DE2643460A1 - Electric parameters measuring circuit - includes galvanometer and can supply test current or test voltage to object - Google Patents
Electric parameters measuring circuit - includes galvanometer and can supply test current or test voltage to objectInfo
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Abstract
Description
Schaltungsanordnung zum Messen von Strömen oder Spannungen Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Messen von Strömen oder Spannungen mit einem den Meßstrom oder die Meßspannung liefernden Meßobjekt, an das ein Meßgerät angeschlossen ist, das von einem Schutzschirm umgeben ist. Derartige Anordnungen, die aus der Zeitschrift ATM, Bl. V30-12 (Mai 1974), bekannt sind, dienen dazu, die Empfindlichkeit von Meßanordnungen durch Verringern von Störspannungen oder -strömen zu steigern, die von einer äußeren Störspannungsquelle induziert werden. Bei Meßobjekten, die eine Wechselspannung, vor allem eine hochfrequente Wechselspannung abgeben, treten weitere Probleme auf, wie im folgenden anhand der Figur 1 näher erläutert wird.Circuit arrangement for measuring currents or voltages The invention relates to a circuit arrangement for measuring currents or voltages with a the measuring object delivering the measuring current or the measuring voltage to which a measuring device is connected which is surrounded by a protective screen. Such arrangements, which from the ATM magazine, Bl. V30-12 (May 1974), are known, serve to increase the sensitivity to increase measuring arrangements by reducing interference voltages or currents, which are induced by an external interference voltage source. For test objects that an alternating voltage, especially a high-frequency alternating voltage, occur further problems, as will be explained in more detail below with reference to FIG.
In der Anordnung nach Figur 1 ist das Meßobjekt eine Brückenschaltung, bestehend aus vier Widerständen R1, R2, R3 und R4, die aus einer Wechselspannungsquelle UB gespeist ist. An der Brückendiagonale 1, 2 tritt eine Meßspannung auf, die eine Geeraktr spannung ist. Diese kann einer Gleichtaktspannung überlagert sein, die an den beiden Schaltungspunkten 1, 2 mit gleicher Phase und Amplitude erscheint. Uber eine doppelt geschirmte Leitung HL, LL, GL wird die Meßspannung einem Spannungsmeßgerät VM zugeführt, das im wesentlichen aus einem Verstärker V1 und einem Anzeigegerät AZ besteht. Die Bauteile des Spannungsmeßgerätes sind von einem Schutzschirm GS umgeben. Die am Schaltungspunkt 1 der Brückenschaltung auftretende Spannung wird auf die Signalleitung HL ge--geben und gelangt über diese auf den einen Eingang des Verstärkers V1. Der Schaltungspunkt 2 der Brückenschaltung ist über die Signalleitung LL, die eine Abschirmung für den Signalleiter HL bildet, mit dem zweiten Eingang des Verstärkers V1 verbunden, V1b?d'Q der an internes Massepotential angeschlossen ist und daher auf Nullpotential liegt. Eine Schutzschirmleitung GL ist einerseits mit dem Schutzschirm GS des Spannungsmeßgerätes und andererseits mit dem Schaltungspunkt 2 der Brückenschaltung verbunden. Die beiden Leitungen LL und GL bilden einen gestrichelt gezeichneten Kondensator CLG; zwischen der Leitung GL und Erdpotential E liegt eine ebenfalls gestrichelt gezeichnete Streukapazität CGE. Der Abschirmleiter GL ist deshalb an den Schaltungspunkt 2 angeschlossen, weil, wenn sein meßobjektseitiges Ende frei wäre, über die Kondensatoren CLG und CGE ein durch die auf den Leitungen HL und LL liegende Gleichtaktspannung verursachter Fehlerstrom flösse.In the arrangement according to Figure 1, the device under test is a bridge circuit, Consists of four resistors R1, R2, R3 and R4, which come from an alternating voltage source UB is fed. At the bridge diagonal 1, 2, a measurement voltage occurs, the one Geeraktr voltage is. This can be superimposed on a common-mode voltage that appears at the two circuit points 1, 2 with the same phase and amplitude. The measuring voltage is sent to a voltmeter via a double-shielded line HL, LL, GL VM supplied, which essentially consists of an amplifier V1 and a display device AZ exists. The components of the voltmeter are covered by a protective screen GS surround. The voltage occurring at node 1 of the bridge circuit is on the signal line HL and reaches one input via this of the amplifier V1. The node 2 of the bridge circuit is via the signal line LL, which is a shield for the signal conductor HL forms with the second input of the amplifier V1 connected, V1b? d'Q to the internal ground potential is connected and is therefore at zero potential. A protective shield cable GL is on the one hand with the protective screen GS of the voltmeter and on the other hand connected to node 2 of the bridge circuit. The two lines LL and GL form a capacitor CLG shown in dashed lines; between the line GL and earth potential E have a stray capacitance, also shown in dashed lines CGE. The shielding conductor GL is therefore connected to circuit point 2 because, if its end on the device under test were free, it would enter via the capacitors CLG and CGE fault current caused by the common-mode voltage on lines HL and LL rafts.
Legte man aber das meßobjektseitige Ende der Leitung GL auf Erdpotential, flösse ein noch größerer Fehlerstrom über den Kondensator CLG. Durch den Anschluß der Leitung GL an den Schaltungspunkt 2 sind beide Leitungen GL und LL auf dasselbe Potential gelegt. Dadurch sind zwar die beschriebenen Fehlerströme vermieden, jedoch ist dem im allgemeinen hochohmigen Brückenwiderstand R4 die Streukapazität CGE parallel geschaltet, so daß bei höheren Frequenzen der Meßspannung der Spannungsteiler mit den Widerständen R2, R4 kapazitiv belastet und das Potential am Schaltungspunkt 2 verfälscht ist. Diese Schwierigkeit könnte dadurch umgangen werden, daß zunächst die Spannung zwischen dem Schaltungspunkt 1 und Erde und dann die Spannung zwischen dem Schaltungspunkt 2 und Erde gemessen und die Brückendiagonalspannung als Differenz rechnerisch ermittelt wird.If, however, the end of the line GL on the measurement object side was connected to earth potential, let an even larger fault current flow across the capacitor CLG. Through the connection of the line GL to the node 2, both lines GL and LL are on the same thing Potential. This avoids the fault currents described, however the stray capacitance CGE is parallel to the generally high-resistance bridge resistor R4 switched, so that at higher frequencies of the measuring voltage of the voltage divider with the resistors R2, R4 and the potential at the switching point 2 is falsified. This difficulty could be circumvented by initially the voltage between node 1 and earth and then the voltage between the circuit point 2 and earth measured and the bridge diagonal voltage as the difference is calculated.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, in der nicht nur die beschriebenen Fehlerströme nicht auftreten, sondern auch die nachteilige Wirkung der Streukapazität des Schutzschirmes und der mit diesem verbundenen Schaltungsteile, insbesondere der Schutzschirmleitung, vermieden ist.The present invention is based on the object of a circuit arrangement to create in which not only the fault currents described do not occur, but also the adverse effect of the stray capacitance of the protective screen and that associated with it connected circuit parts, in particular the protective shield line, is avoided.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Schutzschirm an den Ausgang eines Imped-anzwandlers mit niedrigem Ausgangswiderstand angeschlo-ssen ist, dessen Eingang mit einem auf Nullpotential liegenden Schaltungspunkt verbunden ist. Das Nullpotential ist das Bezugspotential für das Meßsignal und ist gleich dem internen Massepotential de-s Meßgerätes. Es ist im all- gemeinen vom ErdpotentinJ Erersobieden lsnd kann si Abg4eAeibdieses verändern, z. B. im Falle eines dem Meßsignal überlagerten Gleichtaktsignals.According to the invention this object is achieved in that the protective screen connected to the output of an impedance converter with low output resistance is whose input is connected to a circuit point lying at zero potential is. The zero potential is the reference potential for the measurement signal and is the same the internal ground potential of the measuring device. It is in all- mean From the earth potential he can change this, e. B. in the case a common mode signal superimposed on the measurement signal.
Anhand der Figur 2, in der das Schaltbild eines Ausführungsbeispiels der Erfindung dargestellt ist, werden im folgenden die Erfindung sowie weitere Vorteile und Ergänzungen näher beschrieben und erläutert.Using FIG. 2, in which the circuit diagram of an exemplary embodiment The invention is illustrated, the invention and other advantages are hereinafter and additions are described and explained in more detail.
Mit RI, R2, R3 und R4 sind, wie in Figur 1, die Widerstände einer Meßbrücke bezeichnet, die aus der Wechselspannungsquelle UB gespeist ist. Die an der Brückendiagonale 1, 2 auftretende Spannung wird vom Verstärker V1 verstärkt und im Anzeigegerät AZ analog oder digital angezeigt. Der "heiße Schaltungspunkt 1 der Brückenschaltung ist wieder über die Leitung HL mit dem einen Eingang des Verstärkers V1 verbunden, während der kalte" Schaltungspunkt 2 über die erste Abschirmung LL an den zweiten, auf Nullpotential liegenden Eingang des Verstärkers V1 angeschlossen ist. An diesem Schaltungspunkt 2 liegt ferner der nichtinvertierende Eingang 3 eines Verstärkers V2, dessen Ausgang mit dem invertierenden Eingang 4 verbunden ist, so daß er bei hoher Eingangsimpedanz einen niedrigen Ausgangswiderstand hat. An seinen Ausgang ist über die Schutzschirmleitung GL der Schutzschirm GS des Meßgerätes angeschlossen. Die Versorgungsspannung des Verstärkers V2 ist zweckmäßig symmetrisch zum Erdpotential, damit beide Polaritäten des Nullpotentials verarbeitet werden können. Im Gegensatz zur Anordnung nach Figur 1 liegt die Streukapazität CGE zwischen der Schutzschirmleitung GL und Erde nic}tunmittelbar parallel zum Widerstand R4, sondern lediglich die große Eingang impedanz des Verstärkers V2, so daß die Brückenschaltung nicht belastet ist, und zwar auch dann, wenn der Widerstand R4 keinen hohen Widerstandswert hat. Da der Verstärkungsgrad des Verstärkers V2 Eins ist, wird der Schutzschirm GS und die Schutzschirmleitung GL auf demselben Potential wie die Leitung LL gehalten.With RI, R2, R3 and R4, as in Figure 1, the resistors are one Measuring bridge referred to, which is fed from the AC voltage source UB. The on The voltage occurring on the bridge diagonal 1, 2 is amplified by the amplifier V1 and displayed in analogue or digital format in the display device AZ. The "hot knot 1 of the bridge circuit is again via the line HL with one input of the Amplifier V1 connected while the cold "node 2 via the first shield LL is connected to the second input of the amplifier V1, which is at zero potential is. At this circuit point 2, the non-inverting input 3 is also located Amplifier V2, the output of which is connected to the inverting input 4, see above that it has a low output resistance when the input impedance is high. On his The output is connected to the protective shield GS of the measuring device via the protective shield line GL. The supply voltage of the amplifier V2 is expediently symmetrical to the earth potential, so that both polarities of the zero potential can be processed. In contrast for the arrangement according to FIG. 1, the stray capacitance CGE lies between the protective shield line GL and earth do not directly parallel the resistor R4, but only the large one Input impedance of the amplifier V2, so that the bridge circuit is not loaded even if the resistor R4 does not have a high resistance value. Since the gain of the amplifier V2 is one, the protective screen GS and the protective shield line GL is kept at the same potential as the line LL.
Soll auch bei hohen Frequenzen der an der Brückendiagonalen 1, 2 auftretenden Gleichtaktspannung kein Potentialunterschied auf den Leitungen LL und GL auftreten, muß der Verstärker V2 einen Leistungsausgang haben, damit die Streukapazität CGE mit kleiner Zeitkonstante umgeladen wird und keine Begrenzung in der Amplitude oder eine Phasendrehung auftreten kann. Der Verstärke-r V2 muß einen Amplitudenbeielc;i verarbsiten können, der mindestens gleich der an der Brückendiagonale 1, 2 auftretenden Gleichtaktspannung bzw. mindestens gleich der zulässigen Gleichtakt-Eingangsspannung des Verstärkers V1 ist.Should also occur at high frequencies on the bridge diagonals 1, 2 Common mode voltage no potential difference occurs on lines LL and GL, the amplifier V2 must have a power output so that the stray capacitance CGE is reloaded with a small time constant and no limitation in amplitude or a phase shift can occur. The amplifier V2 must have one Amplitudebeielc; i can process that is at least equal to that on the bridge diagonal 1, 2 occurring common-mode voltage or at least equal to the permissible common-mode input voltage of the amplifier V1.
In der Anordnung nach Figur 2 sind im Vergleich zur Anordnung nach Figur 1 die auf den Verstärker V1 gelangenden, von äußeren Störspannungsquellen verursachten Störspannungen verringert, da die in den Schutzschirm induzierten Störspannungen nicht über den Schaltungspunkt 2 der Brückenschaltung auf den Eingang des Verstärkers V1 gelangen können, sondern vom niederohmigen Ausgang des Verstärkers V2 kurzgeschlossen sind.In the arrangement according to FIG. 2, compared to the arrangement according to FIG. 1 shows the external interference voltage sources reaching the amplifier V1 caused interference voltages is reduced, since the interference voltages induced in the protective screen not via node 2 of the bridge circuit to the input of the amplifier V1 can get, but short-circuited from the low-resistance output of the amplifier V2 are.
Der Verstärker V2 kann Bestandteil eines Voltmeters, z. B. eines Digital-Voltmeters in Schutzschirmtechnik sein. Er ist dann fest in diesem Voltmeter eingebaut und von außen nicht zugänglich. Es ist aber auch möglich, ihn als eigenes Gerät aufzubauen und in Zusammenhang mit jedem beliebigen Voltmeter oder anderen Geräten zu verwenden, die für Schutzschirmtechnik ausgerüstet sind. Der Schutzschirm dieser Geräte darf nicht mit anderen Spannungsquellen oder mit Erde verbunden sein, und es muß ein Anschluß zur Verfügung stehen, mit dem es an den Ausgang des Verstärkers angeschlossen werden kann.The amplifier V2 can be part of a voltmeter, e.g. B. a digital voltmeter be in protective shield technology. It is then permanently built into this voltmeter and not accessible from the outside. But it is also possible to set it up as a separate device and to be used in conjunction with any voltmeter or other device, that are equipped for protective shield technology. The protective shield of these devices may not be connected to any other voltage source or to earth, and it must be a Connector are available with which it is connected to the output of the amplifier can be.
Im Ausführungsbeispiel ist das Meßobjekt eine Widerstandsbrücke.In the exemplary embodiment, the device under test is a resistance bridge.
Die Erfindung ist auch dann mit Vorteil einsetzbar, wenn das Meßobjekt ein Potentiometer oder ein anderer Strom- oder Spannungsgeber ist, dessen Ausgangsimpedanz nicht sehr klein im Vergleich zur Impedanz der Streukapazität CGE ist.The invention can also be used to advantage when the test object is a potentiometer or other current or voltage transmitter whose output impedance is not very small compared to the impedance of the stray capacitance CGE.
4 Patentansprüche 2 Figuren L e e r s e i t e4 claims 2 figures L e r s e i t e
Claims (4)
Priority Applications (2)
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DE19762643460 DE2643460C3 (en) | 1976-09-27 | 1976-09-27 | Circuit arrangement for measuring currents or voltages |
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Applications Claiming Priority (1)
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DE19762643460 DE2643460C3 (en) | 1976-09-27 | 1976-09-27 | Circuit arrangement for measuring currents or voltages |
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DE2643460B2 DE2643460B2 (en) | 1978-11-16 |
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Family Applications (1)
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Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS5739358A (en) * | 1980-08-21 | 1982-03-04 | Toshiba Corp | Electric current measuring device |
-
1976
- 1976-09-27 DE DE19762643460 patent/DE2643460C3/en not_active Expired
-
1977
- 1977-09-27 JP JP11601477A patent/JPS5342863A/en active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPS5342863A (en) | 1978-04-18 |
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