DE2317887C3

DE2317887C3 - Digital voltmeter

Info

Publication number: DE2317887C3
Application number: DE2317887A
Authority: DE
Inventors: Vladimir Dipl.-Ing. Jancik; Hans Dipl.-Ing. Mirow
Original assignee: Carl Schenck AG
Current assignee: Carl Schenck AG
Priority date: 1973-04-10
Filing date: 1973-04-10
Publication date: 1975-11-13
Also published as: DE2317887B2; FR2225752A1; FR2225752B1; NL7307810A; DE2317887A1; GB1438668A

Description

Die Erfindung betrifft ein Digital-Volt meter nach m Prinzip der Doppel-Integration, bei dem zuerst ie zu messende Spannung und dann eine Referenz-Spannung umgekehrter Polarität an einen Integrator mit nachgeschaltetem Komparator (Schwellwertschalter) angeschaltet werden und die Rück-Integrationszeit auf den Ausgangswert, gemessen durch die Zahl der Impulse einer konstanten Frequenz, ein Maß für die zu messende Spannung ist.The invention relates to a digital volt meter according to m principle of double integration, in which first the voltage to be measured and then a reference voltage reverse polarity to an integrator with a downstream comparator (threshold switch) are switched on and the re-integration time to the initial value, measured by the The number of pulses at a constant frequency is a measure of the voltage to be measured.

Derartige Digitalvoltmeier werden zur Messung einer Spannung verwendet, die einer anderen zu ermittelnden physikalischen Größe proportional sein kann,Such digital voltmeters are used to measure one voltage that is to be determined by another physical quantity can be proportional,

ίο beispielsweise einer Kraft. Das Digitalvoltmeter kann so kalibriert werden, daß die Anzeige unmittelbar einen Wert in der gewünschten physikalischen Einheit darstellt. Die zu messende Spannung wird während einer festen Zeitspanne auf den Eingang eines Inte-ίο for example a force. The digital voltmeter can be calibrated so that the display immediately shows a value in the desired physical unit represents. The voltage to be measured is applied to the input of an inte-

grators geschaltet. Nach Ablauf dieser festen Zeitspanne wird eine konstante Referenzspannung umgekehrter Polarität auf den Eingang des Integrators geschaltet und die Zeit der Entladung eines Kondensators des Integrators wird bestimmt. Die Zeitbcstim-grators switched. After this fixed period of time has elapsed, a constant reference voltage of reversed polarity is connected to the input of the integrator and the time of discharge of a capacitor of the integrator is determined. The timing

ao mung ei folgt jeweils durch das Zählen von Impulsen, die mit gleichbleibender Frequenz abgegeben werden. Wenn ein derartiges Digitalvoltmeter mit konstanter Integrationszeit für eine Mittelwer'-Messung einer sich ändernden Spannung verwendet wird, so liegenao mung ei follows by counting impulses, which are issued with a constant frequency. If such a digital voltmeter with constant Integration time is used for a mean measurement of a changing voltage, so lie

»5 wegen der sich ändernden Meßspannung die Meßwerte in der Nähe des Mittelwertes; der Mittelwert selbst ist jedoch nicht mit genügender Sicherheit zu bestimmen.»5 the measured values because of the changing measuring voltage near the mean; however, the mean value itself is not closed with sufficient certainty determine.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Digitalvolt-The object of the invention is therefore to provide a digital volt

meter der eingangs genannten Art so auszubilden, daß mit Sicherheit der Mittelwert einer zu messenden Spannung durch Integration über einen frei wählbaren Zeitabschnitt bestimmt werden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Mcß-to train meters of the type mentioned so that with certainty the mean value of a voltage to be measured by integration over a freely selectable one Period of time can be determined. This object is achieved according to the invention in that the Mcß-

zeit veränderbar und ein der Meßzeit proportionaler Wert speicherbar ist und die als dem Meßwert proportionale Rück-Integrationszeit mittels einer Schalteinrichtung in Abhängigkeit von dem gespeicherten Wen korrigiert wird. Dadurch erhält man einen exaktentime can be changed and a value proportional to the measuring time can be stored and the value proportional to the measured value Back integration time by means of a switching device as a function of the stored value is corrected. This gives you an exact one

Mittelwert durch Integration über eine frei wählbare Zeitspanne, die den Besonderheiten des Anwendungsfalles jeweils optimal angepaßt werden kann. Ein Digitalvoltmeter besonders hoher Genauigkeii wird in vorteilhafter Weiterbildung des Erfindungsge dankens erhalten, wenn die der Meßzeit proportionale Impulssumme digital in einem Speicher gespeicher und die als Meßwert dienende Rück-Integrationszei digital in einem Multiplikations-Bauelement mit den Quotienten aus Normal-Impulszahl und gespeicherte!Average value through integration over a freely selectable period of time, depending on the particularities of the application can be optimally adapted in each case. A digital voltmeter of particularly high accuracy is in an advantageous development of the invention Thank you received when the pulse sum proportional to the measuring time is digitally stored in a memory and the back integration time serving as a measured value digitally in a multiplication component with the Quotient of normal pulse number and saved!

Impulszahl für die Meßzeit multipliziert wird.Pulse number is multiplied for the measuring time.

Die digitale Korrektur der Rück-Integrationszei kann bei einer weiteren Ausbildung der Erfindum unter Zwischenschaltung eines Impulszahländerers vorzugsweise eines Impulsteilers erfolgen, der in Verhältnis der Normal-Impulszahl zur gespeicherte! Impulszahl für die Meßzeit voreingestcllt ist.The digital correction of the back integration time can be used in a further development of the invention with the interposition of a pulse number changer, preferably a pulse divider, which in Ratio of the normal number of pulses to the stored! Pulse number for the measuring time is preset.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kam das Digitalvoltmeter derart ausgebildet sein, daß ein< der Meßzeit proportionale Impulszahl durch Zwi schenschaltungeines Frequenzteilers mit einem festei Teilerfaktor von einem Zähler erfaßt und in Abhän gigkeit von dem Zählerstand über einer Speicher ii einem zweiten Frequenzteiler eine Impulszahl mar kiert wird, bei dem ein Impuls weitergegeben wirdAccording to a further feature of the invention, the digital voltmeter came to be designed in such a way that a < the number of pulses proportional to the measuring time through the interconnection of a frequency divider with a fixed Divider factor detected by a counter and dependent on the count on a memory ii a second frequency divider a number of pulses is marked, in which a pulse is passed on

Als Frequenzteiler können hierbei vorteilhaft Ring zähler verwendet werden, deren Endzahl durch ein feste Einstellung oder über einen Speicher markierba ist. Bei Erreichen der Endzahl wird ein Impuls an diAs a frequency divider ring counters can be used here advantageously, the final number by a Fixed setting or can be marked via a memory is. When the final number is reached, an impulse is sent to di

iachfolgende Schalteinrichtung weitergegeben und kr Ringzähler auf den Wert Null zurückgestellt.Subsequent switching device passed on and kr Ring counter reset to zero.

Hinsichtlich des Bauaufwandes ist tine Ausfüh- -ungsform der Erfindung besonders vorteilhaft, bei jcr ein der Meßzeit proportionalei Wert analog als !ntegralwert der Referenzspannung in einem Speicher gespeichert wird die als Meßwert dienende Rück-lntegrationszcit analog durch den von der Meßzeit abhängigen Integralwert der Referenzspannung und der hierdurch bedingten Steilheit der Rück-Integration korrigiert wird.With regard to the construction costs, one embodiment of the invention is particularly advantageous In each case, a value proportional to the measuring time is analogue as an integral value of the reference voltage in a memory The back integration time serving as the measured value is stored analogously through the integral value of the reference voltage and the the resulting steepness of the back integration is corrected.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergehen sich aus der nachfolgenden Beschreibung von schematischen Ausführungsbeispielen und der Zeichnung. Es zeigtFurther features, advantages and possible applications of the invention emerge from the the following description of schematic exemplary embodiments and the drawing. It shows

Yig. 1 eine übliche bekannte Schaltung eines Tjigitalvoltmeters nach dem Prinzip der Doppel-Integration, Y ig. 1 a conventional, known circuit of a digital voltmeter based on the principle of double integration,

Fig. 2 ein Diagramm des Spannungsverlaufs der integrierten Spannung über der Zeit bei einem Voltmeter gemäß der Fig. 1.Fig. 2 is a diagram of the voltage profile integrated voltage over time in a voltmeter according to FIG. 1.

Fig. 3 die Schaltung eines erfindungsgemäßen Digitalvoltmeters mit frei wählbarer Integrationszeil,3 shows the circuit of a digital voltmeter according to the invention with a freely selectable integration line,

Fig. 4 ein Diagramm des Spannungsverlaufs über der Zeit bei einem Digitalvoltmeter gemäß Fig. 3,4 shows a diagram of the voltage profile over the time with a digital voltmeter according to FIG. 3,

Fig. 5 die Schaltung einer anderen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Digitalvoltmeters mit Speicherung der Integrationszeit in Analogteciinik,Fig. 5 shows the circuit of another embodiment a digital voltmeter according to the invention with storage of the integration time in analog technology,

Fig. fi ein Diagramm des Spannungsverlaufs über der Zeit bei einem Digitalvoltmeter gemäß Fig. 5,FIG. 5 shows a diagram of the voltage curve over time in a digital voltmeter according to FIG. 5,

Fig. 7 die Schaltung einer abgewandelten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Digitalvoltmeters und7 shows the circuit of a modified embodiment a digital voltmeter according to the invention and

Fig. S ein Diagramm des Spannungsverlaufs über der Zeit bei einem Digitalvoltmeter gemäß Fig. 7.Fig. 5 is a diagram of the voltage curve over the time with a digital voltmeter according to FIG. 7.

In Fig. 1 ist zur allgemeinen Erläuterung ein übliches Digitalvoltmeter nach dem Prinzip der Doppel-Integration im Blockschaltbild dargestellt. Während einer festen Zeit T wird die zu messende Spannung Um über einen Schalter 51 auf den Eingang eines Integrators 1, bestehend aus dem Verstärker Vl und dem parallelgeschalteten Kondensator CX geschaltet. Der Integrator 1 weist am Eingang einen Widerstand Rl auf. Die konstante Meßzeit T wird üblicherweise mit Hilfe des Zählers 6 oder eines in der Steuerlogik S angeordneten Zählers gebildet, der die Impulse eines Frequenzgenerators 3 bis zu einem bestimmten Zählerstand summiert. Die Ausgangsspannung Ua des Integrators 1 erreicht dann den in der Formel in Fig. 2 angegebenen Wert.For general explanation, FIG. 1 shows a conventional digital voltmeter based on the principle of double integration in a block diagram. During a fixed time T , the voltage to be measured Um is switched via a switch 51 to the input of an integrator 1, consisting of the amplifier Vl and the capacitor CX connected in parallel. The integrator 1 has a resistor Rl at the input. The constant measuring time T is usually formed with the aid of the counter 6 or a counter arranged in the control logic S, which sums the pulses of a frequency generator 3 up to a certain count. The output voltage Ua of the integrator 1 then reaches the value given in the formula in FIG.

Zum Zeitpunkt t_{ nach Ablauf der konstanten Zeit T wird der Zähier 6 auf Null gesetzt und statt der Meßspannung Um eine hochkonstante Referenzspannung Uv mit umgekehrter Polarität wie die Meßspannung Um mittels des Schalters 52 auf den Eingang des Integrators 1 geschaltet. Während der Rück-Integrationszeit wird der Kondensator Cl entladen und der Zähler 6 erfaßt die Impulse des Frequenzgenerators 3 bis zum Zeitpunkt /,, dessen jeweiliger Wert sich aus der Formel in Fig. 2 ergibt. Der Zählerstand zum Zeitpunkt I₂ ist proportional der zu messenden Spannung ihn. Wie man aus Fig. 1 erkennt, ist der Ausgang des Integrators 1 mit dem Eingang eines Komparators 2 (Schwellwertschalter) verbunden, dessen Ausgang mit einer Torschaltung 4 (UND-Element) verbunden ist, die zum Zähler 6 führt. Die Betätigung der Schalter 51 und 52, der Torschaltung 4 und des Zählers 6 erfolgt durch eine in Fig. 1 nur als Block dargestellte Steuerlogik 5, die von außen den Startimpuls erhält. Wie angedeutet, ist der Zähler 6 üblicherweist; mit einem Speicher 7 und gegebenenfalls mit einer Anzeigeeinrichtung 8At the time t _{ after the constant time T has elapsed, the counter 6 is set to zero and, instead of the measurement voltage Um, a highly constant reference voltage Uv with the opposite polarity to the measurement voltage Um is switched to the input of the integrator 1 by means of the switch 52. During the back integration time, the capacitor C1 is discharged and the counter 6 detects the pulses of the frequency generator 3 up to the point in time / ,, whose respective value results from the formula in FIG. The counter reading at time I ₂ is proportional to the voltage to be measured him. As can be seen from FIG. 1, the output of the integrator 1 is connected to the input of a comparator 2 (threshold value switch), the output of which is connected to a gate circuit 4 (AND element) which leads to the counter 6. The actuation of the switches 51 and 52, the gate circuit 4 and the counter 6 is carried out by a control logic 5, shown only as a block in FIG. 1, which receives the start pulse from the outside. As indicated, the counter 6 is conventional; with a memory 7 and optionally with a display device 8

verbunden.tied together.

Im Diagramm in Fi g. 2 ist eine Messung mit konstanter Integrationszeit T für 3 Meßwerte dargestellt. Bei veränderlicher Meßspannung wurden diese Meßwerte in der Nähe des Mittelwertes liegen; es ist aberIn the diagram in Fi g. 2 is a measurement with constant Integration time T shown for 3 measured values. When the measuring voltage was variable, these measured values became are close to the mean; but it is

ίο unsicher, ob einer dieser Meßwerte dem Mittelwert entsprechen würde.ίο unsure whether one of these readings is the mean would correspond.

Die in Fig. 3 im Blockschaltbild dargestellte erfindungsgemäße Meßanordnung unterscheidet sich von der Anordnung gemäß Fig. 1 dadurch, daß die Meßzeit nicht konstant ist, sondern dem Verhalten der zu messenden Spannung angepaßt werden kann. Gleiche Bauteile sind in gleicher Weise wie in Fig. 1 gezeichnet. The measuring arrangement according to the invention shown in the block diagram in FIG. 3 differs from the arrangement of FIG. 1 in that the measuring time is not constant, but the behavior of the to measuring voltage can be adjusted. The same components are drawn in the same way as in FIG. 1.

Die Meßanordnung ist für eine Zeitbais T = kon-The measuring arrangement is for a time base T = con-

stant kalibriert, wobei T= 10* Impulsen des Frequenzgenerators 3 entspricht; dabei ist N eine ganze Zahl, z. B. in dem in Fig. 4 dargestellten Beispiel ist N=4. constantly calibrated, where T = 10 * pulses of the frequency generator 3 corresponds; where N is an integer, e.g. B. in the example shown in FIG. 4, N = 4.

Die In'egrationszeit kann durch Start- und Stop-Si-The integration time can be set by start and stop

*5 gnale, die der Steuerlogik zugeführt werden, in bestimmten Grenzen beliebig gewählt werden. Es ist auch möglich, mittels eines in der Steuerlogik angeordneten voreinstellbaren Zählers ein Stop-Signal nach einer dem Verhalten der zu messenden Spannung angepaßten Meßzeit zu geben.* 5 signals that are fed to the control logic in certain Any limits can be chosen. It is also possible by means of one arranged in the control logic pre-settable counter a stop signal according to the behavior of the voltage to be measured to give adapted measuring time.

In F i g. 4 ist der Spannungsverlauf für ein Meßbeispici dargestellt. Dabei ist die normale Meßzeit 7" durch diejenige Zeit bestimmt, die der Zähler B oder ein in der Stcuerlogik 5 angeordneter Zähler benötigt, um K)(KK) Impulse der Frequenz des Frequenzgenerators 3 zu zählen. Alle Zähler und Speicher sind bei Beginn de:' Messung gelöscht.In Fig. 4 shows the voltage curve for a measurement example. The normal measuring time 7 "is determined by the time that the counter B or a counter arranged in the control logic 5 needs to count K) (KK) pulses of the frequency of the frequency generator 3. All counters and memories are at the beginning of the: 'Measurement deleted.

Für den dargestellten Fall, daß die Integration bereits beim Zählerstand 8000 abgebrochen wird bzw. abgebrochen werden soll, erfolgt eine Speicherung dieser Ziffer in einem Zähler B. Nach Starten der Steuerlogik 5 wurde das Signal b an das UND-Element 9 angeschaltet, so daß jeder Impuls des Frequenz-Generators 3 über die Torschaltung 4 und dasFor the case shown, that the integration is aborted or should be aborted when the count is 8000, this digit is stored in a counter B. After starting the control logic 5, the signal b was connected to the AND element 9, so that everyone Pulse of the frequency generator 3 via the gate circuit 4 and the

UND-Eilemcnt 9 dem Zähler B zugeführt wird. Durch das Stop-Signal, das von Hand oder automatisch bei Erreichen einer voreinstellbaren Impulszahl oder in Abhängigkeit vom Verlauf der zu messenden Spannung gegeben wird, wird das Signal b von demAND-Eilemcnt 9 the counter B is supplied. The stop signal, which is given manually or automatically when a presettable number of pulses is reached or depending on the course of the voltage to be measured, is signal b from the

UND-Element 9 abgeschaltet und das Signal α an das UND-Element 10 angeschaltet, so daß die Impulse des Frequenz-Generators 3 jetzt über die Torschaltung 4 und das UND-Element 10 dem Zähler A zugeführt werden. Gleichzeitig wird von der Steuerlo-AND element 9 is switched off and the signal α is switched on to the AND element 10, so that the pulses from the frequency generator 3 are now fed to the counter A via the gate circuit 4 and the AND element 10. At the same time, the tax office

gik 5 der Schalter 51 geöffnet und damit die zu messende Spannung Um abgeschaltet und der Schalter 52 geschlossen und damit die Referenzspannung Uv angeschaltet. Da die Referenzspannung Uv umgekehrte Polarität wie die zu messende Spannung Um besitzt, erfolgt jetzt eine Rück-Integration und die Kondensatorspannung des Kondensators Cl nimmt ab. Der Zähler A summiert die Impulse des Frequenz-Gebers 3 während der Entladung des Kondensators Cl. Sobald die Spannung Uu den Wert »Null« oder einen anderen Ausgangswert erreicht hat. kippt der Komparator 2 und an seinem Ausgang verschwindet die Ausgangsspannimg, so daß diese auch von der Torschaltung 4 abgeschaltet wird und diese weiteregik 5, the switch 51 is opened and thus the voltage Um to be measured is switched off and the switch 52 is closed and the reference voltage Uv is therefore switched on. Since the reference voltage Uv has the opposite polarity to the voltage Um to be measured, back integration now takes place and the capacitor voltage of the capacitor C1 decreases. The counter A adds up the pulses from the frequency generator 3 while the capacitor C1 is discharging. As soon as the voltage Uu has reached the value »zero« or another initial value. if the comparator 2 tilts and the output voltage disappears at its output, so that it is also switched off by the gate circuit 4 and this is further switched off

Impulse nicht mehr durchlassen kann. Der Zählerstand des Zählers A muß mit dem Quotienten K)OOO : Zählerstand B multipliziert werden, um den im kalibrierten Maßstab erwarteten Wert zu erhalten.Can no longer let impulses through. The counter reading of counter A must be multiplied by the quotient K) OOO: counter reading B in order to obtain the expected value in the calibrated scale.

Die Korrektur erfolgt somit dadurch, daß der Zählerstand A dividiert wird durch den um /V Kommastellen nach rechts verschobenen Wert im Zähler B. Als Dividierbaustein 13 wird ein üblicher Digital-IC verwendet. Der errechnete Wert wird mit Takt 1 über das UND-Glied 12 in den Speicher 7 übernommen und zur Anzeige 8 gebracht, beispielsweise mittels Nixie-Röhren. The correction is thus carried out by dividing the counter reading A by the value in counter B shifted to the right by / V decimal places. A conventional digital IC is used as the dividing module 13. The calculated value is taken over with cycle 1 via the AND element 12 in the memory 7 and brought to the display 8, for example by means of Nixie tubes.

Mit der Meßanordnung gemäß Fig. 5 wird ebenfalls bei unterschiedlicher Dauer der Meßzeit eine genaue Anzeige in der kalibrierten physikalischen Einheit gewährleistet. Ein der Integrations-Dauer proportionaler Wert wird bei dieser Ausführungsform nicht digital, sondern mit Hilfe eines analogen Speichers, z. B. eines Integrators gespeichert. Zu Beginn der Meßzeit wird ein Schalter 53 geschlossen und ein Schalter 55 geöffnet, durch den der Kondensator C2 entladen wurde. Ein Schalter 54 schaltet gleichzeitig die zu messende Spannung Um auf den Eingang des Integrators 1. Durch den Schalter 53 wird die Referenzspannung i/v an den Integrator 11, bestehend aus dem Verstärker Vl und dem Kondensator C2, angeschaltet. Damit ist die Ausgangsspannung Ui des integrators 11 proportional der Meßzeit. Am Ende der Meßphase öffnet der Schalter 53 und der Schalter 54 wird auf den Ausgang des Referenzspannungs-Integrators 11 umgeschaltet, so daß der Kondensator Cl des Integrators 1 in Abhängigkeit von der Integrationsspannung Ui entladen wird. Es ist ohne weiteres verständlich, daß bei einer großen Meßzeit T auch eine hohe Integrationsspannung Ui vorhanden ist, so daß eine schnellere Rück-Integrations des Integrators Cl erfolgt. Der Schalter 55 wird erst nach abgeschlossener Messung geschlossen, um eine Entladung des parallel zum Verstärker Vl liegenden Kondensators C2 zu erreichen.With the measuring arrangement according to FIG. 5, an exact display in the calibrated physical unit is also ensured with different duration of the measuring time. In this embodiment, a value proportional to the integration duration is not converted digitally, but with the aid of an analog memory, e.g. B. stored by an integrator. At the beginning of the measuring time, a switch 53 is closed and a switch 55, through which the capacitor C2 was discharged, is opened. A switch 54 simultaneously switches the voltage Um to be measured to the input of the integrator 1. By means of the switch 53, the reference voltage i / v is connected to the integrator 11, consisting of the amplifier V1 and the capacitor C2. The output voltage Ui of the integrator 11 is thus proportional to the measuring time. At the end of the measuring phase, the switch 53 opens and the switch 54 is switched to the output of the reference voltage integrator 11, so that the capacitor C1 of the integrator 1 is discharged as a function of the integration voltage Ui. It is readily understandable that with a long measurement time T there is also a high integration voltage Ui , so that the integrator C1 is reintegrated more quickly. The switch 55 is closed only after the measurement has been completed, in order to discharge the capacitor C2 lying parallel to the amplifier V1.

Die Ausgangsspannung Ua des Integrators 1 wird dem Komparator 2 zugeführt, dessen Ausgang mit einem Eingang einer Torschaltung 4 verbunden ist, die zum Zähler 6 führt. Ein Frequenz-Generator 3 steht ebenfalls mit einem Eingang der Torschaltung 4 in Verbindung. Auch hier sind dem Zähler 6 ein Speicher 7 und eine Anzeigeeinrichtung 8 nachgeschaltet. Die Steuerung der Schalter der Torschaltung 4 und des Zählers 6 erfolgt durch eine Steuerlogik 5, die Start- und Stop-Signale erhält.The output voltage Ua of the integrator 1 is fed to the comparator 2, the output of which is connected to an input of a gate circuit 4 which leads to the counter 6. A frequency generator 3 is also connected to an input of the gate circuit 4. Here, too, the counter 6 is followed by a memory 7 and a display device 8. The switches of the gate circuit 4 and the counter 6 are controlled by a control logic 5 which receives start and stop signals.

Die Spannungsverläufe Ua am Ausgang des Meßspannungsintegrators 1 sind im Diagramm in Fig. 6 über der Zeit t dargestellt. In ihrer Wirkung gleicht die Meßanordnung gemäß Fig. 5 weitgehend der Anordnunggemäß Fig. 3. An dem Ausführungsbeispiel erkennt man, daß der Faktor Zeit digital oder analog erfaßt werden kann. Die zu erreichende Genauigkeit ist bei der digitalen Ausführung gemäß F i g. 3 größer, während die Kosten für den Bauaufwand bei der Ausführungsform nach Fig. 5 günstiger sind.The voltage profiles Ua at the output of the measuring voltage integrator 1 are shown in the diagram in FIG. 6 over time t . In its effect, the measuring arrangement according to FIG. 5 largely resembles the arrangement according to FIG. 3. It can be seen from the exemplary embodiment that the time factor can be recorded digitally or analogously. The accuracy to be achieved in the digital version is shown in FIG. 3 larger, while the costs for the construction effort in the embodiment of FIG. 5 are cheaper.

Die in Fig. 7 im Blockschaltbild gezeigte Meßanordnung unterscheidet sich ebenfalls von dem Meßprinzip nach Fig. 1 dadurch, daß die Meßzeit veränderbar ist. In der Ruhepause werden die Speicher und Zähler auf Null gestellt. Die Meßanordnung ist kalibriert für eine bestimmte Meßzeit T, die z. B. durch K)⁴ Impulse einer konstanten Frequenz, z. B. der Frequenz fo bestimmt wird. Die Meßzeit kann durch Start- und Stop-Signale durch einen einstellbaren Zähler in bestimmten Grenzen beliebig gewählt werden. The measuring arrangement shown in the block diagram in FIG. 7 also differs from the measuring principle according to FIG. 1 in that the measuring time can be changed. During the break, the memories and counters are set to zero. The measuring arrangement is calibrated for a certain measuring time T, which z. B. by K) ⁴ pulses of constant frequency, e.g. B. the frequency fo is determined. The measuring time can be freely selected within certain limits using start and stop signals using an adjustable counter.

Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 3 versehen.The same components are provided with the same reference symbols as in FIG. 3.

Wie bereits bei Fig. 3 erwähnt, zählt der Zähler 6 oder ein in der Stcuerlogik 5 angeordneter Zähler die Impulse und gibt bei Erreichen der 10^J Impulse ein Signal zur Beendigung der Meßzeit. Ist eine geringereAs already mentioned in FIG. 3, the counter 6 or a counter arranged in the control logic 5 counts the pulses and, when the 10 ^J pulses are reached, emits a signal to terminate the measuring time. Is a minor one

ίο oder größere Impuls-Zahl zur Anpassung der Meßzeit an das Verhalten der Meßspannung erforderlich, so wird hierdurch oder durch das Stop-Signal die Meßzeit beendet. Während der Meßzeit werden die Signale 5Ί und Sig b gegeben. Durch das Signal 5Ί wird dieίο or a larger number of pulses is required to adapt the measuring time to the behavior of the measuring voltage, this or the stop signal ends the measuring time. During the measurement time, the signals 5Ί and Sig b are given. The signal 5Ί is the

Meßspannung Um über den Schalter 51 an den Integrator 1. bestehend aus dem Verstärker Vl und dem Kondensator Cl, unter Zwischenschaltung des Widerstandes Rl angeschaltet. Weiter wird durch Signal Sig b Spannung an das UND-Eleement 14 geschaltet.Measurement voltage Um connected to integrator 1 via switch 51, consisting of amplifier Vl and capacitor Cl, with the interposition of resistor Rl . Voltage is also switched to AND element 14 by signal Sig b.

ao so daß die von dem Frequenz-Teiler 15 - der die Impulse des Frequenz-Generators 3 mit der Frequenz fo in Impulse der Frequenz fo/A umwandelt, wobei A eine vorher bestimmte Zahl, z. B. 100 ist - ausgesandten Impulse durchgelassen und über das ODER-EIement 16 dem UND-Element 4 zugeführt werden. Da von der Steuerlogik 5 und dem Komparator 2 ebenfalls Spannung an das UND-Element 4 gelegt wird, werden die Impulse dem Zähler 6 zugeführt, der diese summiert.ao so that the frequency divider 15 - which converts the pulses of the frequency generator 3 with the frequency fo in pulses of the frequency fo / A , where A is a predetermined number, z. B. 100 - transmitted pulses are allowed to pass and are supplied to the AND element 4 via the OR element 16. Since the control logic 5 and the comparator 2 also apply voltage to the AND element 4, the pulses are fed to the counter 6, which sums them up.

Bei Beendigung der Meßzeit werden die Signale 5Ί und Sig b in der Steuerlogik 5 abgeschaltet und zunächst das Signal Sig c angeschaltet. Durch Abschalten des Signals 5Ί wird die Meßspannung Um von dem Integrator 1 abgeschaltet und durch Ab-At the end of the measuring time, the signals 5Ί and Sig b are switched off in the control logic 5 and initially the signal Sig c is switched on. By switching off the signal 5Ί, the measuring voltage Um is switched off by the integrator 1 and by switching off

schalten des Signals Sig b wird Spannung von dem UND-Element 14 abgeschaltet, so daß weitere Impulse von dem Frequenzteiler 15 nicht mehr zu dem Zähler 6 durchgelassen werden. Durch das Signal Sig c wird das UND-Element 17 durchlässig, so daßswitching the signal Sig b , voltage from the AND element 14 is switched off, so that further pulses from the frequency divider 15 are no longer allowed to pass to the counter 6. By the signal Sig c , the AND element 17 is permeable, so that

der Zählerstand des Zählers 6 in den Speicher 18 übernommen wird. Nach der Übernahme wird das Signal Sig c abgeschaltet und der Zähler 6 über die zur Steuerlogik führenden Leitungen auf Null gestellt. Nunmehr wird mittels Signal 5'2 der Schalter 52 ge-the count of the counter 6 is transferred to the memory 18. After the transfer, the signal Sig c is switched off and the counter 6 is set to zero via the lines leading to the control logic. Switch 52 is now activated by means of signal 5'2

schlossen und die Referenzspannung Uv an den Integrator 1 angeschaltet, während gleichzeitig über Signal Sig α Spannung an das UND-Element 20 geschaltet wird, so daß die von dem Frequenz-Teiler 19 ausgesandten Impulse über das UND-Element 20,closed and the reference voltage Uv is connected to the integrator 1, while at the same time via signal Sig α voltage is switched to the AND element 20, so that the pulses emitted by the frequency divider 19 via the AND element 20,

dasODER-Element 16 und das UND-Element 4 dem Zähler 6 zugeführt werden. Der Frequenzteiler 19 ist beispielsweise als elektronischer Zähler ausgebildet, dessen Endzahl durch den Speicher 18 markiert werden kann. Wenn z. B. die Zahl 80 markiert ist, so wird bei Erreichen dieser Zahl ein Impuls ausgesandt und der Zähler auf Null zurückgestellt, so daß bei jedem 80sten Impuls des Frequenz-Generators 3 ein Impuls ausgesandt wird. An dieser Stelle sei erwähnt, daß der Frequenz-Teiler 15 ähnlich aufgebaut sein kann, al-the OR element 16 and the AND element 4 dem Counter 6 are supplied. The frequency divider 19 is designed, for example, as an electronic counter, the end number of which can be marked by the memory 18. If z. B. the number 80 is highlighted, so will when this number is reached a pulse is sent and the counter is reset to zero, so that with each 80th pulse of the frequency generator 3 a pulse is sent out. At this point it should be mentioned that the Frequency divider 15 can be constructed similarly, al-

lerdings mit dem Unterschied, daß die Endzahl fest eingestellt ist.However, with the difference that the final number is fixed.

Sobald während der Rück-Integrationszeit der Ausgangswert, z. B. der Wert Null, erreicht wird, kippt der Komparator 2 und schaltet Spannung von demAs soon as the output value, e.g. B. the value zero is reached, tilts the comparator 2 and switches voltage from that

UND-Element 4 ab, so daß weitere Impulse nicht mehr zu dem Zähler 6 durchgelassen werden. Die Signale 5'2 und Sig α werden abgeschaltet und Sig d angeschaltet. Durch Anschalten des Signals Sie d wirdAND element 4 so that further pulses are no longer allowed to pass to the counter 6. The signals 5'2 and Sig α are switched off and Sig d switched on. By turning on the signal you will d

über das UND-Elemenl 31 der Zählerstand des Zäh- werden soll. Während der Rückintegration wird jetzt lers 6 auf den Speicher 7 übertragen und von der An- also bei jedem «Osten Eingangsimpuls ein Impuls anzeigevorrichtung 8 angezeigt. Die Wirkungsweise der gesandt. Da die jetzige Integrationsspannung Uu in Fig. 7 dargestellten Anordnung sei an Hand des kleiner als die Integrationsspannung Ua ist, werden in Fig. 8 dargestellten Diagramms erläutert. Alle 5 während der Rückintegrationszeit weniger Impulse, Zähler und Speicher sind jeweils zu Beginn einer Mes- und zwar 360Ü, dem Frequenz-Teiler 19 zugeführt, sung gelöscht. da aber bei jedem «Osten Eingangsimpuls ein Impuls Es sei angenommen, daß bei einer normalen Meß- ausgesandt wird, werden insgesamt 45 Impulse dem zeit von 10000 Impulsen durch Integration der Meß- Zähler 6 zugeleitet. Es wird also in dem Zähler 6 diespannung Um die Integrations-Spannung Ua erreicht io selbe Impulszahl gezählt wie bei einer normalen Meßwird. In dem Frequenz-Teiler 15 wird die Frequenz zeit.The counter reading of the counting should be via the AND element 31. During the reintegration, lers 6 is now transferred to the memory 7 and a pulse display device 8 is displayed by the An with every input pulse from the east. The mode of action of the sent. Since the current integration voltage Uu in FIG. 7 is lower than the integration voltage Ua on the basis of the arrangement shown in FIG. 7, the diagram shown in FIG. 8 is explained. All 5 fewer pulses during the reintegration time, counter and memory are each at the beginning of a measurement, namely 360Ü, fed to the frequency divider 19, solution deleted. Since, however, a pulse is generated with every east input pulse. It is assumed that a normal measurement is sent out, a total of 45 pulses are fed to the time of 10,000 pulses by integrating the measurement counters 6. The voltage Um the integration voltage Ua is thus counted in the counter 6, the same number of pulses as in a normal measurement. In the frequency divider 15, the frequency becomes time.

ja des Frequenz-Generators 3 im Verhältnis 1:100 Wenn die Meßzeit bei einer anderen Messung yes of the frequency generator 3 in the ratio 1: 100 If the measuring time for another measurement

untersetzt, so daß von 10000 von dem Frequenz-Ge- 18 000 Impulse beträgt, also wesentlich langer ist ahscaled down, so that out of 10,000 of the frequency Ge is 18,000 impulses, so ah is much longer

nerator 3 ausgesandten Impulsen nur 100 den Zäh- die normale Meßzeit, so werden 180 Impulse von demnerator 3 emitted pulses only 100 the counting the normal measuring time, so 180 pulses of the

ler 6 erreichen und von diesem auf den Speicher 18 15 Zähler 6 summiert und auf den Speicher 18 übertra·ler 6 and from this to the memory 18 15 totalized counter 6 and transferred to the memory 18

übertragen werden. Nach Abschalten der Meßspan- gen. Von dem Frequenz-Teiler 19 wird dann nur be:be transmitted. After the measuring voltages have been switched off. The frequency divider 19 then only provides:

nung Um und Anschalten der Referenzspannung Uv jedem 180sten Eingangsimpuls ein Impuls ausgc- To voltage and switching on the reference voltage Uv every 180th input pulse, a pulse ausgc-

wird zurückintegriert. Nach 4500 Impulsen sei der sandt. Nach 18 000 Impulsen wird die Integrations-will be integrated back. After 4500 impulses it is sent. After 18,000 pulses, the integration

Wert »Null« oder ein anderer Ausgangswert wieder Spannung Ua" erreicht. Während der Rück-Integra-"Zero" value or another output value is reached again "voltage Ua" .

erreicht, und der Komparator kippt um. Von dem "o tionszeit werden 8100 Impulse dem Frequenzteiler Iireached, and the comparator tips over. From the "o tion time, 8100 pulses are sent to the frequency divider Ii

Frequenzteiler 19 werden, da in diesem von dem Spei- zugeführt.Frequency dividers 19 are supplied by the memory because they are in it.

eher 18 die Zahl 100 markiert wurde, nur 45 Impulse Da nur bei jedem 180sten Impuls ein Impuls wei-rather 18 the number 100 was marked, only 45 impulses Since only one impulse continues with every 180th impulse

dem Zähler 6 zugeleitet. Die Zahl 45 ist der Meß- tergegeben wird, werden von dem Frequenzteiler I^fed to the counter 6. The number 45 is the measurement that is given by the frequency divider I ^

spannung Um direkt proportional und wird auf den dem Zähler 6 8100: 180 = 45 Impulse zugeführt, sevoltage Um directly proportional and is fed to the counter 6 8100: 180 = 45 pulses, se

Speicher 7 übertragen und von der Anzeigeeinrich- "5 daß auch jetzt wieder derselbe Wert wie bei der norMemory 7 transferred and from the display device "5 that the same value as in the nor

tung 8 angezeigt. Wird jetzt während einer kürzeren malen Meßzeit erreicht wird.
Meßzeit von 8000 Impulsen gemessen, so wird nur Es sei noch erwähnt, daß die Erfindung nicht audevice 8 is displayed. Is now achieved during a shorter time measuring time.
Measuring time of 8000 pulses measured, it should only be mentioned that the invention does not work

die Integrationsspannung Ua' erreicht. In dem Zäh- die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt istthe integration voltage Ua 'is reached. The exemplary embodiments shown are limited in the number of cases

ler 6 ist die Zahl 80 summiert und wird auf den Spei- Beispielsweise kann statt der in Fig. 7 dargestellterAt 6, the number 80 is added up and is stored in the memory. For example, instead of the one shown in FIG

eher 18 übertragen und markiert in den Frequenz- 3< > Frequenzteiler 15 und 19 zur Bildung des Quotienterrather 18 transmitted and marked in the frequency 3 < > Frequency divider 15 and 19 to form the quotient

Teiler 15 die Zahl 80, bei der jeweils ein Impuls aus der Meßzeit und der Rück-Integrationszeit auclDivisor 15 is the number 80, at which a pulse from the measuring time and the back integration time also aucl

ausgesandt und der Ringzähler auf Null zurückgestellt ein anderes Bauelement verwendet werden.sent out and the ring counter reset to zero, another component can be used.

Hierzu 4 Blatt ZeichnungenFor this purpose 4 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1.Digital voltmeter based on the principle of double integration, in which first a voltage to be measured and then a reference voltage of reversed polarity are connected to an integrator with a downstream comparator (threshold value switch) and the integration time back to the output value, measured by the number of pulses a constant frequency is a measure of the voltage to be measured, characterized in that the measuring time can be changed and a value proportional to the measuring time (T) (counter B, integrator 11, memory 18) can be stored and used as a measured value (counter A, counter 6) the back integration time used is corrected by means of a switching device as a function of the stored value.

2. Digital voltmeter according to claim I, characterized in that the value proportional to the Mcßzcit is stored digitally in the form of a pulse time in a memory (counter B) and the back integration time serving as the measured value (counter A) is digitally stored in a multiplication component (13 ) is multiplied by the quotient of the normal number of pulses and the number of pulses stored (counter B) for the measuring time.

3. Digital voltmeter according to claim 1, characterized in that the measuring time is proportional Analog value as the integral value of the reference voltage in a memory (integrator 11, capacitor C'2) is stored and the reverse integration time serving as the measured value is analogous by the integral value of the reference voltage, which is dependent on the measuring time, and the resulting The steepness of the back integration time is corrected.

4. Digital voltmeter according to claim I, characterized in that the measuring time is proportional The value is stored digitally in the form of a number of pulses in a memory (counter 6, memory 18) and the back integration time serving as the measured value is digital with the interposition of a pulse number-different, which is in the ratio of the normal pulse number to the stored pulse number for the measuring time is preset, is corrected.

5. Digital voltmeter according to claim 4, characterized in that one of the measuring time is proportional Number of pulses through the interposition of a frequency divider (15) with a fixed division factor detected by a counter (6) and depending on the counter reading via a memory (18) in a second frequency divider (19) through which the pulses during the re-integration time Counter (6) are supplied, the number of pulses is marked at which a pulse is passed on.

6. Digital voltmeter according to claim 5, characterized in that the frequency divider (15, 19) Ring counters are used, their final number by a fixed setting or via a memory can be marked.