DE2219905A1

DE2219905A1 - METHOD FOR MEASURING SMALL HIGH VOLTAGE SIGNALS AND ARRANGEMENT FOR CARRYING OUT THIS METHOD

Info

Publication number: DE2219905A1
Application number: DE19722219905
Authority: DE
Inventors: Hoiko Dipl Ing Chaborski
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1972-04-22
Filing date: 1972-04-22
Publication date: 1973-10-31

Description

Verfahren zur Messung kleiner hochliegender Spannungssignale und Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Messung kleiner hochliegender Spannungssignale, die mit normalen Rechenverstärkerschaltungen maßbar sind, d.h. vom Mikrovoltbereich an bis zum Voltbereich erfaßbar sind. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens.Method for measuring small high voltage signals and arrangement for carrying out this method The invention relates to a method for measuring small, high-lying voltage signals with normal computational amplifier circuits are measurable, i.e. can be measured from the microvolt range up to the volt range. Farther the invention relates to an arrangement for performing this method.

Bisherige Verfahren ziir Messung solcher hochliegender Spannungssignale sind aus der Telemetrie bekannt. Bei den Anordnungen dieser Verfahren werden beispielsweise die zu messenden Signale iiber einen Meßverstärker in den geeigneten Spannungsbereich umgesetzt und iiber einen spannungskontrollierten Oszillator (VCO) in ein FM-Signal übergeführt. Dieses frequenzmodul)ierte Signal wird dann auf einen Sender gegeben und an der auf Nasse bezogenen Empfangsstation wiedergewonnen. Nach den üblichen Verfahren wird nun iiber einen FEI-Diskriminator das gemessene hochliegende Signal - auf Nasse bezogn - erhalten. Der Aufbau ZU diesen Verfahren ist jedoch durch die Verwendung von zusitzlichen Sendern und Empfängern viel zu aufwendig. Außerdem ist infolge des mehr oder weniger festliegenden Frequenzbereichs der Sendefrequenzen eine erhöhte Störanfälligkeit gegeben, da die Sendesignale den Meßsignalen überlagert sein können. Um dies aber nun wieder zu vermeiden, ist ein weiterer großer Aufwand zur Abschirmung erforderl ich.Previous methods for measuring such high voltage signals are known from telemetry. In the arrangements of these procedures, for example the signals to be measured into the appropriate voltage range via a measuring amplifier and converted into an FM signal via a voltage-controlled oscillator (VCO) convicted. This frequency-modulated signal is then sent to a transmitter and recovered at the receiving station related to Nasse. According to the usual The procedure is now carried out using an FEI discriminator the measured high signal - referring to Nasse - received. The structure of these procedures However, it is too much due to the use of additional transmitters and receivers laborious. In addition, it is due to the more or less fixed frequency range the transmission frequencies given an increased susceptibility to interference, since the transmission signals the Measurement signals can be superimposed. In order to avoid this again, however, is a further great effort is required for shielding.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zu schaffen, das den FM-Sender und den FM-Empfänger nicht mehr erforderlich macht und außerdem auch die bisherigen anderen Nachteile beseitigt.The invention has set itself the task of creating a method which makes the FM transmitter and the FM receiver no longer necessary and moreover also eliminates the previous other disadvantages.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß mittels eines Trenntrafos und eines ersten Erzeugerelementes für die Gleichspannungsversorgung des Meßverstärkers der Mittelpunkt der Gleichspannungsversorgung (Common) entsprechend der Spannungsfestigkeit des Trenntrafos frei wählbar auf einen beliebigen Meßpunkt innerhalb der hochliegenden Meßstrecke gelegt wird und ein zweites Erzeugerelement für die Gleichspannungsversorgungs des VCO (voltage controlled oscilator) angeordnet ist, dessen einer Ausgang allenfalls auf den gewählten beliebigen Meßpunkt gegeben wird und mittels eines Trennübertragers das auf den gewählten Meßpunkt bezogene FM-Signal auf entsprechend gewünschte Nasse bezogen wird und iiber einen Diskriminator die über der Meßstrecke gemessene Spannung nunmehr gefahrlos zur Weiterverarbeitung in der ursprünglichen Form herangezogen wird.This object is achieved in that by means of an isolating transformer and a first generating element for the DC voltage supply of the measuring amplifier the center point of the DC voltage supply (common) according to the dielectric strength of the isolating transformer can be freely selected to any measuring point within the high-lying Test section is laid and a second generator element for the DC voltage supply of the VCO (voltage controlled oscillator) is arranged, one output of which at most is given to any selected measuring point and by means of an isolating transformer the FM signal related to the selected measuring point to the desired wetness and the voltage measured over the measuring section via a discriminator now safely used for further processing in the original form will.

Zur Durchführung dieses erfindungsgemäßen Verfahrens wird vargeschlagen, daß einem zwischen zwei Punkten liegenden Meßverstärker ein Erzeugerkreis und ein Trenntrafo zugeordnet ist und ein zweiter Erzeugerkreis, der v(3n der zweiten Sekundärwicklung des Trenntrafos für die Betriebsspannungsversorgung des VCO versorgt wird, angeordnet ist, wobei dem Ausgang des VCO die Primärwicklung eines Trennübertragers nachgeschaltet ist und die Sekundarwicklung- des Trennübertragers einem auf die gewünschte Nasse bezogenen Diskriminator zugeordnet ist.To carry out this method according to the invention, it is proposed that a measuring amplifier lying between two points has a generator circuit and a Isolating transformer is assigned and a second generating circuit, the v (3n of the second Secondary winding of the isolating transformer for the operating voltage supply of the VCO is arranged is, whereby the output of the VCO is followed by the primary winding of an isolating transformer is and the secondary winding of the isolating transformer to the desired wet related discriminator is assigned.

Die Erfindung ist nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben und gezeichnet. Die einzige Figur der- Zeichnung zeigt das Blockschaltbild des beschriebenen Ausführungsbeispiels.The invention is described below using an exemplary embodiment and drawn. The single figure of the drawing shows the block diagram of the described Embodiment.

Eine zwischen zwei Punkten 10 und 11 liegende Spannung, die entweder als Spannungsabfall am Neßwiderstand 30 im Falle der Strommessung gewonnen wird, oder als Potentialunterschied im Falle einer Spannungsmessung sich ergibt, wird über einen Meßverstärker 12 in den für den VCO 15 geeigneten Steuerspannungsbereich transformiert. Die zu messende Spannung wird im beschriebenen Ausführungsbeispiel auf Punkt 11 bezogen. Deshalb ist es notwendig, den Common 17 der üblichen Gleichspannungsversorgungsschaltung 13 auf gewählten Punkt 11 zu schalten. Dies ist jedoch nur möglich, wenn die Gleichspannungserzeugerschaltung 16 erstens gegenüber Nasse isoliert angeordnet wird und zweitens sie von einer genügend spannungsfesten Sekundärwicklung 22 eines Trenntrafos 14 versorgt wird.A voltage lying between two points 10 and 11 which is either is obtained as a voltage drop across the measuring resistor 30 in the case of the current measurement, or as a potential difference in the case of a voltage measurement Via a measuring amplifier 12 in the control voltage range suitable for the VCO 15 transformed. The voltage to be measured is in the described embodiment referred to point 11. It is therefore necessary to use the common 17 of the usual DC voltage supply circuit 13 to switch to selected point 11. However, this is only possible if the DC voltage generator circuit 16 is arranged firstly isolated from wet and secondly it is sufficiently isolated from one another voltage-proof secondary winding 22 of an isolating transformer 14 is supplied.

Weiterhin ist es erforderlich, daß auch der VCO 15 auf Punkt 11 bezogen wird Dazu wird auch dessen Gleichspannungsversorgungsschaltung 16 über eine zweite ebenso spannungsfeste Sekundärwicklung 21 des Trenntrafos 14 versorgt und der tiefliegende Punkt 23 der Versorgungsschaltung 16 ebenfalls auf Punkt 11 gegeben.It is also necessary for VCO 15 to refer to point 11 For this purpose, its DC voltage supply circuit 16 is also connected via a second also voltage-proof secondary winding 21 of the isolating transformer 14 and the low-lying one Point 23 of the supply circuit 16 is also given at point 11.

r)em Ausgang des VC() 19 ist ein Trennübertrager 20 nachgeschaltet, zur genauso spannungsfest sein muß1 wie der vorbeschriebene Trenntrafo 14. Die Sekundärwicklung des Trennübertragers 20 wird nun auf die gewünschte Meßmasse 18 - beispielsweise den Mittelpunktsleiter eines Drehstromvirliternetzes - gelegt. Das so auf die gewiinschte Masse 18 bezogene frequenzmodulierte Signal Ufm wird von einem handelsüblichen Diskriminator 19 verarbeitet und an dessen Ausgang das zwischen den hochliegenden Punkten 10 und 11 gemessene Signal in der um "v" verstärkten ursprünglichen Form und Größe, auf die gewünschte Masse bezogen, erhalten. Es ist verständlich, daß in dem FM-Signal Ufm das ursprünglich zu messende Signal Us enthalten ist und durch den Diskriminator 19 in der ursprünglichen Form wieder erhalten wird. Dies geschieht durch das übliche FM-Demodulationsverfahren. Der Trennübertrager 20 kann sehr schmalbandig sein, da das am Ausgang des VCO 15 auftretende FM-Signal selbst sehr schmalbandig ist (maximal + 15 96, bezogen auf die Mittenfrequenz des VCO). An die Linearitit des Trennübertragers 20 werden keine speziellen Anforderungen gestellt, er muß nur genügend spannungsfest sein und den schmalen FM-Bereich übertragen können. Dadurch ergibt sich eine sehr große Preisgünstigkeit gegenüber den Anordnungen mit Sender und Empfängern Auch wird die Gesamtanordnung wesentlich einfacher und gewichtsparender Dieser vorbeschriebenen Anordnung können nun weitere gleichartige Sclialtungsanordnungen an weiteren gegeneinander und gegen die Primärwicklung des Trenntrafos Ill genügend spannungsfesten Sekundärwicklungen zugeschaltet werden, um weitere hochliegende Meßpunkte erfassen zu können. Dadurch ist eine beträchtliche Vielseitigkeit der Erfindung gegeben, die je nach den vorliegenden Verhältnissen ausbaufähig ist. Ein wesentlicher Punkt dieser Erfindung ist weiterhin die absolute 13etriebssicherheit beim Aufzeichnen der zu messenden hochliegenden Signale fiir den flediener der Aufzeichnungsgerä'te. Die Erfindung ist fiir alle Vorgänge verwendbar, bei denen hochliegende Signal e meßtechnisch gefahrlos erfaßt werden miissen, d. h. das Anwendungsgebiet dieser Erfindung kann als nahezu universell angesehen werden.r) The output of the VC () 19 is followed by an isolating transformer 20, must be just as voltage-proof as the isolating transformer 14 described above. The secondary winding of the isolating transformer 20 is now on the desired measurement mass 18 - For example, the center conductor of a three-phase Virliternetz - laid. The frequency-modulated signal Ufm, which is related to the desired mass 18, is processed by a commercially available discriminator 19 and at its output the signal measured between the high points 10 and 11 in the amplified by "v" original shape and size, based on the desired mass. It is It is understandable that the FM signal Ufm contains the signal Us originally to be measured and is retained in the original form by the discriminator 19. This is done using the usual FM demodulation method. The isolating transformer 20 can be very narrow-band, since the FM signal appearing at the output of VCO 15 itself is very narrow-band (maximum +15 96, based on the center frequency of the VCO). There are no special requirements for the linearity of the isolating transformer 20 set, it just has to be sufficiently voltage-proof and transmit the narrow FM range can. This results in a very low cost compared to the arrangements With transmitters and receivers, the overall arrangement is also much simpler and weight-saving This above-described arrangement can now be further similar Sling arrangements on other against each other and against the primary winding of the Isolating transformers Ill enough voltage-proof secondary windings are switched on, in order to be able to record further high measuring points. This is a considerable Versatility of the invention given, depending on the circumstances is expandable. An essential point of this invention is still the absolute 13 Operational reliability when recording the high-level signals to be measured for the operator of the recording devices. The invention can be used for all processes for which high-level signals e must be measured without risk, d. H. the field of application of this invention can be regarded as almost universal.

Claims

1. Method of measuring small high voltage signals that Measurable with normal computer amplifier circuits and from the microvolt range up to to the volt range are detectable, thereby g e k e n n n z e i c h n e t that by means of an isolating transformer and a generator element for the DC voltage supply of the measuring amplifier the center of the DC voltage supply (common) accordingly the dielectric strength of the isolating transformer can be freely selected at any measuring point is placed within the high measuring section and a second generating element arranged for the DC voltage supply of the VCO (voltage controlled oscillator) is, one output of which is also given to the selected arbitrary measuring point and by means of an isolating transformer that related to the selected measuring point FM signal is related to the corresponding desired mass and via a discriminator the voltage measured in the measuring section is now safe for further processing is used in its original form.

2. Arrangement for performing the method according to claim t, characterized it is not indicated that one lying between two points (10, ii) X measuring amplifier (12) a generator circuit (13) and an isolating transformer (14) is assigned and a second generator circuit (16) from the second secondary winding (21) of the isolating transformer (14) for the operating voltage supply of the VCO (15) is arranged, the output of the VCO (15) being the primary winding of an isolating transformer (20) is connected downstream and the secondary winding of the isolating transformer (20) a is assigned to the desired wet-related discriminator (19).