf ähnliche Weise kann die Huckstellklemme. des Integrators 64 durch die Leitung 78 nait dem Ausgang des Jotektors 50 verbunden sein,.

Gemäß Fig. 4 wird eine Eingangswechselstromwellenform e.(t) der Klemme 40 und somit der Absolutierungsschaltung 42 und dem Achsendurchgangsdetektor 44 zugeführt. Bei dem i'isgangssignal der Absolutierungsschaltung 42 handelt es sich in einem typischen F 11 um das einer Vollweggleichrichtung unterzogene Eingangssignal, das Jetzt die "bei e,. dargestellte Form hat. Nimmt man an, daß der AchsendurchgangsdeteL«or 44 so arbeitet, daß er einen Impuls oder eine Spitze erzeugt, die jeweils nur mit einem positiven gerichteten Achsendurchgang der Eingangswellenform zusammenfällt, gibt der Detektor 44 ein Ausgangssignal mit der bei e₂ dargestellten Wellenform ab.

Es ist eine Anordnung vorgesehen, die ein Steuersignal erzeugt, das mit einem von dem Detektor 44 abgegebenen Impuls beginnt und mit dem nächsten Impuls endet, ftimmt man an, daß die Ilip-Flop-Schaltung; 60 umgestellt ist kann zu diesem Lv*eck das Aus^uiigssignal dieser ilip-ii^p-fel·» ?ltung das Und-G.-tter 54 betätigen, so daß der erste Impuls des

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Detektors 44 als Ge.tteraus£angssignal der in i'ic. 4- bei e, dargestellten ürt der Umstellkleiame der Flip-i'lop-Sclialtung zugeführt werden kann» Dieser erste Impuls bewirkt dann, daß das AusL'angsßignal an der Bejahungsklemme der Flip-Flop-Schaltung 56 zunimmt, wie es in Fig.. 4· bei e. dargestellt ist, und daß die.Schalter 46 und £8 geschlossen werden. Gleichzeitig geht das Signal an der Verneinungsklenaie der Flip-Flop-fcchaltung 56 zurück, wie es in Fig. 4 bei e^ dargestellt ist. Der nächste in dem Signal e-, enthaltene Impuls, der das Und-Gatter 54 passiert, betätigt erneut die Flip-Flop-Scheltung 56, so daß die Spannung an ihrer Eejahungsklemme zurückgeht, während die Spannung an der Verneinungskiemme zunimmt. Dieser positiv gerichtete Übergang an der Verneinungsklemme dient dazu, die Flip-Flop-Schaltung 60 zurückzustellen und so das Und-Gatter 54 zu sperren. Eis der Flip-Flop-Schaltung 60 ein weiterer Umstellimpuls zugeführt wird, können keine weiteren Impulse des Detektors 44 dae Und-Gatter 54 passieren.- Der negativ gerichtete Übergang an der Bejahungsklemme dient dazu, die Schalter 46 und $8 zu öffnen.

Das Schließen des Schalters 46 ermöglicht es dem Absolutwertsignal aus der Schaltung 42, während des Steuerintervallß zu dem Integrator 48 zu gelangen; dieses Signal ist in Fig. 4 bei e₆ dargestellt. Auf ähnliche Weise führt der Schalter 58 ein eingeschwungeneβ Potential, dae vorzugsweise eine Polarität hat, die der Polarität des Absolutwertsignals aus der Schaltung 42 entgegengesetzt ist, von der Quelle 62 dem zweiten Integrator 64 zuj dieses Signal ist in Fig. 4 bei e„ dargestellt. Jeder Integrator integriert das ihm zugeführte Eingangssignal während des durch die Flip-Flop-Schaltung 56 bestimmten Steuerintervalls. Somit hat das Ausgangssignal des Integrators 64 die in Fig. 4 bei e_ß dargestellte Form. Am Ende des Steuerintervalls dient der gleiche Signalübergang, durch den die Flip-Flop-Schaltung 60 zurückgestellt wird, dazu, die Flip-Flop-Schaltung 52 umzustellen, die dann ein Signal liefert, das in Fig. 4 bei β~ dargestellt ist. Dieses Signal

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steuert das Schließen des Schalters 66, so daß die in dem Integrator 64 gespeicherte Spannung als Eingangssignal dem Integrator 48 zugeführt wird. Es ist ersichtlich, daß am Ende des Steuerintervalls das "bei e„ dargestellte Signal einen Wert Ep erreicht hat, der sowohl zu der Bezugsspannung e als auch zu dem Integrationsintervall t,j proportional ist, so daß βρ gleich ~^e _r*^

Der Integrator 48 hat während des Zeitintervalle t^ auch das bei e^ dargestellte Signal summiert oder integriert, um den bei e^₀ dargestellten Teil des Signals zu erzeugen, das während des Intervalls t,, auftritt. Die Zuführung des Signals eg als Eingangssignal zu dem Integrator 48 veranlaßt diesen Integrator, eine weitere Funktion auszuüben, die darin besteht, daß das Signal rampenförmig linear nach unten auf Hull zurückgeführt wird, und zwar von der summierten Spannung E.^t^. aus, die am Ende des Intervalls t,. erreicht worden ist. Diese umgekehrte Integration spielt sich mit einer Geschwindigkeit ab, die proportional zu dem neuen Eingangssignal -^e~,t,- ist, so daß im wesentlichen die Funktion ausgeführt wird, die durch Gleichung (6) ausgedrückt ist. Das Zeitintervall, welches das Ausgangssignal des Integrators 48 benötigt, um den Wert Null bzw. seinen ursprünglichen Brsispegel zu erreichen, ist in Fig. 4 bei der Welle e^_Q mit t~ bezeichnet.

Das Erreichen der Mullachse oder der Basislinie durch die Wellenform e.Q wird durch den Achsendurchgangsdetektor 50 festgestellt, der ein Signal der in Fig. 4 bei e-,. dargestellten Art in Form eines Impulses erfolgt. Dieser Impuls dient gemäß der folgenden Erläuterung zum Durchführen mehrerer Rückstellvorgänge. Insbesondere dann, wenn ein Wechselstromsignal in ein digitales Signal verwandelt werden soll, müssen die Verbindungsleituncen 78 und 80 vorhanden sein, so daß der Impuls e^ notwendigerweise die Flip-Flop-Schaltung 52 zurückstellen muß und somit den negativ gerichteten Übergang bewirkt, durch

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den das Signal e_Q beendet wird, und daß der Integrator 64 aus iaill zurückgestellt wird, wie es bezüglich des positiv gerichteten Übergangs dargestellt ist, der die Wellenform e_g am 2nde des Intervalls tp beendet. Ausserdem passiert der Impuls e.. das Oder-Gatter 76, so daß die jj'lip-IPlop-Schaltung 60 umgestellt und die Flip-ilop-Schaltung 56 zurückgestellt wird, Bei dem letzteren Vorgang handelt es sich grundsätzlich nur um eine Vorsichtsmaßnahme, die gewährleistet, daß sich die ZLip-Flop-Schaltung 56 im richtigen Zustand befindet und ein weiteres Arbeitsspiel einleiten kann.

Während der Integrator 48 sein Signal während des Intervalls tp rampenförmig verkleinert, müssen die beiden Schalter 46 und 58 natürlich offen gehalten werden, um beide Integratoren gegenüber den zugehörigen Eingangssignalquellen zu isolieren. Dies wird auf einfache Weise bewirkt, da das Rückstellsignal e.. des Detektors 50 erst auftreten kann, wenn das sich rampenförmig verkleinernde Signal die fiullachse erreicht hat. Die während des Intervalls t₂ auftretenden Impulse des Detektors 44, die in 11g. 4 bei e-, dargestellt sind, können das Und-Gatter 54- nicht passieren.

Die Dauer des durch die Flip-3?lop-Schaltung 52 erzeugten Steuersignals, das in i'lg. 4 oei e„ dargestellt ist, ist gleich dem Intervall t~· Somit handelt es sich hierbei, wie schon erläutert, um ein direktes Maß für den !Mittelwert 32. ~ des Xiingangssignals e.(t). Diese Dauer wird zweckmäßig dadurch gemessen, daß das Ausgangssignal der Flip-i'lop-Schaltung 52 benutzt wird, um das Und-Gatter 68 zu betätigen, so daß der Zähler 72 eine durch den Taktgeber 70 erzeugte Eeihe von Impulsen mit einer hohen Folgefrequenz zählen kann.

Es ist ersichtlich, daß man durch Unterbrechen der Verbindungsleitung 80 verhindern kann, daß die Vorrichtung erneut automatisch in Betrieb gesetzt wird, und daß in diesem Fall die erneute Inbetriebsetzung davon abhängt, daß über die Klemme 74 ein Impuls zugeführt wird. Wenn man statt dessen lediglich

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die Verbindungsleitung 7S unterbricht, wird sowohl das Zurückstellen des Integrators 64 als auch die erneute Inbetriebsetzung der Schaltung verhindert.

Man kann auch andere bekannte Anordnungen zum Messen von tp benutzen, wobei ähnliche Ergebnisse erzielt werden. Beispielsweise kann es erwünscht sein, statt eines digitalen Zählergebnisses eine Gleichspannung zu erhalten, die den fcittelwert von e.(t) repräsentiert. Zu diesem Zweck kann man z.B. den Gleichstrom aus dem Steuersignal der Flip-Flop-Scnaltung 52 ableiten, wie es in SIg. 5 gezeigt ist. Die Schaltung nach Fig. 5 bildet eine Ergänzug der Schaltung nach Pig. 3. Die Wirkungsweise der Schaltung nach Fig. 5 läßt sich anhand der in Fig. 6 dargestellten Wellenformen beschreiben, die zum Vergleich auch die in Fig. 4 dargestellten Wellenformen e.(t) und e~ umfassen.

Zuerst wird die Verbindungsleitung 78 der Schaltung nach Pig. 3 unterbrochen, und das in Fig. 6 bei eq dargestellte Signal der Plip-Flop-Schaltung 52 wird als Eingangssignal für eine in Fig. 5 gezeigte Umkehrschaltung 82 und als Steuersignal für einen Integrator 84 verwendet, der daher die Bezugseingangsspannung während eines Intervalls t₂ integriert, das durch die Dauer des Signals β~ bestimmt ist. Daher erscheint am Ausgang des Integrators 84 das in Fig. 6 bei e.p dargestellt te Signal. Infolgedessen ist die durch den Integrator 84 erzeugte Spannung gleich dem Produkt aus der Bezugsspannung und tp. Bei dem in Fig. 6 bei e,., dargestellten Aus gangs signal der Umkehr schaltung 82 handelt es sich lediglich um eine umgekehrte Form des Signals e«. Da der Ausgang der Umkehrschaltung 82 mit dem Eingang eines Verzögerungsmultivibrators 86 verbunden ist, bewirkt die Hinterflanke des positiv gerichteten Übergangs der Wellenform e^,, daß dieser Multivibrator getriggert wird, um eine Ausgangswellenform mit der festen Dauer t^ zu erzeugen, die in Fig. 6 bei e^ dargestellt ist. Das Intervall t, braucht nur genügendlang zu sein, um zu gewährleisten, daß

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das Signal vom Ausgang des Integrators 84- zu einer Abfrage- und Halteschaltung 88 gelangt. Die Schaltung 68 kann natürlich als gesteuerter Integrator oder dergleichen ausgebildet sein. Somit dient das Ausgangssignal des Ivniltivibrators 86 zum Steuern der Schaltung 88. V/ie in Pig. 6 bei e.j- gezeigt, ändert sich daher der Wert oder die Amplitude der Sptvnnung in der Schaltung 88 von ihrem vorherigen "Wert auf einen anderen Pegel, wobei angenommen ist, daß sich der Eingangswechselstrom geändert hat. Die Zeitkonstante cSfeser Änderung ist in Pig. 6 in einem überteiebenen Maßstab dargestellt, um erkennen zu lassen, daß sich die Änderung während einer endlichen Zeit abspielt. Das Gleichstromausgangssignal der Schaltung ist somit der gewünschte analoge "Wert, der mit Hilfe eines Gleichstrommessers oder dergleichen angezeigt werden kann.

Der Ausgang des Verzögerungsmultivibrators ist ferner an eine I'ormungsschaltung90 angeschlossen, so daß die Beendigung des Steuersignals des Multivibrators bewirkt, daß am Ausgang der Pormungsschaltung der in Pig. 6 bei e^g dargestellte Impuls erscheint. Dieses Ausgangssignal wird dem Integrator 84 zugeführt, so daß der Impuls diesen Integrator auf ImIl zurückstellen kann»

Pig. 7 zeigt eine interessante Abwandlung der Schaltung nach Fig. 5» in Pig· 7 sind !eile, die in Pig. 5 gezeigten Teilen entsprechen, jeweils ^m^ äen gleichen Bezugszahlen bezeichnet} gemäß Pig. 7 wird die Bezugsgleichspannung zwei in Reihe geschalteten Integratoren 92 und 94 und nicht nur einem einzigen Integrator zugeführt. Infolgedessen erhält man einen Gleichstrom, der proportional zum Quadrat des Eingangswechselstroms ist, da das doppelte Integral einer Konstanten

ρ ρ

bezüglich der Zeit gleich t ist. Hierbei ist natürlich t

ο
tatsächlich gleich (tp) und da tp proportional zu E,«. ist, ist der Ausgangsgleichstrom proportional zum Quadrat von

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Eine weitere Abwandlung der Schaltung nach Fig. 2 ist in lig. 8 dargestellt; diese Schaltung umfaßt eine Welle 96, die als Bezugssignal nicht eine Gleichspannung, sondern eine Wechselspannung mit der gleichen Frequenz wie e. (t) liefert. Die Signalquelle 96 ist an eine Absolutierungsschaltung 98 angeschlossen, deren Ausgang mit dem Eingang des Integrators 30 verbunden ist. Bei dieser Anordnung kann die Dauer to des Ausgangssignals, die in digitaler oder analoger Form ausgedrückt werden kann, nicht proportional zu Ε/,γ/Ερ bze. zu Έ,^τ/Έ. sein, wenn K ein konstanter Keßstabfaktor ist, doch kann to proportional zu ^tv-yi/^ävo⁹ ^•••^a· ^zu ^^em Verhältnis zwischen den beiden Wechselstromsignalen sein. Dies ist wichtig, da das Verhältnis gleichzeitig bezüglich der beiden .Wechselstromwellen ermittelt wird. Da in der Praxis Wechselstromwerte, die gemessen werden, von Periode zu Periode einer schnellen Änderung unterworfen sein können, ist es somit möglich. Wechselstrom/Wechselstrom-Verhältnißmessungen in synchronen Zeitpunkten für die beiden Signale durchzuführen; es ist anzunehmen, daß sich eine solche Messung mit Hilfe der bis jetzt bekannten Vorrichtungen nicht durchführen läßt. Hierbei verringert sich die Notwendigkeit der Bereitstellung von Wechselstrombezugßsignalen mit konstanten Amplituden. Die beiden Wechselstromsignale tonnen gegeneinander phasenverschoben sein, da die Absolutwerte für eine ganze Zahl von Htlbperioden berechnet werden, Ferner ist zu bemerken, daß das Wechselstrombezugssignal bei der Vorrichtung nach Fig. 8 alternativ benutzt werden kann, um die benötigte Information einem Achsendurchgangsdetektor, z.B. dem Detektor 44 nach Fig. 3, zuzuführen, statt zu diesem Zv;eck das Eingangssignal e.(t) zu verwenden.

Be.i jeder der vorstei end beschriebenen Anordnungen zum Erzeugen einer Aus^angsgleichspannung, die zu dem Eingangswechselstrom proportional ist, kann die Abfrage- und Halteeinrichtung 68 eine einrichtung 'nuülter Ordnung oder einer höheren Ordnung sein. Wie jedem F: chniann bekannt j schreitet

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eine Abfrage- und iu-1 te anordnung nullter Ordnung lediglich zu einem neuen 1*ert fort, und zwai* in jedem Zeitpunkt, für den die Anordnung; programmiert ist, oder in dem der Anordnung ein entsprechender Befehl zugeführt wird, und dann hält die Anordnung den betreffenden Wert bis zum Eintreffen des nächsten Befehls fest. Eine Abfrage- und Halteanordnung erster Ordnung hält dagegen nicht den neuen wert fest, sondern sie fährt fort, eine Änderung mit einer Geschwindigkeit zu bewirken, die proportional zum Unterschied zwischen dem neuen »vert und dem unmittelbar vorausgegangenen Wert ist, so daß die Vorrichtung sich ändernden Signalen mit kleineren dynamischen Fehlern folgen kann, die auf die "Geschwindigkeit" des Eingangssignals oder die erste Ableitung zurückzuführen sind. Abfrage- und Halteanordnungen zweite? und höherer Ordnung, bei denen die Geschwindigkeit der .änderung von jedem zugeführten Wert bis zum nächsten Wert eine kompliziertere Funktion ist, und die sich dem tatsächlichen Gradienten der Änderung stärker annähern, können ebenfalls benutzt werden, wenn es erwünscht ist, die Fehler zu verringern, die auf die "Beschleunigung" des Eingangssignals oder dergleichen zurückzuführen sind.

Es ist ersichtlich, daß die Vorrichtung nach Fig. 5 im wesentlichen eine ftechselstromgleichrichtung bewirkt, wenn der sogenannte ganze Absolute littelwert des Wechselstroms als ein eingeschwungener digitaler oder analoger Wert dargestellt ist. Andererseits könnte jedoch der Wunsch bestehen, eine phasenempfindliche Gleichrichtung zu bewirken, d.h. ein Ausgangssignal zu erzeugen, das proportional zu dem Spitzenwert des Eingangssignals vervielfacht mit dem Cosinus des Phasenwinkels zwischen dem Eingangswechselstrom und einer Bezugsphasen-Wechselstromwelle ist. Wenn die Eingangswelle e-(t) bezüglich ihrer Phase mit sich selbst verglichen wird, ist offenbar der Cosinus des ihacenwinkelb gleich 1, und die VoUweggloichrichtung erfolgt geni-u in der gleichen weise wie bei der .«.usf ührutr ;üf onn n&.cii l'i_f,. ^. ..-.int; j.>l!uf;«nempfinalicho Ausfühl un££3ioria dor ivrf in ;.uxif orfoidt-rb α,: h< r ein f.·.. .sonder to a

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BAD ORlQfNAi

Ve chsel strombe zugsphasensignal ·

In Fig. 9 ist eine phaseneiapfindliche Abwandlung der Ausführungsforia nach Fig. 5 dargestellt. In diesem Fall umfaßt die Vorrichtung zwei Eingangsklemmen 120 und 121 zum Zuführen der umzuwandelnden Eingangswellenform und eines Wechselstrombezugsphasensignals derart, daß eine phasenempfindliche Umwandlung erfolgen kann. Das der Klemme 121 zugeführte Bezugsphasensignal e muß im wesentlichen die gleiche Frequenz haben wie das Eingangssignal e.(t), doch braucht es jicht notwendigerweise phasengleich mit dem i-ingangssignal zu sein. Um eine gewöhnliche oder vollständige kittelwertumwandlung mit Hilfe der Vorrichtung nach Figo 9 zu erzielen, braucht nur das gleiche Eingangssignal e.(t) gleichzeitig beiden Klemmen 120 und 121 zugeführt zu werden.

Die Klemme 121 ist an den Eingang eines Achsendurchgangsdetektors 123 angeschlossen, der so ausgebildet ist, daß er eine Rechteckwelle erzeugt, die die gleiche Frequenz hat wie das Eingangssignal, Die Klemme 120 ist mit einer Absolutierungsschaltung verbunden, die eine Umkehrungsstufe 122 und analoge Gatter 124- und 125 umfaßt. Der einer Polarität zugeordnete Ausgang des Detektors 125 liefert Betätigungssignale für das Gatter 124, während der die entgegengesetzte Polarität aufweisende Ausgang des Detektors 12$ dazu dient, das Gatter a25 zu steuern. Das Gatter 124 ist ferner so geschaltet, daß die Klemme 120 diesem G&.tter ein weiteres Eingangssignal zuführt. Der andere Eingang des Gatters 125 ist mit dem Ausgang der Umkehrungsstufe 122 verbunden.

I'akt- oder Steuersignale werden durch eine Flip-Flop-Schaltung 127 erzeugt, deren Umstellklemme an eine Klemme zum Zuführen eines &t art signals angeschlossen ist; ferner umfaßt die Anordnung zum Erzeugen der lckt- oder Steuersignale ein logisches Oder-Gatter 128, durch welches das Auö££.ngssig-HcI der ilip-ilop-duhaltunt; '\'c? der "umsfcfllklemme einer

i-'lc-xj-^ch;.Llung 129 «ugeführt wird, sov;it <..-in»_-n

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- 19 - 2153BU

Verzögerungsiaultivibrator 130, dessen Eingang mit dem Ausgang der Flip-Flop-Schaltung 129 verbunden ist, während sein Ausgang über eine Umkehrungsstufe 131 und ein Oder-Gatter 128 an die Umstellklemme der Flip-Flop-Schaltung 129 angeschlossen ist· Außerdem ist eine dritte Flip-Flop-Schaltung 132 vorgesehen, deren Eingangs- oder Trigger- bzw» Zählklemme mit dem Ausgang der Flip-Flop-Schaltung 129 verbunden ist, während ihre !dicksteilklemme an den Ausgang der Flip-Flop-Schaltung 129 angeschlossen ist; die Eückstellklemme der Flip-Flop-Schaltung 129 ist mit der Klemme verbunden, an der der Detektor 123 Eechteckwellen von positiver Polarität erscheinen läßt.

Die Vorrichtung nach Fig. 9 umfaßt einen ersten Eingangssignalintegrator 133> dem ein Eingangswiderstand 134· und ein erstes analoges Eingangsgatter 135 vorgeschaltet sind. Bei dem Gatter 135 kann es sich ebenso wie bei allen übrigen analogen Gettern um einen Feldeffekttransistor handeln, der so geschaltet ist, daß er durch ein Ausgangssignal der Flip-Flop-Schaltung 132 betätigt werden kann. Der Integrator 133 umfaßt ferner einen Kückkopplungskondensator 136, der eine mit hohem Gewinn arbeitende Umkehrungsverstärkerstufe 137 überbrückt. Ein analoges Rückkopplungsgatter 138 ist zwischen dem Suinmierungseingang und dem Ausgang des Verstärkers 137 angeschlossen, lerner ist ein.zweites analoges Eingangsgatter 139 vorgesehen, dessen Ausgang mit dem Suunaierungseingang des Integrators 133 verbunden ist.

Der Klemme 139 wird eine eingeschwungene Bezugsspannung zugeführt, und sie ist über einen Eingangswiderstand 140 und ein analoges Getter 14-1 mit einem Funktionsintegrator 142 verbunden. Das Steuersignal für das Gatter 14-1 wird dem Ausgang der Flip-Flop-Schaltung 132 entnommen. Der Integrator 14-2 umfaßt eine mit hohem Gewinn arbeitende Verstärkungsstufe, deien Ausgang und Eingang über einen iUickkopplungslconaensator 14-3 miteinander verbunden sind, und die durch ein analoges

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Rückkopplungsgatter ΛΆ miteinander verbunden -werden kennen,

Weiterhin ist eine Flip-Flop-Schaltung 145 vorgesehen» deren Umstellklemme an den Ausgang der Flip-Flop-Schal tuiig angeschlossen ist. Der Ausgang der Flip-Flop-Schaltung 145 ist mit der Steuerklemme des Gatters 144 aowie mit einem Eingang eines logischen Und-Gatters 146 verbunden, während der andere Eingang des Gatters 146 über eine Umkehrungsstufe 147 an den Ausgang der Flip-Flop-Schaltung 132 angeschlossen ist* Der Ausgang des Und-Gatters 146 ist mit einem Eingang von logischen Ünd-Hattern 148, 149 und 150 verbunden.

Die Vorrichtung nach Fig,. 9 umfaßt einen Polaritätsdetektor 151» der an den Ausgang des Integrators 133 angeschlossen ist, um die Polarität seines Ausgangssignals zu ermitteln, und der zwei Ausgänge X und Y hat, an denen die festgestellte Polarität dadurch angezeigt wird, daß die betreffende Klemme eingeschaltet wird. Die Klemme X ist mit dem anderen eingang des Gatters 149 verbunden, während die Klemme Y an den zweiten Eingang des Gatters I50 angeschlossen ist. Der Ausgang des logischen Gatters 149 ist an den Steuereingang des analogen Gatters 139 angeschlossen, während das iangangssignal für das Gatter 139 über einen Eingangswiderstand 152 dem Ausgang des Integrators 142 entnommen wird.

Die Vorrichtung nach Fig. 9 umfaßt ein drittes analoges Lingangsgatter 153» dessen Ausgang mit dem Summierungseinganfe des Integrators 133 verbunden istj sein Steuereingang ist an den Ausgang des logischen Gatters I50 angeschlossen, und sein Signaleingang ist über einen Eingangswiderstand 154 mit dem Ausgang einer Präzisionsumkehrungsstufe 155 verbunden. Der Eingang der Stufe 155 ist an den Ausgang des Integrators 142 angeschlossen.

Ein weiterer Achsendurchgan^sdetektor 155 ist mit dem Ausgang des Integrators 133 verbunden. Die Ausgäng-e des Detektors 155·, der Umkehrungsstufe 13I, des Flip-Flop 145 und

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der Umkehrungsstufe 147 sind sämtlich an Eingänge des logischen Und-Gatters 156 angeschlossen. Der Ausgang des Gitters 156 ist mit der Umstellklemme des Flip-Flop 145 und dem !eingang eines weiteren Verzögerungsmultivibrators 1^q7 verbunden. Der Ausgang dieses Ä.ultivibrators ist an die iiu stellklemme des Flip-Flop 127 angeschlossen·

Schließlich umfaßt die Vorrichtung nach Fig. 9 zum Umwandeln des ermittelten Zeitintervalls in eine sichtbare Darstellung einen mit einer hohen I'olgefrequenz arbeitenden !Taktgeber bzw. eine Impulsquelle 158, die mit dem zweiten Hingang des logischen Gatters 148 verbunden ist. Der Ausgang des Gatters 148 ist an einen digitalen Zähler 159 angeschlossen, der seinerseits mit einer Anzeigeeinrichtung 160 verbunden ist. Die Eückstellklemme des Zählers 159 ist an die Klemme 126 angeschlossen, während die Huckstellklemme der Anzeigeeinrichtung 160 an den Ausgang des Verzögerungsmult!vibrators 157 angeschlossen ist.

Die Eingangswellenform e.(t) (Fig. 10) wird gemäß Fig. der Klemme 120 zugeführt. Hierbei sei angenommen, daß ein weiteres Wechselstromsignal e_r(t) als Bezugsphase dient und der Klemme 121 zugeführt wird. Das der Klemme 120 zugeführte Eingangssignal gelangt zu uer Umkehrungsstufe 122, damit der nachgewiesene Wert des Eingangssignals erhalten wird. Das der Klemme 121 zugeführte Bezugsphasensignal gelangt zu dem Achsendurchgangsdetektor 12$, der aus dem Signal e (t) eine I:echteckwelle von quasisinusförmiger Gestalt erzeugt, die in Fig. 10 bei e.g dargestellt ist und ein Kechteckwellen-Eingangssignal mit einer bestimmten Polarität bildet. In Fig. 10 ist das die entgegengesetzte Polarität aufweisende Rechteckwellen-Ausgangssignal des Detektors 123, d.h. das Signal e^g nicht dargestellt. Zur Vereinfachung basieren die in Fig.10 gezeigten Wellenformen auf der Annahme, daß die Signale e.(t) und e_r(t) phasengleich sind.

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Die "beiden Eechteckwellen e.g und ihre Umkehrung ILq werden als Steuersignale den Und-Gattern 124 uM 125 zugeführt; dem anderen Eingang des Und-Gatters 124 wird das Eingangssignal e.(t) selbst zugeführt, und dem Gatter 125 wird aas Ausgangssignal der Umkehrungsstufe 122 zugeführt, das gegenüber dem !eingangssignal die entgegengesetzte Polarität aufweist, Wenn man die Ausgangssignale der beiden Gatter 124 und 125 vereinigt, erhält man dann den benötigten nachgewiesenen Augenblickswert des Eingangssignals, der in Fig. 10 bei e.n dargestellt ist. Dieses Signal kommt dadurch zustande, daß während miteinander abwechselnder Helbperioden abwechselnd entgegengesetzt polarisierte Teile des Eingangssignals über die Gatter 124 und 125 mit Hilfe der entgegengesetzt gepolten Eechteckwellen-Steuersignale ö^g und e".o gewählt werden»

Es ist angenommen, daß dem Wechselstromwandler ein äußerer Lesebefehl in Form eines Impulses e^Q (Fig. 10) über die Klemme 126 zugeführt wird. Wenn der Wandler im Freilauf arbeiten soll, d.h. wenn kein Befehl erforderlich sein soll, der die Schaltung veranlaßt, eine Ablesung durchzuführen, ist es für jeden Fachmann ohne weiteres möglich, einen frei schwingenden Iviultivibrator vorzusehen, der Lesebefehl impulse mit einer beliebigen erforderlichen Frequenz erzeugt·

Der der Klemme 126 zugeführte Lesebefehl erscheint an der Umstellklemme des Flip-Flop 127· Das Ausgangssignal dieses Flip-Flop ist in Fig. 10 bei e_2Q dargestellt} somit wird dieser Flip-Flop in einem Zeitpunkt umgestellt, der mit dem Eintreffen des Lesebefehlsimpulses an der Klemme 126 zusammenfällt, Die positive oder vordere Flanke des Signals e^Q durchläuft das Oder-Gatter 128, um den Flip-Flop 129 umzustellen. Das Ausgangs signal des Flip-Flop 129 ist in Fig. 10 bei e^ dargestellt; dieses Signal umfaßt eine positive'Flanke, die mit der Triggerung durch den Flip-Flop 127 zusammenfällt, welche ihrerseits gleichzeitig mit dem Auftreten des Lesebefehlimpulses erfolgt.

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„₂₃„ 2153844

Die Aufgabe der beiden Flip-Flops 127 und 129 besteht darin, die Wahl der nächsten positiv gerichteten -/orderen Flanke der Ausgangswelle e^g &es Detektoss 123 zu wählen, um die erste Integrationsperiode T^ einzuleiten. Diese erste Planke stellt tatsächlich den !flip-Hop 129 in Verbindung mit den Wellenformen e^g und e^ nach Pig. 10 im Zeitpunkt t « 0 zurück. Durch das Zurückstellen des Flip-Flops 129 wird eine negativ gerichtete Flanke im Zeitpunkt t = 0 dem Eingang des Verzögerungsmultivxbrators 131 zugeführt. Dieser Multivibrator erzeugt das in Fig. 10 dargestellte Ausgangssignal e^p» das eine feste Periode T hat, die von der üingangsfrequenz unabhängig ist. Die Periode T wird zweckmäßig so eingestellt, daß eine die volle Größe aufweisende ftingangswechselspannung bei ihrer Integration die Hälfte ues Integratorausrangssignals innerhalb einer Periode erreicht, die gleich der z.B. für die niedrigste Frequenz vorgesehenen längsten Periode ist, während welcher der Wandler arbeiten soll. Wenn die Periode langer ist, wird daher während des Intervalls T kein Achsendurchgang erfolgen, und eine Lampe oder eine andere Warneinrichtung, die anzeigt, daß die Eingangsfrequenz oder die Amplitude außerhalb des Sollbereichs liegt, kann eingeschaltet werden. Wenn dagegen während des Intervalls I mindestens ein Achsendurchgang erfolgt ist, kann die Integration beendet werden, um ty. zu bestimmen, so daß die Integration beim nächsten Achsendurchgang beendet wird.

Alternativ kann man das Intervall I so fe'stlegen, daß es gerade noch kurzer ist als die längste am Eingang zu erwartende Periode, so daß es nicht erforderlich ist, daß in der Zwischenzeit ein Achsendurchgang erfolgt; die Anzeige einer überlastung, d.h. einer zu niedrigen Frequenz, wird lediglich aus der Feststellung abgeleitet, daß das Ausgangssignal des Integrators über die zulässigen G-renzen hinausgeht, Dieser ΰ-iundgedanke ist durch die Vorrichtung nach 1 ig. 10 verwirklicht.

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2153S/U

Die Hinterflanke des Intervalls T , das durch den monostabilen Verzögerungsinultivibrator 130 festgelegt ist, stellt den Flip-Flop 129 nach, ihrer Umkehrung durch die Umkehrungsstufe 131 über das Oder-Gatter 128 erneut um, wie es in Pig. 10 für die Wellenform e^ bei Sp dargestellt ist. Somit wird der Flip-Flop 129 erneut in die Lage versetzt, das nächste positiv gerichtete Achsendurchgangssignal des Achsendurchgangsdetektors 123 aufzunehmen, wobei diese nächste positiv gerichtete Flanke den Flip-Flop 129 erneut zurückstellt, wie es in Pig. 10 bezüglich der Wellenform e^ bei E₂ dargestellt ist.

In beiden Fällen, in denen der Flip-Flop 129 zurückgestellt wird, führt er eine Flanke dem Zähleingang des Flip-Flops 132 zu, dessen Ausgangssignal in Fig. 10 als Steuersignal e~, dargestellt ist. Dieses Steuersignal entspricht den folgenden Erfordernissen: Es beginnt und endet gleichzeitig mit einer positiv gerichteten Flanke des der Bezugsklemme 121 zugeführten Eingangssignals, wobei in diesem F-11 angenommen ist, daß das Eingangssignal e.(t) der vorstehenden Beschreibung entspricht, und die Dauer dieses Steuersignals ist daher gleich einer ganzen Zshl vollständiger Perioden des Bezugssignals bzw. im vorliegenden Fall des Eingangssignals. Ferner besitzt dieses Steuersignal die Eigenschaft, daß seine Länge im Hinblick auf die Art seiner Erzeugung einem minimalen Teil von T entspricht, so daß dann, wenn höhere Eingangsfrequenzen gemessen werden, die Integrationszeit niemals kurzer ist als T , so daß Gewähr dafür besteht, daß sich die Genauigkeit nicht verschlechtert, wenn störende Abtriften, Versetzungen oder Rauscheffekte auftreten, wie es anderenfalls geschehen würde, wenn mit außergewöhnlich kurzen Integrationszeiten gearbeitet würde.

Der augenblickliche Absolutwert des Eingangssignals e^(t), das in äer beschriebenen Weise en den miteinander verbundenen Ausgängen der Getter 124 und 125 erscheint, wird über den --ingangswiderstand 1J4- und das Gatter 135 dem Funktions-

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integrator 133 zugeführt. Das Eückkopplungsgatter 138 und das zweite Eingangsgatter 139 sind in diesem Zeitpunkt offen. Somit ist das Ausgangssignal des Integrators 133 das Integral des Signals e.n, das während der durch da_s Signal e^ bestimmten Öffnungszeit ermittelt wird; dieses Ausgangssignal ist in Fig. 10 bei βρ^ dargestellt. Die Integrationsperiode entspricht t^,, d.h. einer ganzen Zahl von Perioden T der Eingangswelle bzw. n£'. Das Ergebnis der Integration am Ende des Intervalls txj * nT ist die Spannung E^, die am Ausgang der "Verstärkerstufe 137 erscheint, und die gemäß der vorstehenden Beschreibung gleich -Ελυ"*μ oder -E.„nt ist. Das kinuszeichen ist auf die Umkehrung des Signals in dem Integrator 133 zurückzuführen.

Gleichzeitig mit der ersten Integration wird das Signal E des Bezugsintegrators 133 der Klemme 139 und damit dem Eingangswiderstand 140, dem Gatter 141 und dem Funktionsfintegrator 142 zugeführt. Das Gatter 141 wird durch das Signal ep^ des Flip-Flops 132 aktiviert, während das liückkopplungsgatter 144 offen ist. Das Ergebnis dieser Bezugsintegration erscheint am Ausgang des Integrators 142 in Form des in Fig. bei ept- dargestellten Signals. Hierbei handelt es sich um ein Eempensignal bzw. um ein linear abfallendes Signal, das während des Intervalls t^ auftritt, und dessen Neigung sich nach dem Y*ert des Gleichstromeingangsbezugssignals E richtet. Es erreicht den Wert E^ « ^"χ°Λ * -η!ΓΕ am Ende des Intervalls t,., und seine Polarität ist infolge der Umkehrungswirkung des integrierenden Verstärkers 142 wiederum negativ.

Der Flip-Flop 145 wird durch das Signal βρ-, des Flip-Flops 132 am Beginn des Integrationsintervalls t^ ebenfalls umgestellt, so daß er das in iig. 10 bei βρ^ dargestellte Signal erzeugt. Das Zusammentreffen des Umstellens des Fl ip-.blops 145 mit dem Zurückstellen des Flip-Flops 132 wird an dem Und-Gatter 146 erzielt, wobei die ümkehrungsstufe 147 zuerst das Signal e^-, umkehrt, dnmit sich die richtige i-^larität ergibt. Das resultierende Steuersignal, das von dem G:-tter 146 abgegeben

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wird, ist in Fig. 10 bei e^g als Wellenform dargestellt. Dieses Signal wird gleichzeitig den beiden Gattern 149 und 150 als Eingangssignal zugeführt, und welches dieser beiden Gatter geöffnet wird, richtet sich danach, welche Polarität des Ausgangssignals des Integrators 155 durch den Detektor 15I festgestellt wird. Wenn die Polarität z.B. einem bestimmten Wert oder X entspricht, wird nui? das Gatter 149 geöffnet, und wenn der andere Wert oder Y in !Frage kommt, wird nur das Gatter 150 geöffnet.

Wird das Gatter 149 geöffnet, betätigt sein Ausgangssignal das analoge Gatter 139» das die Ausgangs spannung des Integrators 142 über den Eingangswiderstand 152 zu dem Summierungsanschluß des Integri-uors 133 gelangen läßt. Wird das Gatter I50 geöffnet, betätigt sein Ausgangssignal das Gatter 153» <ias eine durch die Umkehrungsstufe 155 erzeugte genaue Umkehrung der Ausgangsspangung des Integrators 142 über den Eingangswiderstand 154 dem Summierungseingang des Integrators 133 zuführt. Natürlich hat der Integrator 142 die Bezugsspannung E seit einem Zeitpunkt integriert, der durch das Ausgangssignal βρ, des Plip-Flops 132 festgelegt werde, das das Getter 141 gesteuert hat. Somit entspricht die Spannung am Ausgang des Integrators 142, d.h. das Signal ©oc» dem Glied E₂ in Gleichung (6), und diese Spannung dient dazu, die umgekehrte Integration bzw. die Abwärtsintegration von dem V/ert E. aus zu bewirken, der ursprünglich mit Hilfe des Integrators 133 gewonnen wurde. Die Polarität von Ep wird durch das betreifende Gatter gewählt, das auf das Ausgangssignal des Detektors 15I anspricht, so daß sich die Bampe nach unten, d.h. wieder zur üiull- oder Bezugslinie erstreckt, und zwar ohne Rücksicht auf die Polarität von E^. Somit bewirkt der Integrator 133 eine umgekehrte Integration während des Intervalls t~, wie es in i'ig. 10 in Form der Ansteigenden lampe des Signals βρ^ dargestellt ist, der an dem Punkt Ep der V/elle ^e21 beginnt.

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Die Hückkehr des Ausgangssignals des Integrators 133 auf KuIl wird durch den Achsendui: chgangsdetektor 155 gefühlt, der den in Fig. 10 bei e^o dargestellten Ausgangsimpuls erzeugt. Dieser Impuls wird durch drei andere Signale in dem Und-Gatter 156 gesteuert, d.h. durch das Fehlen des Steuersignals βρ3» daß durch die erste Umkehrung dieses Signals in der Umkehrungsstufe 147 bestimmt ist, das Fehlen des Ausgangssignals ep~ des Verzögerungsmultivibrators 130, das durch die erste Umkehrung des Signals βρ₂ durch die Umkehrungsstufe 131 bestimmt ist, sowie durch das Vorhandensein des Ausgangssignals ep„ des Flip-Flops 145« Die beiden ersten dieser Signale dienen dazu, zu gewährleisten, daß keine Störsignale infolge der Achsendurchgangsanzeigen vor dem Beginn der Integration auftreten.

Das Ausgangssignal des Und-Gatters 156 stellt dann den Flip-Flop145 zurück, wie es in Fig. 10 bei e^n dargestellt ist, und nach einer Verzögerung, die auf die in Fig. 10 bei ^e26 dargestellte Tätigkeit des Verzögerungsmultivibrators zurückzuführen ist, wird auch der Flip-Flop 127 zurückgestellt. In diesem Zeitpunkt befinden sich alle Flip-Flops in ihrem zurückgestellten Zustand, und der Wandler ist bereit, über die Klemme 126 einen neuen Lesebefehlsimpuls aufzunehmen. Alternativ zu der Verwendung eines frei schwingenden Iuultivibrators, wie sie weiter oben bezüglich des Freilaufbetriebs des Wandlers beschrieben ist, könnte der Yerzögerungsmultivibrator 157 auch einen weiteren, eine kurze Verzögerung bewirkenden Multivibrator triggern, dessen A gangssignal als Lesebefehl benutzt werden könnte, wodurch erreicht wird, daß bis zur nächsten Berechnung nur eine minimale Verzögerung eintritt.

D, s in Fig. 10 gezeigte Signal ^oR' ^das ³^ ^■^usS^anfe>" Gattex's 146 erscheint, ist das gewünschte -Zeitsteuersignal mit der Z>auer tp, das proportional zu dem pliasenempfincliclien Littelwert des Eingangs signal ε e.(t) ist. Gemäß Jj ig. 9 wird dieses όί£Ίΐε·1 dem G: tter 148 zugeführt, das es ermöglicht, daß

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der Zähler 159 Impulse zäh'lt, die durch den Hochfrequenz-Takt impulsgenerator 158 erzeugt werden· Das Ausgangssignal des Verzögerungsmultivibrators 157 wird benutzt, um die überführung der digitalen Informationen aus dem Zähler 159 in die Anzeigeeinrichtung 160 zu befehlen, bei der es sich um eine weitere auf bekannte Weise ausgebildete Anordnung von Flip-Flops handelt, während jedes der Klemme 126 zugeführte Lesebefehlssignal dazu dient, den Zähler selbst zurückzustellen.

Bei der Vorrichtung nach Fig. 9 müssen die Signaleüber nicht weniger als ein gewähltes Vielfaches von Halbperioden der Eingangsfrequenz und über mindestens eine dieser Halbperioden integriert werden, während die Vorrichtung nach Fig. lediglich eine Integration über eine Periode bewirkt. Somit ermöglicht es die Vorrichtung nach Fig. 9» die Vorrichtung innerhalb eines großen Bereichs von Eingangsfrequenzen zu benutzen. Bei einer Vorrichtung für Eingangssignale, deren Frequenz z.B. im Bereich von 50 Ez bis 10 EEz liegt, liefert beispielsweise eine Integration über eine Periode bei einer hohen Frequenz ein sehr kleines Signal, das sich nur schwer verwerten läßt, wenn man dagegen wie bei der Vorrichtung nach Fi£> 9 die Periode der 50-Hz-Welle als kindestperiode benutzen kann, so daß es möglich ist, eine Messung über die große Anzahl von Perioden eines 10-kHz-Signals durchzuführen, die während der entsprechenden Zeitspanne von 20 JuilliSekunden auftreten, lassen sich bei allen Frequenzen innerhalb des Bereichs Signale von ausreichender Amplitude erzielen.

Wenn man anstelle der linear abfallenden Eampe der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele mit einem exponentiellen Abklingen arbeitet, kann man einen Wert berechnen, der zum Logarithmus des jJingangssignals proportional ist. Die Wirkungsweise einer solchen Vorrichtung läßt sich allgemein wie folgt beschreiben: luan kann annehmen, daß der erste Integrator der eri'indungsremäßen Vorrichtung während des Intervalls t^ auf die Spannung E^ aufgeladen wird. Ferner sei

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angenommen, daß ein willkürlich gewählter Pegel, z.B. E'₂, als Basislinie verwendet wird, um das Ende des Intervalls t_? festzulegen, während dessen die Spannung E₁ exponentiell auf E₂ abklingt. Wenn das Abklingen exponentiell erfolgt, erhält man die folgende Gleichung:

E₂ = E₁e~^t2^/'^r (11)

In dieser Gleichung ist e die Basis des natürlichen Logarithmus und Γ ist ein willkürlich gewählter Maßstabwert, bei dem es sich um die Zeitkonstante des Abklingens handelt. Nimmt man den Logarithmus von beiden Seiten der Gleichung, erhält man

In (E₂ZE₁) = -tg/r oder (12)

t₂/r - ₁₂

Hierdurch wird festgelegt, daß dann, wenn Ep ^und· ^z~~ konstant sind, t₂ proportional zum Logarithmus des Eingangssignals ist. Pig. 11 zeigt eine Ausführungsform eines logarithmischen Wandlers, bei dem die Grundgedanken der Erfindung ai:gewendet sind. Diese Ausführungsform eines weitgehend derjenigen nach Pig. ;>, bei der mit einer linearen Rampe gearbeitet wird, und daher sind in Pig„ 11 gezeigt Schaltungselemente, die in Fig. 3 dargestellten entsprechen, jeweils mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet·

Gemäß Pig. 11 umfaßt die Vorrichtung eine Eingangsklemme 40, die an eine Absolutierungsschaltung 42 angeschlossen ist und mit einem Achsendurchgangsdetektor 44 durch eine gestrichelt angedeutete Leitung 170 verbunden werden kann. Diese Leitung deutet an, daß die Vorx-ichtung auch in diesem Pail phasenempfindlicli oder phasenunempfindlich arbeiten kann. Der Ausgang der Absolutierungsschaltung 4-2 ist durch einen Schalter 4-6 mit; einem . ntegrator 17I verbunden. Der Ausgang des Detektors 44 ist an ein Gatter 54 angeschlossen, mit dem ein -lip-I'lop 56 verbunden ist. i.in Ausgang jedes Pilp-ZLops ist

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an die Schalter 56 und 58 angeschlossen, die durch den Flip-Flop gesteuert werden. Der andere Ausgang des Flip-Flops 56 ist mit einem Flip-Flop 52 und einem Flip-Flop 60 verbunden. Der Ausgang des Flip-Flops 60 ist an das Gatter 54 angeschlossen. Der Schalter 58 dient dazu, die Überführung eines Signals der Signalquelle 62 zu dem Bezugssignaleingang des Integrators 64 zu steuern.

Die Vorrichtung nach Fig. 11 umfaßt jedoch einen Komparator 172, der praktisch dem Achsendurchgangsdetektor 50 nach Fig. 3 weitgehend ähnelt, jedoch im Gegensatz dazu nicht mit einer Bezugsspannung von Null Volt arbeitet. Vielmehr umfaßt der Komparator 172 zwei Eingangsklemmen, die an die Ausgänge der Integratoren 171 und 64 angeschlossen sind, so daß die Signale des Integrators 64 als Bezugsspannung benutzt werden, mit welcher die Ausgangsspannung des Integrators I7I verglichen wird.

Der Komparator umfaßt bei einer typischen Anordnung die übliclie, mit hohem Gewinn arbeitende ümkehrungs-Verstärkungsstufe 173» zwischen dessen Eingang und Ausgang ein Rückkopplungskondensator 174 angeordnet ist. Außerdem ist die Verstärkungsstufe 173 durch einen mit einem analogen Gatter 176 in Reihe geschalteten Entladungswiderstand 175 überbrückt. Der Ausgang des Flip-Flops 52 ist direkt mit dem Gatter 176 verbunden, um es zu steuern. Außerdem ist der Ausgang des Komparators 172 als Steuerleitung mit einem Schalter 177 verbunden, der die Verstärkungsstufe 173 überbrückt, so daß der Integrator 171 auf bekannte Weise zurückgestellt werden kann. Weiterhin ist der Komparator 172 so geschaltet, daß eine Rückstellsignalleitung zu dem Flip-Flop 52, dem Oder-Gatter 76 und dem Integrator 64 vorhanden ist. Drs Oder-^Uatter 76 ist außerdem an die äußere Startklenme 74 angeschlossen, und sein Ausgang ist wie in Fig. -j mit der Umstellklemme des ZLip-Flops 60 verbunden. Gegebenenfalls sind aus den anhand von Fig. 3 genannten Gründen Verbindungsleitungen 78 und 80 vorgesehen. JJt r Austrag des ilip-ülops 52 ist ebenfalls an die Au st

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klemme 174- angeschlossen.

Viele der in Pig. 4· gezeigten Wellenformen können benutzt werden, um die Wirkungsweise der Vorrichtung nach Fig. in Verbindung mit der einen in Fig. 12 dargestellten Yiellenform zu beschreiben. Wie erinnerlich, ist E. das Integral des Absolutwertes des Wechselstromeingangssignals während einer Periode wie in !'ig. 3 oder während mehrerer Perioden wie in Fig. 9, während E₂ das während des gleichen Intervalls ge-· wonnene Integral des Bezugssignals E^ ist. Kombiniert man se Definitionen mit Gleichung '(13), erhält man folgende Gleichung:

tp/r - In (-££) (14)

Um dies zu bewirken, leitet gemäß Fig. 11 das Gattersignal eg am Ausgang des Flip-Flop 52 einen gesteuerten Abklingbefehl dem Integrator 171 zu. Dies dient dazu, den Widerstand 175 zu veranlassen, den Integrationskondensator 174- zu überbrücken, statt daß gemäß Fig. 3 das Aus^angssignal des zweiten Integrators dem Eingang des ersten Integrators zugeführt wird. Das Ausgangssignal des Integrators I7I ist in Fie· 12 dargestellt; es uirb er scheidet sich von seinem Gegenstück e.Q nach Fig. 4 dadurch, daß während des Intervalls tp das Abklingen nicht linear, sondern exponentiell erfolgt, was auf die EC-Zoitkonstante zurückzuführen ist, die durch das Schließen des Gatters 176 eingeführt wird. Ferner setzt"sich das Abklingen fort, bis das Signal einen Basiswert erreicht, der gleich der am Ausyang des Integrators 64 erscheinenden Spannung ist. An diesem tunkt erzeugt der !Comparator 172 einen Ausfangsimpuls, der gleich dem Signal e.. nach Fig. 4 ist. Somit ist die wirkungsweise ziemlich ähnlich der anhand von Fig. 3 und 4- beschriebenen Ausführungsform, bei der sich das Abklingen linear abspielt. Natürlich kann das Intervall tp nach 3ig. 12 nach Bedarf kürzer oder länger sein als das Intervall tp nach I-ig. 4, und jede Lxrstellung, die besagt,

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daß beide Intervalle gleich lang sind, ist lediglich aus ^runden der /Zweckmäßigkeit gegeben, jedoch nicht durch eine iiotwendigkeit "bedingte

Die ueLugssignalquelle 62 nach Fig. 11 liefert gemäß der Beschreibung einen Gleichstrompegel, doch kann ee sich auch UH ein WechBelstrombezugesignal ^ej_^(t) handeln, das vorzugsweise die gleiche Irequenz hat wie die üingang ε spannung e^Ct), und es kann eine Absolutierurigs- oder Vollweggleichrichtungεschaltung vorgesehen sein. In diesem ϊεΐΐ liefert die Schaltung nach I¹Ig. 11 aus dem Flip-Flop J?2 ein Ausgangs-Lignal, das eine proportionale !teuer t^ hat, wie es aus ^ Gleichung (15) ersichtlich ist, abgesehen davon, daß sowohl Ly. als iip Wc-.chselspannungen sinde

Unter Anwendung der Grundgedanken der Erfindung lassen eich verschiedene Vorrichtungen schaffen, die auf andere Weise als vorstehend beschrieben, digitale Ausgengssignele liefern. Beispielsweise zeigt i'ig« 13 eine freileitung ähnlich derjenigen nach Pig. 2, bei der daher die Schaltungselemente jeweils mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet sind; jedoch werden die Integratoren 24 und 30 explicit durch das Ausgangssignal eines Hip-Flops 180 gesteuert. Dieser Ilip-Flop ist so geschaltet, daß er durch das Signal des Achsendurchgangsdetektors 32 getriggert wird. i;in noch wichtigeres Merkmal besteht darin, daD die Ausgänge der Integratoren 24· und 30 mit einem digitalen

Voltmeter oder einen Analog-Digital-Wandler 182 verbunden sind, so daß das Au&gangssignal des Integrators 30 als Bezugssignal dient, mit dem das Ausgangssignal des Integrators 24 verglichen v;ird. Im wesentlichen erfüllt hierbei der W ndler 162 eine Aufgabe, die derjenigen des Comparators 172 nach I'ig· 11 ziemlich ähnlich ist, natürlich abgesehen davon, daß der Vergleich nicht zu einen analogen, sondern zu einem digitalen i..usgfc-.ngösigncl führt. Dc.b Ausgangssignsl des Wandlers 182 bildet ein L·. ".tintervall, sondern es ist ein digitaler Wert, der ZULi Vf.3 hai trie zwischen E^. und ~. proportional ist.

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Fig. 14 zeigt eine Ausführungsfοrm für ein digitales Ausgangssignal, die derjenigen nach Pig. 13 ähnelt, "bei der jedoch keine analogen Integratoren vorgesehen sind. Gemäß Fig. 14 ist der Ausgang der Absolutierungsschaltung 22 mit einem bparinungs-Geschwindigkeits-Wandler 184- verbunden, bei dem es sich z.B. um einen spannungsgeregelten Oszillator oder dergleichen handeln kann. Der Ausgang des Wandlers 184· ist mit einem Eingang eines Und-Gatters 186 verbunden. Ferner ist ein Und-Gatter 188 vorgesehen, dessen einer Eingang an den Ausgang eines Taktgebers 190 angeschlossen ist«, Das Signal des Taktgebers 190 dient als digitales Äquivalent zu der weiter oben behandelten Bezugsspannung. Beide Und-Gatter werden durch das Ausgangssignal eines Flip-Flops 180 in Abhängigkeit von der Tätigkeit des Achsendaichgangsdetektors 32 gesteuert bzw. geöffnet, Die Ausgänge der Getter 186 und 188 sind mit zwei digitalen Zählern 192 und 194 verbunden. Die Ausgänge d.ätser Zähler sind an eine digitale Divisionsstufe 196 angeschlossen. Bei letzterer kann es sich um eine von mehreren bekannten Anordnungen handeln, die ein digitales Ausgangssignal liefert, das proportional zu einem Verhältnis zwischen den beiden digitalen Bingangssignalen ist.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 14 dienen die Zähler als Integratoren für die digitalen Signale, die dem Taktgeber bzw. dem Spannungs-Geschwindigkeits-Wandler entnommen werden.

Fig. 15 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der es sich um eine der Vorrichtung nach Fig. 14 weitgehend ähnelnde Variante handelt. Jedoch ist bei der Vorrichtung nach Fig. 15 · der das Gatter 188 speisende Taktgeber 190 fortgelassen, und an seiner Stelle ist eine zweite Absolutierungsschaltung 198 vorgesehen, der ein anderes Wechselstromsignal ^ej^(t) an ihrem Eingang als Bezugssignal zugeführt wird; der Ausgang der Schaltung 198 ist an einen zweiten Spannungs-Geschwindigkeits-Wandler 200 angeschlossen, dessen Ausgang mit einem Eingang des Gatters 188 verbunden ist. Bei dem Ausgangssignal der

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Bi Visionsstufe 196 handelt es sich natürlich um einen digitalen Wert, der zu dem Wechselstrom/Wechselstrom-Verhältnis der beiden eingangssignale proportional ist.

Bei allen drei digital arbeitenden Schaltungen kann die phasenempfindliche Anordnung ohne weiteres in der anhand von Pig. 9 beschriebenen Weise ausgebildet sein; auch die Vorrichtungen nach Fig. 14- und 15 können logarithmische Ausgangssignale liefern, wenn man anstelle einer einfachen digitalen Division mit einer digitalen logarithmischen Umwandlung arbeitet«

Die Verwendung von drei getrennten Eingangssignalen kann bei manchen Ausführungsformen der Erfindung gemäß der Beschreibung zu verschiedenen interessanten Anwendungsmöglichkeiten führen. Wenn man z.B. die Ausführungsform nach Fig. 2 in Verbindung mit der Schaltung nach Fig. 5 benutzt, um ein Gleichstromausfeangssignal zu erhalten, kann das gem-ß Fig. 2 erzeugte Signal βρ bzw. das gemäß Fig. 5 erzeugte Lezugssignal aus der gleichen Quelle stammen. In diesem Fall ist das Aus£:angssignal der Abfrage- und Halteschaltung 88 proportional zu dem Quotienten O²^y) (^e _ref)/^e2· ^{Da e}ref ~ ^e2»

das offensichtlich von dem »ert von e „ oder βρ unabhängig ist. Der Vorteil besteht hier natürlich darin, daß es nicht erforderlich ist, eine sehr genaue Bezugs spannung vorzusehen, so daß man mit erheblich billigeren Signalquellen auskommt.

Diese Möglichkeit, einen Verhältniswert zu gewinnen, der das Produkt von zwei Werten ist, die durch einen dritten Wert geteilt worden sind, kann zu weiteren interessanten Ergebnissen führen. Wie z.B. in Fig. 16 gezeigt, kann man die Grundgedanken der Erfindung anwenden, um eine Vprrichtung zu schaffen, die es auf schnelle Weise ermöglicht, allgemein die Größe Χϊ/Z zu berechnen, wenn Z, Y und Z V/erte sind, bei denen keine Beschränkung dafür besteht, ob es sich um Wechselstrom- oder Gleichstromgrößen handelt; insbesondere ermöglicht es die

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Vorrichtung nach lic· 16, einen Leistun^ßv/ert schnell au berechnen.

Die Vorrichtung nach I ig. 16 umfaßt eine ICingengsklemme 210, der eine erste ^ingfc.nGSwelle, z.B. ein Wechselstromsignal ^eT_^(t) zugeführt werden kann. Die Klenme 210 ist über eine Absolutierungsschaltung 212 mit dem Lingang einer ersten Integrationsschcltung 214 verbunden. Anstelle des Integrators nach iig. 2 umfaßt die Vorrichtung nach Γi£,. 16 zwei in Ileihe gescheitete Integratoren 216 und 218 zum doppelten integrieren .eines läng&ngssignals 2e , das über eine ii<ingangckleniie 220 zugeführt wird. Die zeitabhängige Steuerung aller drei Integratoren 21A-, 216 und 218 erfolgt durch einen Achsendurcligangßdetektor 222, der so gestaltet ist, deß er z.B» die Achsendurchgänge der Uelle e.,.(t) feststellt. Der Detektor 222 umfaßt vorzugsweise Zähler oder eine andere bekannte Hinrichtung zum erzeugen getrennter bignalreihen bei federn Achsendurchgang sowie bei einem bestinmten Vielfachen von Htlbwellen des Signals e..(t). Der Ausgang des Detektors 222, an dem dieses letztere Signal erscheint, ist so gescheltet, daß die Integrationszeit t^, der Integratoren 214, 216 und 218 ermittelt wird» Es ist ersichtlich, daß mit Ausnahme der beschriebenen doppelten Integration die t-ch&ltung nach iig. 16 im wesentlichen der anhand von I'ig. 2 beschriebenen entspricht, jedoch unter PortlaLsung der Divisionsstufe 31·

Wie bei der Schaltung nach Fig. 5 ermöglicht es die Schaltung nach i'ig. 16, eine umgekehrte Integration zu bewir* ken, wobei die in dem Integrator 218 gewonnene Summe als Argument verwendet wird, und wobei von der öuinmierung in dem Integrator 214- als Ausgangsbedingung ausgegangen wird» Zu diesem Zweck ist der Ausgang des Integrators 214 an den Achsendurchcangsdetektor 224 angeschlossen, dessen Aucgaiig mit der ÄÜckstelleingangsklenime eines Ilip-Flops 226 verbunden ist. Der Unistelleingang dieses ilip-ΙΊορε ist mit dem gleichen Ausgang des Detektors 222 verbunden, der dazu dient,, die

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Integrationszeit des xntegiators 214 zu regeln. Der Ausgang des Flip-Flops 226 ist mit dem Steuereingang eines Präzi-

sionsanaloggatters 228 verbunden. Der Eingang und der Ausgang dieses G&.tters sind an den Ausgang des Integrators 218 bzw. an den Eingang des Integrators 214 angeschlossen. J3s ist ersichtlich, daß der Flip-Flop 226 den gleichen Zwecken dient wie der Flip-Flop 52 nach Ifig. 3, und daß er praktisch dessen. Gegenstück bildet.

Der Ausgang des Flip-Flops 226 ist auch mit dem Eingang einer Umkehrungsstufe 250 verbunden, deren Ausgang an ein Verzögerungsflop 232 angeschlossen ist. Der Ausgang des Verzögerungsflops 232 ist mit der Steuerklemme einer Abfrage- und halteschaltung 234 verbündet. Der Signaleingang dieser Schaltung ist an den Ausgang eines weiteren Integrators 236 angeschlossene is ist ersichtlich, daß die Anordnung der Schaltungselemente 230, 232, 234 und 236 der Schaltung nach Fig. 5 weitgehend ähnelt, wobei der Einfachheit halber die Formungsstufe 90 und die zugehörigen Leitungen fortgelassen sind; der Flip-Flop 226 dient als Quelle für das Eingangssignal für die Umkehrungsstufe anstelle des Flip-xlops 52. Ein weiteres wichtiges Merkmal der Schaltung nach Fig. 16 besteht darin, daß als Quelle für das dem Integrator 236 zuzuführende •öezugssignal eine Signalquelle vorgesehen ist, die eine Eingangsklemme 238 umfaßt, über die eine zweite z-dngangswelle, z.B. ein Wechselstromsignal e.p(t) zugeführt werden kann. Die Klemme 23^ ißt mit dem Eingang eines Analoggatters 240 und über die üuikehrungsstufe 242 mit dem eingang des Analoggatters 244 verbunden. Die Ausgänge der Getter 240 und 242 sind an eine gemeinsame ICLemme auf der Z.ii,gangsseite des Integrators 246 angeschlossen. Die Gatter 240 und 242 sind außerdem in Ausgänge der Achsendurchge.ngEür.t t-ktors 222 angeschlossen, so daß sie abwechselnd und eich gegenseitig" ausschließend bei aufeinander icl;;¹ luuen Achsenaurchgüngen vor. entgegengesetzter lolarität der \< JIe e^(t) geöffnet werden. Der Ausgang des

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Integrators 246 ist mit dem Eingang des Integrators 236 verbunden.

Die Wirkungsweise der Schaltung nach Jig· 16 läßt sich auf einfache Weise wie folgt "beschreiben: .

Gemäß den beschriebenen Grundgedanken der Erfindung liefert die doppelte Integration des Bezugssignals 2e_r während des Intervalls t,- am Ausgang des Integrators 218 am Ende dieses Intervalls ein Signal E derart, daß die folgende Gleichung gilt:

Das Ausgangssignal der Absolutierungsschaltung 212 ist natürlich e^(t) , und dieses Signal wird während des Intervalls ty,.durch den Integrator 214 integriert, der gemäß der folgenden Gleichung arbeitet:

-t,
¹ * e... (t)| dt = "fc-jE-.y (16)

Das Eingangssignal e..(t) für den Integrator 246 wird so gesteuert, daß das Eingangssignal das Gatter ZAO z.B. nur während der ersten Ealbperiode des Eingangssignals e.^(t) passiert, die durch den Achsendurchgangsdetektor 222 festgestellt wird, d.h. zwischen t und ^m/o· Auf ähnliche Weise passiert die Umkehrung des Eingangssignals e.p(t) das Gatter 244 nur von ^y₂ bis t^. Somit läßt sich das Aus^angssignal des integrators 246 wie folgfe ausdrucken:

(17)

e₁₂(t)dt- J J" e.₂(t)dt =

\ ^en-o(t)i cos C dt = t-,ΕθΛΤΓ cos /₀ ¹^

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Hierin bezeichnet -j einen Phasenwinkel, der gegebenenfalls zwischen e-₂(t) Qnd e.p(t) während des Intervalls t^ vorhanden ist; hierbei ist angenommen, daß diese beiden Wellen Sinuswellen mit der gleichen Frequenz sind.

Wenn die Integration während des Intervalls t^, das durch das Ausgangssignal des Detektors 222 bestimmt ist, beendet ist, stellt das Signal dieses Detektors den Flip-Flop 226 um, so daß das Gatter 228 geöffnet und der Integrator in Tätigkeit gesetzt wird. Somit wird das am Ausgang des Integrators 218 erscheinende Signal E über das G-s.tter 228 dem Eingang des Integrator s 214 zugeführt.

Somit wird das die richtige Polarität aufweisende Signal E-r. dazu benutzt, den Integrator 214 zu veranlasse , die Spannung von einem Anfangszustand aus, der durch die Gleichung (16) bestimmt ist, linear zu vei-ringern, um das Intervall t^ festzulegen. Hierfür gilt die folgende Gleichung:

^Er^{dt (18)}

Aus Gleichung (15) ergibt sich

-t₂

e_r(t,)²dt = e_r(t₁)² oder (_1g)

Das iinde des Intervalls tp wird durch den Aehser.durchgangsdetektor 224 ermittelt, der anspricht, wenn das Ausganfjijsignal des Integrators 214 seinen liullzust^nd erreicht hat. Der dann von dem Detektor 224 abgegebene Impuls stellt den ilip-tlop 226 zurück, um dessen Signal zu loschen, so daß das G tber 228 abgeschaltet und der Integrator 236 außer B;. ttiäeb wird. kLo U£uer des Signals des x'lip-Flops 226

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entspricht natürlich dem Intervall t2«

In der Zwischenzeit wird während des Intervalls t^ des Ausgangssignal des Integrators 246 nach Gleichung (17) dem Integrator 2J6 zugeführt, dessen Ausgangssignal dann der folgenden Gleichung entspricht:

*1^Β2Αν ^C0Si ^{dt = t}2^t1^E2AV. ^cos f ^²¹ ^ 0

Setzt man Gleichung (20) in Gleichung (21) für t₂ ein, erhält man das folgende Ergebnis:

Bei einem Stromkreis ist die mittlere Leistung definiert als KE cos γ , wobei Ü die effektive Spannung, I den effektiven Strom und cos ^ den Leistungsfaktor bezeichnet. Eür den Tachmann liegt es auf der hand, daß es lediglich durch Verwendung eines in licihe geschalteten Widerstandes oder Ötromtransformators möglich ist, zu bewirken, de.ß E^,_v bei der Spannung Sp,„ porportional zu einem Strom I ist.

Da e_r eine bekannte Bezugsgleichspannung ist, ist ersichtlich, daß Gleichung (21) ein i.I?:ü der Leistung ausdrückt, das man erhält, wenn die Abfrage» und HsIteschaltung durch des Ausgangssignal des "Vvrzogerungsflops 232 betätigt wird, wie es anhand von Pig. 7 beschrieben ist. Die gesamte Lessunr kann somit über ein sehr kurzes Zeitintervall erfolgen. In Fällen,

in denen z.E. alle den Hemmen 210, 220 und 2^8 zugeführte L'ingangssignale G-leichstromsignale sind, kann mein n&til lieh mit einer Lettfrequenz von 60 Ez arbeiten, um die benötihtcn Steuersignale zu erzeugen.

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Claims

A N SPHU CHE

(iy Vorrichtung zum Umwandeln eines Parameters eines periodisch variierenden Eingangεsignals in ein dazu proportionales Zeitintervall, gekenn ze ich.net durch eine erste Einrichtung, die während eines ersten Zeitintervalls, das einer ganzen Z.hl von Lalbperioden der Grundwelle des Eingangssignalε entspricht, ein erstes Signal integriert, das zur Amplitude des ^inc^ngssignals proportional ist, so daß man ein erstes Zeitintegral erhält, eine.zweite Einrichtung zum Integrieren eines unipolaren Bezugssignals während des ersten Zeitintervalls derart, daß man ein zweites Zeitintegral erhält, sowie eine Einrichtung zum Vergleichen der Zeitintegrale des ersten Signals und des Bezugssignals dadurch, daß in der ersten Einrichtung das zweite Zeitintegral während eines zweiten Zeitintervall s integriert wird, das mit dem Wert des ersten Zeitintc-grals beginnt und dann endet, wenn das Ausgangssignal der ersten Einrichtung einen vorbestimmten Wert erreicht, so daß ein Ausf/angssignal erzeugt wird, dessen Dauer proportional zu dem zweiten Zeitintervall und somit auch proportional zu einem Verhältnis zwischen den beiden Integralen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum festlegen des ersten Signals derart, daß es zum Absolutwert des Eingangssignals propoz'tional ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum I-estlegen des ersten üignals eine Anordnung umfaßt, die eine Vollweggleichrichtung des Eingangssignals bewirkt.

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4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Einrichtung zum festlegen des ersten Signals eine Anordnung zum Umkehren des Eingangssignais umfaßt, ferner einen Achsendurchgangsdetektor, der auf ein Wechselstromsignal anspricht, das die gleiche Ürundfrequenz hat wie das Eingangssignal, sowie zwei analoge Gatter, von denen das eine einen Eingang hat, der an den Ausgang der Umkehrungsanordnung angeschlossen ist, während ein Eingang des anderen Gatters mit der quelle für das Eingangssignal verbunden ist, wobei die Ausgänge beider Gatter an eine gemeinsame Verbindung angeschlossen sind, und wobei die Getter an den Ausgang des Achsendurchgangsdetektors angeschlossen sind, um abwechselnd betätigt werden zu können, damit das Eingangssignal und die Umkehrung des Eingangssignals der gemeinsamen Verbindungsstelle zugeführt werden.

5· Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch g e kennzeichnet , daß die Einrichtung zum festlegen des ersten ZeitIntervalls einen Achsendurchgangsdetektor umfaßt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche Λ bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Integrationseinrichtungen integrierende E_chenverstärker umfassen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Vergleichseinrichtung die erwähnte erste Einrichtungumfaßt, ferner eine Einrichtung zum Zuführen des Ausgangssignals der zweiten Einrichtung zum Eingang der ersten Einrichtung sowie eine Einrichtungzum kessen der Zeit, welche die erste Einrichtung benötigt, um das zweite Zeitintegral zu integrieren, wobei mit dem Wert des ersten Zeitintegrals begonnen und die Integration beendet wird, wenn das Ausgangssignal der ersten Einrichtung den vorbestimmten Wert erreicht.

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8. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen Achsendurchgangsdetektor, der mit der ersten Einrichtung verbunden ist, um ein Ausgangs signal zu erzeugen, wenn das Ausgangssignal der ersten Einrichtung den vorbestimmten Wert erreicht, sowie durch eine Einrichtung, die ein Ausgangssignal ex'zeugt, das mit dem Zuführen des Ausgangssignals der zweiten -Hinrichtung zum Eingang der ersten Hinrichtung beginnt und in Abhängigkeit vom Aus^angssignal des Achsendurchgangsdetektors beendet wird.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Umwandeln

^ der D&uer des Ausgangssignals in einen digitalen Wert.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Umwandlungseinrichtung einen digitalen Taktgeber umfaßt, ferner ein Gatter, das durch das Ausgangssignal geöffnet wird und einem mit dem taktgeber verbundenen Eingang besitzt, sowie einen an den Ausgang des Gatters angeschlossenen Zähler.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die das erste Zeitintervall als eine gerade Zahl von Halbperioden der Grundwelle des Eingangssignals festlegt.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, g e kenn zeichnet durch eine Einrichtung, die das erste Zeitintervall als eine ungerade Zahl von Halbperioden der Giundwelle des eingangssignals festlegt,

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die das erste Zeitintervall als ganze Zahl von Halbperioden der Grundwelle eines Jrhasenbezugssignals der gleichen Frequenz wie die Grundwelle des Eingangssignals festlegt·

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14. Vorrichtung nach Anspruch 15, gekennzeichnet coirch eine einrichtung, die das erste Signal so festlegt, daß es piOportional zu einer Cosinusfunktion eines etwa vorhandenen Phasenwinkelunterschiedes zwischen dem Bezu£;sphasensignal und dem Eingangssignal ist.

15. Vorx'ichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die ex"ste Jntegrationseinx'iclitung einen integrierenden Icechenverstärker umfaßt, und daß die Voi'ric^tung eine Einidchtung zum Ermitteln der PoIarität des Ausgangs signals des integrierenden i.echenver tärkers umfa t, ferner eine einrichtung zum Umkehren des Ausoangssignals der zweiten Integrationseinx'ichtung sowie eine Einrichtung, die nach Ledarf entweder das umgekehrte Ausgangssignal oder das nicht umgekehrte Ausgangssignal der zweiten Integrationseinrichtung in Abhängigkeit von der relativen Polarität des Ausgangssignals des integrierenden Eechenverstäxicers, die dux'ch die Einrichtung zum Ermitteln der Polarität festgestellt worden ist, weiterleitet»

16. Vorrichtung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch eine Einiächtung, die das erste Zeitintervall als ganze Zehl von xxslbperioden der Grundwelle eines Bczugsphesensignals der gleichen Sequenz wie die Grundwelle des Eingungssignals festlegt, einen Aciisendurch^anysdetektox¹, der an eine erste Klemme angeschlossen ist, der das x.ezut,sphasensignal zugeführt werden soll, eine erste Einrichtung, die während des ersten Zeitintervalls ein zu dem festgestellten wert des -.ingangssignals proportionales erstes Signal integriert, eine zweite —inx^ichtung;, die ein Bezugssignal während des ersten Zcitintervells intej riert, sowie eine x.inrichtung, die die Zeitintegrale des ersten Signals und des ^eaugssigi ve ι-^leicht, um ein Aus^angssignal zu erzeugen, dessen x>; uex proportional zu einem Verhältnis zv.ischen den Integralen ist.

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17. Vorrichtung nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die den nachgewiesenen Wert festlegt und eine zweite Klemme umfaßt, der das Eingangssignal zugeführt werden soll, und die gegen die erste Klemme isoliert ist, ferner eine an die erste Klemme angeschlossene Einrichtung zu© Umkehren des Eingangssignals, ein erstes analoges Gatter mit einem an die erste Klemme angeschlossenen Eingang, ein zweites analoges Getter mit einem an den Ausgang der Umkehrung se inrichtung angeschlossenen Eingang, wobei die Ausgänge der beiden Gatter an eine gemeinsame Verbindungsstele angeschlossen sind, wobei die Gatter an den Ausgang des Achsendurchgangsdetektors angeschlossen sind, so daß sie abwechselnd und mit sich gegenseitig ausschließender Wirkung betätigt werden können, um das Eingangssignal und dessen Umkehrung der gemeinsamen Verbindungsstelle als Cosinusfunktion eines etwa vorhandenen Fhasenwinkelunterschiedes zwischen dea Bezugsphasensignal und dem Eingangssignal zuzuführen.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17» gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die das Bezugssignal in Form eines im wesentlichen eingeschwungenen Gleichstromsignals erzeugt.

19· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17j gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die das Bezugssignal in l^form eines einer Vollweggleichrichtung unterzogenen Wechselstromsignals erzeugt, das im wesentlichen die gleiche frequenz hat wie die Grundwelle des Wechselstromeingangs sigaals.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19» gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Umwandeln der Dauer des Ausgangssignals in ein üignal mit einer zu der Dauer proportionalen Amplitude.

21. Vorrichtung.· nach Anspruch 2C, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwandlung r&fcinrichtung eine Anord-

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nung zum Integrieren eines llilfseingangssignals während einer zur Dauer des Aus^angssignals proportionalen Periode umfaßt, ferner eine Anordnung zum Abfragen und Halten des Ausgangssignals der zuletzt genannten Einrichtung sowie eine Anordnung zum periodischen Ausgeben der Amplitude des in der Abfrage- und Halteanordnung gespeicherten Signals.

22ο Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet , daß das Hilfseingangssignal das Lezugssignal ist.

25. Vorrichtung nach Anspruch 20, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Umwandeln der D uer des Ausgangssignals in ein Signal mit einer zu dieser Dauer proportionalen Amplitude, wobei diese Einrichtung einen ersten Integrator umfaßt, der ein Hilfseingangssignal während einer zur Dauer des Ausgangssignals proportionalen Periode integriert, einen zweiten Integrator, der das Ausgangssignal des ersten Integrators während der genannten Periode integriert, eine Anordnung zum Abfragen und Halten des Ausgangssignals des zweiten Integrators, wowie eine Anordnung zum periodischen Ausgeben der Amplitude des in der Abfrage» und Halteanordnung gespeicherten Signals.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 23» gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die das erste Signal proportional zum Absolutwert des Eingangssignals festlegt, wobei die genannte erste Einrichtung geeignet ist, eine selektive Integration als direkte Funktion der Zeit durchzuführen oder mit einer Geschwindigkeit entladen zu werden, die eine exponentiell Funktion der Zeit ist, eine Einrichtung zum Verbinden der Einrichtung zum Festlegen des ersten Signals mit der ersten Einrichtung und zum Steuern der ersten Einrichtung derart, daß sie das erste Signal als direkte Funktion d s ersten Zeitintervalls integriert, eine Einrichtung zum Steuern der ersten Einrichtung derart, daß nach der Integra-

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tion des ersten Signals die erste einrichtung, mit einer Geschwindigkeit entladen wird, die eine exponentielle Punktion der Zeit ist, eine zweite Einrichtung zum integrieren eines Bezugssignals während des ersten Zeitintervalls sowie eine Einrichtung zum Bestimmen des zweiten Zeitintervalls, welches das Ausgangssignal während des Entladens der ersten Einrichtung benötigt, um eine Amplitude zu erreichen, die gegenüber, der Amplitude des Ausgangssignals der ersten Einrichtung vorbestimmt ist.

25· Vorrichtung nach Anspruch 24, gekennzeichn e t durch eine Einrichtung, die das Bezugssignal als ein im wesentlichen eingeschwungenes Gleichstromsignal erzeugt.

26. Vorrichtung nach Anspruch 24-, gekennzeichn e t durch eine Einrichtung zum Erzeugen des Bezugssignals in Form eines einer Vollweggleichrichtung unt rzogenen Wechselstromsignals, das im wesentlichen die gleiche Frequenz hat wie die Grundwelle des Wechselströmeingangssignals.

27· Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen öpannungs-Geschwindigkeits-wandler, der so geschaltet ist, daß er eine Impulsreihe erzeugt, deren ' Folgefrequenz zu dem Eingangssignal proportional ist, ein erstes Gatter mit einem an den Ausgang des Wendlers angeschlossenen Eingang -, eine Einrichtung, die das erste Gatter während eines Zeitintervalls öffnet, das einer ganzen Zahl von Halbperioden der Grundwelle des Eingangssignals entspricht, einen ersten Zähler zum Zählen der Ausgangssignale des ersten Gatters, einen ükktgeber zum Erzeugen einer BezuEsimpulsreihe mit einer vorbestimmten Folgefrequenz, ein zweites Gatter mit einem an den Ausgang des !Taktgebers verbundenen eingang, eine Einrichtung zum Öffnen des zweiten Gf.tters während des genannten Zeitintervalls, einen zweiten Zähler zum Zählen der Ausgangssignale des zweiten Gatters sowie durch eine Einrichtung zum Vergleichen der Zählergebnisse der beiden Zähler derart,

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daß ein Verhältnis mit einem zu dem ex'wähnten Parameter proportionalen digitalen Yvert ermittelt wird»

28. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch g e k e η η zeich net, daß die Vergloichseinrichtung eine digitale Divisionsschaltung umfaßt, die das Zählergebnis des einen Zählers durch das Zählergebnis des anderen Zählers teilt.

29. Vorrichtung nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, daß der 'xaktgeber eine Eingangsklemme umfaßt, der eine Wechselstrombezugswelle zugeführt wird, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die an diese lülemme angeschlossen ist und ein Signal liefert, das dem Absolutwert der wechselstrombezugswelle entspricht, und daß ein zweiter Spannungs-Geschwindigkeits-^andler vorgesehen ist, der die iezugsimpulsreihe mit einer Folgefrequenz erzeugt, die zum Absolutwert der Lezugswechselstromwelle proportional ist.

30· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 29, gekennzeichnet durch einen Analog-Digital-Wandler, der so geschaltet ist, daß des Ausgangssignal der ersten Einrichtung mit dem Ausgangssignal der zweiten Einrichtung verglichen wird, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, daseinen digitalen wert hat, welcher üu einem Verhältnis der Zeitintegrale des ersten Signals und des Bezugssignals proportional ist.

51. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Vorrichtung ein Ausgangssignal liefert, das direkt proportional zu dem Produkt eines ersten und eines zweiten Eingangssignals und umgekehrt proportional zu einem dritten Eingangssignal ist, und daß die Vorrichtung eine erste einrichtung umfaßt, die während eines vorbestimmten Z itintervalls ein zur Amplitude des ersten Eingangssignals proportionales erstes Signal integriert, eine zweite Einrichtung, die während dieses Zeitintervalls ein zur Amplitude des zweiten eingangssignalε proportionales zweites Signal

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integriert, eine dritte Einrichtung zum doppelten Integrieren des dritten - ,ingangssignels während des Zeitintervalls, eine LiniäcLtung zum Zuführen des Ausgangssignals der dritten -dnriclrtung zum eingang der ersten ^ini'ichtung, eine Einrichtung zum Urmitteln der Zeitspanne, welche die erste einrichtung benötigt, um das doppelte Integral des dritten eingangssignal ε zu integrieren, wobei die Integration mit dem l'ert des Zc it integrals des ersten Signals beginnt und andauert, bis das Ausgangssignal der ersten Einrichtung einen vorbestimmten V»ert erreicht, sowie eine vierte Einrichtung zum Integrieren des Z^itintegrals des zweiten Signals während einer zu der erwähnten Zeitspanne proportionalen Zeitspanne derart, daß das Ausgangssignal der vierten Einrichtung das Ausgangssignal der Vorrichtung ist.

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