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Selbstabgleichende Meßschaltung für Wechselstrongrößen Zusatz zu
P 24 ll 533.l Das Hauptpatent bezieht sich auf eine selbstabgleichende Meßschaltung
für Wochsalstrongräßen mit Mitteln zur gstrennten digitalen Anzeige des relativen
reellen bzw. Aungl@@@@@ @@@@@@@ dar Meßgr@@e in bezug auf eine Wechselspannung,
@@@-@@@@@@er@ eine Meßschaltung für die Zwecke der Fräfung von @@@@ungs- und Stromandlern
in bezug auf Überzetzungs- und @@@@@@@@@@@@. Die Schaltung nach dem Hauptpatent
sicht den @@@@@@@@@@ eines zu präfenden Wandlers mit einem die Bezugs-@@@@selspannung
liefernden Normalwandler vor, der in bezug auf Ünersetzungsverhältnis und Fehlen
eines Phssenwinkels als fehlerfrei enzunehmen ist.
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Bsteichmet man die vom Mormalwandler gelieferte @ezugswechseingenrung
mit UH und die vom zu prüfenden Wandler gelie ferte, gegenäber der Bezugewechselspannung
UN den P@@@enwinkel bildende Vechselopannung mit UX und die Pifferenespannungsvekter
mit #U, so gilt für den Übersetsungsfchler F des zu prüfenden Wandlers:
Für den Phasenfahler bzw. dessen Winkel # gilt:
Das in Fig. 1 wiedergegebene Vektordiagramm veranschaulicht diese Verhältnisse.
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Das Hauptpatent DT-FS 2 411 533 beschreibt eine Schaltung, die den
Übersetzungsfehler F und den Phasenfehler bzw. dessen Winkel # genau zu messen geeignet
ist und sich gegenüber den allgemeion üblichen Schaltungen zur Bestimmung von Übersetzungs-
und Phasenfehler dadurch unterscheidet, asß der Phasenfehler entsprechand der chigen
korrekten Gleichung und nicht nur annäherungsweise als Quetient #### gemesses wird.
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Die Schaltung gemäß dem Hauptpatent ist wie folgt aufgebaut Als Meßgröße
wied die Differenzsignalspannung #U, gebildet durch vektorielle Subtraktion der
vom zu prüfenden Wandler erzeugten Spannund UX von der Bezugswechselspannung UX,
zwei Phasengleichrichtern zugeführt, die von der Bezugswechselspannung UN gleichphasig
bzw. um 90° phasenversetzt synchromisiert sind und die Reel- bzw. die Imaginärkempenente
des Differenzspannungsvektors #U liefern. Einen ersten dividierenden Analog-Digital-Wandler
wird als Dividenden-Steuerspannund das Ausgangssignal des einen Phasengleichrichters
und als Divisor-Steuerspannung das Ausgangssignal eines die Bezugswechselspannung
UN gleichrichtenden und von ihr synchrenisierten Gleichrichters zugeführt. Einem
zweiten dividierenden analog-Digital-Wandler wird als Dividenden-Steuerspannung
das Ausgangssignal des anden Phasengleichrichters
und als Divisor-Steuerspannung
die Sumne des vom ersten Phasengleichrichter gelieferten Ausgungssignals und des
von den die @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ Gleichrichters gelieferten Ausgungssignals
zugeführt.
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Die Zusatzerfindung läst ebenfalls die Aufgabe, den kerrekten Übersetzungtfehler
F und den Phasenfchler tg# zu liefern: sie unterscheidet sich jedoch in der Lösung
dieser Außgebe aufbausäßig von Nouptpatant.
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Die selbstabgleichende Meßschaltung gemäß der Zusatzerfindung zu DBP
2 411 533 ist d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Bezugswechselspennung
UN und das die Meßröße bildende Wech-Felspannungssignal UX einem ersten Phasengleichrichter
und einer Subtraktionsst1e parallel zugeführt werden, und daß das Ausgangssignal
dieser Subtraktionsstufe und die Bezugswechselspannung UN direkt bzw. über ein 90°-Phasendrehglied
zwei weiteren Phasangleichrichtern parallel zugeführt und die Ausgangssignale dieser
weiteren Phasengleichrichter und die gleichgerichtete Bezugswechselspannung UN selbst
bzw. das Ausgangssignal des ersten Phasengleichrichters als dividenden- bzw. Divisorspannung
Je einem Analcg-Digltal-Wandler zugeführt werden.
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Steht das Differenzsigasl #U zwischen der die Meßgröße bildenden Wechselspannung
UX und der Bezugswechsalspannung UN zur Verfügung, so kann die Subtraktionsstufe
entfallen und das Differenzsignal #U statt des Ausgangssignals der Subtraktionsstufe
den beiden weiteren Phasengleichrichtern als gleichzurichtendes Signal zugeführt
werden.
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Ein Ausführungsbeispiel der Zusatzerfindung ist in Fig. 2 dargestellt.
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Den beiden Eingangsklemmen werden die von dem zu prüfenden Wandler
gelieferte Wechselspannung UX bzw. die vom Normalwandler gelieferte Bezugswechselspannung
UN zugeführt. Ein
erster Phasengleichrichter 3 liefert als Ausgangssignal
das Signal UX.cos # . Eine Subtraktionsstufe 1 bildet die Differenz zwischen der
Bezugswechselspannung UN und der vom zu prüfenden Wandler gelieferten Wechselspannung
UX und führt an ihrem Ausgang das i^vechaelspannuags-Differenzsignal nU. Zwei weiteren
Phasengleichrichtern 4 und 5 wird als synchronisierende Spannung die Bezugswechselspannung
UN direkt bzw. über ein eine Phasendrehung von 900 bewirkendes Phasendrehglied 2
zugeführt. Als gleichzirich tende Spannung wird den Phasengleichrichtern 4, 5 parallel
die von der Subtraktionsstufe 1 erzeugte Differenzwechselspannung #U zugeführt.
Unter diesen Umständen liefert der Ausgang des Phasengleichrichters 4 das Signal
#U.cosα , und der Ausgang des Phasengleichrichters 5 liefert die Spannung
#U.sinα . Diese Spannungen werden zwei dividierenden Analog-Digital-Wandlern
6 bzw. 7 als Dividendenspannungen zugeführt. Als Divisorspannung wird dem zur Wiedergabe
des tgd -Fehlers dienenden Analog-Digital-Wandler 7 das Ausgangssignal des ersten
Phasengleichrichters 5, nämlich das Signal UX.cos #, zugeführt.
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Dem zur Wiedergabe des Übersetzungsfehlers F dienenden AnaRog-Digital-Wandler
6 wird als Divisorspannung die Bezugswechselspannung UN zugeführt, die ähnlich wie
bei der Lösung gesäß dem Hauptpatent von einem durch die Bezugswechselspannung selbst
synchronisierten Phasengleichrichter 8 abgeleitet wird.
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Dividierende Analog-Digital-Wandler gehören zum Stand der Technik
und sind z. 3. in der Zeitschrift "Electronic Products Magazines, 21. Juni 1971,
erläutert.
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Bei der in Fig. 2 wiedergegebenen Schaltung werden die beiden Spannungen
UX und UN zugeführt, und ihre vektorielle
Differenzspannung AU wird
durch den Operationsverstärker 1 gebildet. Hierbei werden die Spannungen Ux und
UN bei Stromwandlerprüfschaltungen als Spannungsabfälle an Neben-Widerständen gewonnen,
wobei zur Verkleinerung der Nebenw-iderstinde und damit zur Verringerung der durch
sie verursachten Erden Operationsverstärker mit entsprechenden Ubersetzungsverhältnissen
zwischengeschaltet werden. Die Nebenwiderstände können an die zwischengeschalteten
Operationsverstärker über entsprechend dimensionierte Zwischenwandler angeschlossen
werden. Die Nebenwiderstände bzw. die Zwischenwandler und die ggf. zwischengeschalteten
Operationsverstärker müssen eine höhere Genauigkeit aufweisen als diejenig, die
der Differenzspannung # U entspricht.
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Diese Bedingung läßt sich bei der Messung von Präzisionswandlern nur
schwer erfüllen. Die Schaltung nach Fig. 2 ist daher nehr für die Prüfung von Wandlern
der mittleren Klasse geeignet, wobei ihr Vorteil darin besteht, daß auch Wandler
mit verschiedenen Übersetzungsverhältnissen miteinander verglichen werden können.
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Zur Messung von Präzisionswandlern eignet sich besser eine Differentialschaltung,
bei der die Differenzspannung LIU unmittelbar an einen Querwiderstand der in Reihe
geschalteten Sekundärwicklungen abgenommen wird, wie in Fig. 3a dargestellt ist.
Eine solche Schaltung eignet sich naturgemäß nur für den Vergleich von zwei Wandlern
mit gleichen Ubersetzungsverhältnissen.
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durch die Abnahme der Differenzspannung # U am Querwiderstand vereinfacht
sich die zugehörige elektronische MeB-schaltung gemäß der Zusatzerfindung, die in
Fig. 3b wiedergegeben ist und nicht naher erläutert zu werden braucht. Die Schaltung
nach Fig. 3 zeichnet sich bekanntlich dadurch aus,
daß die Fehlergöß
#U unmittelbar gemessen wird, so daß die Fehler der diese messenden Organe nur als
Fehler vom Fehler, d. h. nur in Grö3en zweiter Ordnung eingehen. Fig.
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3 nützt aus, da3 (vgl. Fig. 1) die Imaginärkomponente von AU gleich
der Imaginärkomponente von Ux ist. Die beiden Schaltungen nach Fig. 2 und 3 haben
den Vorteil, daß sie in einfacher Weise miteinander kombiniert werden können, um
einerseits Wandler mit ungleichen Übersetzungsverhältnissen und andererseits Präzisionswandler
mit gleichen Ubersetzungsverhältnissen nessen zu können.
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P a t e n t a n s p r ü c h e :