DE2532213C2 - Schaltungsanordnung zum selbsttätigen, wahlweisen Anschließen einer einzigen Meßeinrichtung an einzelne von mehreren Meßgrößen - Google Patents
Schaltungsanordnung zum selbsttätigen, wahlweisen Anschließen einer einzigen Meßeinrichtung an einzelne von mehreren MeßgrößenInfo
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Description
Gegenstand des Hauptpatentes 19 45 802 ist eine Schaltungsanordnung zum selbsttätigen, wahlweisen
Anschließen einer einzigen Meßeinrichtung an einzelne von mehreren Meßgrößen, bei der eine meßgrößenabhängig gesteuerte Anregeschaitung die Auswahl der
einzelnen Meßgrößen veranlaßt. Nach dem Hauptpatent ist diese Schaltungsanordnung so ausgestaltet, daß
an die Anregeschaltung eine Gatteranordnung angeschlossen ist, deren einzelne Auswahlgatter zur Ermittlung der jeweils an die Meßeinrichtung anzuschließenden Meßgrößen an jeweils verschiedene Ausgänge der
Anregeschaltung angeschlossen sind, und daß über die
Auswahlgatter angesteuerte, statische Schalter vorgesehen sind, durch die die Meßeinrichtung an die jeweils
ausgewählten Meßgrößen anschließbar ist
Für die Meßschaltung von Distanzschutzgeräten beispielsweise wird je nach Auswahl, Programm und Fehlerfall die Differenz von zwei den Phasenströmen proportionalen Spannungen benötigt. Dasselbe gilt für die
dem Fehlerfall zugeordneten Kurzschlußspannungen. Dabei ist sicherzustellen, daß die ausgewählte Meßgröße in einem sehr großen Bereich (etwa 1 :10*) nach
Betrag und Phase fehlerfrei und unverzerrt übertragen wird.
Bei der Schaltungsanordnung gemäß dem Hauptpatent dient zur Differenzbildung ein Übertrager mit
mehreren Primärwicklungen, die über Triacs (Vollweg-Thyristoren) an die entsprechenden Meßgrößen ange
schaltet werden. Damit durch den nichtlinearen Widerstand der Triacs die Kurvenform der durchgeschalteten
Spannungen, besonders im Bereich der für die Distanz- und Richtungsmessung ausgenutzten Nulldurchgänge,
bei kleinen Meßspannungen nicht verzerrt wird, ist ein erhöhter Aufwand für paarweises Aussuchen der Triacs
erforderlich. Weiterhin ist in den zur Differenzbildung dienenden Übertragern wegen des geforderten Übertragungsverhallens durch Verwenden besonderen
ίο Kernmaterials ein erhöhter Aufwand zu treiben. Übertrager benötigen einen erheblichen Einbauplatz.
Die geforderte Meßgenauigkeit treibt den notwendigen Aufwand für die Auswahl hochwertiger Übertrager und ausgesuchter Triacs über die wirtschaftlich ver-
tretbaren Grenzen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine platz- und kostensparende Schaltungsanordnung zur
wahlweisen Differenzbildung ausgewählter Meßgrößen anzugeben, die der geforderten Meßgenauigksit ge
nügt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die statischen Schalter Feldeffekttransistoren
sind, die zwischen mit den Meßgrößen beaufschlagten Anpassungsverstärkern und dem Eingang eines sum
mierenden Operationsverstärkers angeordnet sind, wo
bei jeder Meßgröße bis zu zwei Anpassungsverstärker
so zugeordnet sind, daß die Meßgröße am Ausgang des einen Anpassungsverfrtärkers in normaler und am Ausgang des anderen in invertierter Phasenlage ansteht
Als statische Schalter sind in der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung Feldeffekttransistoren vorgesehen. Diese Feldeffekttransistoren haben bei optimaler
Durchsteuerung einen vernachlässigbar kleinen Einfluß auf die Kurvenform der Meßgröße. Durch ihr großes
Verhältnis der Durchlaßwiderstände im Ein- und Auszustand (> 106) besitzen sie ein hervorragendes
Schaltverhalten. Bei so niedrigen Frequenzen wie der Netzfrequenz spielt ein kapazitives Überkoppeln noch
keine Rolle. Die eigentliche Differenzbildung der Meß
größen geschieht bei dieser Schaltungsanordnung vor
teilhafterweise mit Hilfe eines summierenden Operationsverstärkers. Die Meßgrößen werden dazu normal
und um 180° phasenverschoben (invertiert) benötigt Diese Aufbereitung der Meßgrößen erfolgt mit Hilfe
der Anpassungsverstärker.
Zur Verwendung als Anpassungsverstärker haben sich bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung
Operationsverstärker als vorteilhaft erwiesen. Durch Wahl der Eingangs- und Gegenkopplungswiderstände
an den Operationsverstärkern läßt sich deren Verstärkung und damit das Signalübertragungsverhalten definiert einstellen.
Ferner hat es sich als günstig erwiesen, wenn zwischen den Anpassungsverstärkern und den Feldeffekt-
transistoren jeweils zwei Dioden antiparallel gegen Erde geschaltet sind. Durch diese Dioden wird die an
den Feldeffekttransistoren auftretende Wechselspannung begrenzt. Durch diese Maßnahme können größere Signalspannungen verarbeitet werden, ohne das gute
Schaltverhalten der Feldeffekttransistoren zu beeinflussen.
Zur Erläuterung der Erfindung ist in der
F i g. 1 in Form eines Blockschaltbildes noch einmal die Schaltungsanordnung gemäß dem Hauptpatent dar-
6S gestellt; in der
F i g. 2 ist die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung für die Differenzbildung dargestellt, die sich der
besseren Übersichtlichkeit halber auf die Phasenspan-
nungen beschränkt
In dem in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbejspiel sind die Anschlußklemmen Kir, Kis, Kit und Kim sowie
Ur, Us, Ut, Uy für die Phasenströme und Phasenspannungen
dargestellt Die die Meßgrößen darstellenden Phasenströme und -spannungen werden Anpassungsübertragem
A O zugeführt Von dort gelangen die Meßgrößen zum Differenzbildner DB und gleichzeitig
zur Anregeschaltung AS. Die Ansteuerung des Differenzbildners
DO erfolgt über eine Programmschaltung in Form einer Diodenmatrix DM. Diese wiederum wird
angesteuert durch eine Gatteranordnung G, die einerseits von der Anregeschaltung AS angesteuert wird
und andererseits erst dann zur Freigabe von Steuersignalen an die Diodenmatrix DM freigegeben wird,
wenn eine Verzögerungsstufe V, die ebenfalls von der Anregeschaltung AS angesteuert wird, nach einer vorbestimmten
Zeitdauer abgelaufen ist und dann einen Impuls an die Gatteranordnung G abgibt Die Ausgänge
Mg 1 sowie Mg2 des Differenzbildners DB sind direkt an das hier nicht dargestellte Meßwerk anzuschließen.
In F i g. 2 ist die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung
für die Differenzbildung, beschränkt auf die Phasenspannungen, näher dargestellt Als Anpassungsverstärker
sind die Operationsverstärker Vl bis V7 vorgesehen, an deren Ausgängen die Spannungen Ur, minus
Ur bis minus Uy niederohmig und entkoppelt zur Verfugung stehen. Die Durchschaltung der entsprechenden
Meßgrößen, in dem Fall der Phasenspannungen, auf den summierenden Operationsverstärker VS
geschieht mittels der Feldeffekttransistoren 7Ί bis T 7, deren Ansteuerung über die Diodenmatrix DM erfolgt
Zur Durchschaltung muß am Gate der entsprechenden Feldeffekttransistoren Ti bis 77 Nullpotential liegen.
Bei den Feldeffekttransistoren, die gesperrt sind, muß am Gate eine negative Steuerspannungen liegen, die
größer/gleich der Gate-Source-Abschnürspannung (pinch off) ist Um auch höhere Spannungen in der
Größenordnung der maximalen Ausgangsspannung der Anpassungsverstärker Vi bis V7 einwandfrei mit den
Feldeffekttransistoren Ti bis ΤΊ schalten zu können,
sind zwischen die Anpassungsverstärker Vi bis V7
und die Feldeffekttransistoren Ti bis T7 die Dioden D1, £>2 bis D13, D14 antiparallel gegen Erde geschaltet
Im gesperrten Zustand der Feldeffekttransistoren begrenzen diese Dioden die an den Transistoren anliegenden
Wechselspap.nungen. Sind die Bewertungswiderstände R 10 bis R 16 sehr groß gegen den Durchlaßwiderstand
der Feldeffekttransis'. :en Ti bis T7, so
liegt in den durchgeschaileien Zweigen -m den Dioden
praktisch keine Signalspannung, da das virtuelle Nullpotential am Summenpunkt des Operationsverstärkers
V& auf Grund dieser Impedanzverhältnisse durch den Feldeffekttransistor praktisch nicht beeinflußt wird.
Am Ausgang des summierenden Operationsverstärkers V 8 steht die gewünschte Meßgröße Mg2 an, die direkt
auf den Eingang des Meßwerkes gegeben werden kann.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
- Patentansprüche:J, Schaltungsanordnung zum selbsttätigen, wahlweisen Anschließen einer einzigen Meßeinrichtung an einzelne von mehreren Meßgrößen, bei der eine meßgrößenabhängig gesteuerte Anregeschaltung die Auswahl der einzelnen Meßgrößen veranlaßt und die Anregeschaltung an eine Gatteranordnung angeschlossen ist, deren einzelne Auswahlgatter zur Ermittlung der jeweils an die Meßeinrichtung anzuschließenden Meßgrößen an jeweils verschiedene Ausgänge der Anregeschaltung angeschlossen sind, und daß über die Auswahlgatter angesteuerte, statische Schalter vorgesehen sind, durch die die Meßeinrichtung an die jeweils ausgewählten Meßgrößen anschließbar ist, nach Patent 19 45 802, dadurch gekennzeichnet, daß die statischen Schalter Feldeffekttransistoren (Ti bis X7) sind, die zwischen mit den Meßgrößen beaufschlagten Anpassungsverstärksrn (Vl bis V7) und dem Eingang eines summierenden Operationsverstärkers (V8) angeordnet sind, wobei jeder Meßgröße bis zu zwei Anpassungsverstärker so zugeordnet sind, daß die Meßgröße am Ausgang des einen Anpassungsverstärkers in normaler und am Ausgang des anderen in invertierter Phasenlage ansteht
- 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpassungsverstärker (Vl bis V7) Operationsverstärker sind.
- 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Anpassungsverstärkern (Vl bis V7) und den Feldeffekttransistoren (Γ1 bis TTj jeweil» zwei Dioden (Dl, D 2 bis D13, D14) antipaiallel gegen Erde geschaltet sind.
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