DE2328587A1 - Anordnung zur messung elektrischer wechselstromgroessen mit hilfe eines elektronischen messgeraetes - Google Patents
Anordnung zur messung elektrischer wechselstromgroessen mit hilfe eines elektronischen messgeraetesInfo
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Description
Anordnung zur Messung elektrischer Wechselstromgrößen mit Hilfe eines elektronischen Meßgerätes
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Messung
elektrischer Wechselstromgrößen mit Hilfe eines elektronischen Meßgerätes, wobei die zu messenden Wechselstromgrößen
von den elektronischen Bauelementen des Meßgerätes galvanisch getrennt sind.
Bei elektronischen Geräten zur Messung elektrischer Wechselstromgrößen
wie Spannung, Strom, Leistung und Arbeit ist es meist notwendig, die Meßgrößen galvanisch von den elektronischen
Bauteilen zu trennen. Durch diese galvanische Trennung entstehen zwangsläufig Meßfehler, die sich meist nur durch erheblichen
Aufwand auf ein gefordertes Maß reduzieren lassen. Normalerweise werden zur galvanischen Trennung von Wechselstromgrößen
Stromwandler benutzt. Um eine hohe Genauigkeit der Übertragung zu erreichen, muß ein rel. großer Aufwand für
den Stromwandler in Kauf genommen werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der
eingang erwähnten Art derart auszubilden, daß der Übertragungsfehler,
herrührend von den Mitteln zur galvanischen Trennung, ohne erheblichen Mehraufwand in praktisch beliebig genauen
Grenzen gehalten werden kann. Die Anordnung gemäß der Er-. findung ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß zur
galvanischen Trennung Stromkomparatoren verwendet sind. Wird gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung der oder die
Stromkomparatoren unmittelbar oder mittelbar über dazwischenliegende
Schaltelemente mit einem Operationsverstärker des
409882/0023
- / - VPA 73/3122
Meßgerätes verbunden, so kann die Meßgenauigkeit nahezu beliebig gesteigert werden. Bei einer bekannten Schaltungsanordnung
(DT-PS 1 807 581) zur Messung elektrischer Energie nach dem Time-Divisions-Prinzip ist die Sekundärwicklung
eines Stromwandlers zur Bildung eines dem Strom proportionalen Signals ebenfalls über Umschalter unmittelbar an den Eingang
eines Operationsverstärkers geschaltet. Durch die unmittelbare Anschaltung der Sekundärwicklung des Stromwandlers
sollen die Drift-Einflüsse des Operationsverstärkers des Gerätes sowie die Restwiderstände der nachgeschalteten
elektronischen Schaltelemente vermindert werden. Auch bei dieser bekannten Schaltungsanordnung muß ein relativ großer
Aufwand für den Stromwandler in Kauf genommen werden.
Anhand der Zeichnung, in der mehrere Ausführungsbeispiele schematisch dargestellt sind, wird die Erfindung näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 ein einfaches Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung,
Figur 2 ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Eingangsgröße über einen Umschalter, welcher beispielsweise von
einem Impulsdauer-Pausendauer-Modulator gesteuert wird, dem Operationsverstärker des Gerätes zugeführt
wird,
Figur 3 ein gegenüber Figur 2 abgeändertes Ausführungsbeispiel.
Figur 1 zeigt die einfachste Ausführung der erfindungsgemäßen Anordnung. Ein Stromkomparator T besteht aus einer Primärwicklung
WI, einer Sekundärwicklung W2 und einer Indikatorwicklung
W3, sowie einem Operationsverstärker V1. Der Stromkomparator T vergleicht die Durchflutungen der Wicklungen W1
und W2. Die Spannung an der Indikatorwicklung W3 ist ein Maß für den Übertragungsfehler des Komparators. Der Verstärker V1
verstärkt diese Spannung. Da sein Ausgang mit der Sekundärwicklung W2 in Reihe liegt, vermindert er den Übertragungsfehler
um den Faktor seiner Verstärkung.
'409882/0023
- ψ- VPA 73/3122
Die Wicklung W2 ist unmittelbar an den Eingang eines weiteren
Operationsverstärkers V2 geschaltet, welcher dem elektronischen Meßgerät angehört. Der Ausgang des Operationsverstärkers
Y2 ist über einen Widerstand R3 mit dem Eingang des
Operationsverstärkers V2 verbunden. Am Ausgang des Operationsverstärkers kann gegen Masse die Spannung TJ. abgenommen
werden. Angenommen* der Verstärker V2 besitzt eine unendlich hohe Verstärkung, so stellt der Stromknoten K für den
Sekundärstrom i2 einen Eingangswiderstand von R-, = 0 dar.
Für den Operationsverstärker V2 muß also keine zusätzliche Bürdenleiatung aufgebracht werden. Da der Eingangsstrom von
dem Operationsverstärker V2 zu vernachlässigen ist, ergibt sich
TJA = -i2 . R (1)
Nimmt man die Verstärkung von dem Operationsverstärker V1 ebenfalls mit unendlich an, ao bringt der Operationsverstärker
V1 die gesamte Bürdenleistung für die Sekundärwicklung
W2 auf, der Fluß im Komparator T wird Null und der Sekundärstrom wird exakt
Wird Formel 2 in die Formel 1 eingesetzt, so ergibt sich
H, = I1 !l H (3)
A· ' W2
Die Übertragungsfehler dieser Anordnung hängen somit nur noch von der Güte der Verstärker sowie Nebeneffekten im
Stromkomparator, wie z.B. Wicklungskapazitäten ab. Diese
Einflüsse sind aber bei Frequenzen unter 100 Hz unbedeutend.
Ersetzt man den Widerstand H durch einen Kondensator, so
wird aus dem Proportionalitätsverstärker V2 ein Integrator, ohne daß sich die Meßfehler der Anordnung ändern.
4 0 9 8 8 2/0023 -4-
- /- VPA 73/3122
In einigen Fällen ist es notwendig, die Polarität des Sekundärstromes
i2 zu ändern, beispielsweise bei der Verwendung
der Anordnung zur Multiplikation elektrischer Größen nach dem Time-Divisions-Prinzip, wo beispielsweise ein von der Spannung
gesteuerter Impulsdauer-Pausendauer-Modulator über einen umschalter
S die Polarität einer dem Strom proportionalen Größe steuert, so daß der zeitliche Mittelwert dieses Signals
dem Produkt aus Spannung und Strom proportional ist. In diesem Falle gehört der Operationsverstärker V2 der Figur 2 einem
Strom-Frequenz-Wandler an. Der Eingang des Operationsverstärkers V2 ist auf Massepotential bezogen; deshalb muß der
Ausgang des Stromkomparators T1 potentialfrei sein. Diese Aufgabe Übernimmt ein Übertrager T2, dessen Primärwicklung am
Ausgang des Operationsverstärkers V1 gegen Masse gelegt ist, während die Sekundärwicklung des Übertragers T2 in Reihe mit
der Sekundärwicklung W2 des Stromkomparators geschaltet ist. Wird der zweipolige Umschalter S durch Halbleiterbauelemente,
z.B. Feldeffekt-Transistoren realisiert, so muß der Operationsverstärker V1 die zusätzliche Bürdenleistung für den Durchlaßwiderstand
dieser Schalter aufbringen. Eine Änderung der Durchlaßwiderstände wird von dem Operationsverstärker V1 ausgeregelt.
Wird der Schalter S mit hoher Frequenz umgeschaltet, so kann die Ausgangsspannung U. des Operationsverstärkers V2
durch ein RG-Glied geglättet werden. Dieses RC-Glied ist in
die Rückführung des Operationsverstärkers V2 eingeschaltet.
Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2, bei
dem jedoch ein Glättungsglied RC am Eingang des Verstärkers V2 geschaltet ist. Die Verlustleistung am Widerstand R bei
dem Ausführungsbeispiel nach Figur 3 muß ebenfalls noch vom Operationsverstärker V1 geliefert werden.
Im Stromknoten K der Ausführungsbeispiele Figur 1 und 2 könnten die Ausgangsströme von mehreren Stromkomparatoren
summiert werden, ohne daß ein Additionsfehler entsteht.
6 Patentansprüche
3 Figuren
3 Figuren
409882/0023
Claims (6)
- Patentansprüche x ^73/3122/ 1.)Anordnung zur Messung elektrischer Wechselstromgrößen mit Hilfe eines elektronischen Meßgerätes, wobei die zu messenden Wechselstromgrößen von den elektronischen Bauelementen des Meßgerätes galvanisch getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, daß zur galvanischen Trennung Stromkomparatoren verwendet sind.
- 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Stromkomparatoren unmittelbar oder mittelbar über dazwischenliegende Schaltelemente mit einem Operationsverstärker des Meßgerätes verbunden sind.
- 3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Eingangsgrößen dem Operationsverstärker des elektronischen Gerätes mittelbar über Schaltelemente zwecks Umpolung der Eingangsgrößen zugeführt sind, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit der Sekundärwicklung des Stromkomparators die Sekundärwicklung eines Übertragers geschaltet ist, dessen Primärwicklung an dem Ausgang des an die Indikatorwicklung angeschlossenen Operationsverstärkers des !Comparators angeschlossen ist.
- 4. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangsstrom des Operationsverstärkers des Gerätes durch ein RC-Glied geglättet ist.
- 5. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daßdem Widerstand in der Rückführung des Operationsverstärkers ein Kondensator parallel geschaltet ist.
- 6. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß - das RC-Glied am Eingang des Operationsverstärkers des Gerätes liegt.409882/0023L e e r s e i t e
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3407602A1 (de) * | 1984-03-01 | 1985-09-05 | Werner Prof. Dr. 2308 Preetz Kroebel | Spannungs- und widerstandsuebersetzung niederohmiger spannungsquellen bei stromloser spannungsabnahme und erhaltung des signalrauschverhaeltnisses |
DE102004021862A1 (de) * | 2004-05-04 | 2005-12-01 | Infineon Technologies Ag | Stromsenor |
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- 1973-06-05 DE DE19732328587 patent/DE2328587A1/de active Pending
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- 1974-06-04 CH CH763674A patent/CH573121A5/xx not_active IP Right Cessation
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DE3407602A1 (de) * | 1984-03-01 | 1985-09-05 | Werner Prof. Dr. 2308 Preetz Kroebel | Spannungs- und widerstandsuebersetzung niederohmiger spannungsquellen bei stromloser spannungsabnahme und erhaltung des signalrauschverhaeltnisses |
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DE102004021862B4 (de) * | 2004-05-04 | 2014-08-07 | Infineon Technologies Ag | Stromsenor |
Also Published As
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