DE2721371A1 - PROCESS FOR REDUCING LOSSES AND IMPROVING THE TRANSMISSION BEHAVIOR ON MEASURED VALUE TRANSMITTERS AND DEVICE FOR PERFORMING THE PROCESS - Google Patents

PROCESS FOR REDUCING LOSSES AND IMPROVING THE TRANSMISSION BEHAVIOR ON MEASURED VALUE TRANSMITTERS AND DEVICE FOR PERFORMING THE PROCESS

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Description

Verfahren zur Reduktion von Verlusten und Verbesserung des Ubertragungsverhaltens an Meßwertübertragern sowie Vorrichtung zur Durchführung des VerfahrensProcess for reducing losses and improving transmission behavior on measured value transmitters and device for carrying out the method

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduktion von Verlusten und Verbesserung des Übertragungsverhaltens an Meßwertübertragern für potentialgetrennte Meßwertübertragung statischer elektrischer Signale, mit transformatorischen Übertragungsmitteln und mit Zerhackermitteln, die so geschaltet sind, daß im Schaltrhythmus der Zerhackermittel ein Feldfluß wechselnder Polarität in den Übertragungsmitteln entsteht sowie eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens, wobei die übertragungsmittel mindestens einen Transformator umfassen, welcher eine mit Zwischenabgriff versehene Primär-The present invention relates to a method for reducing losses and improving the transmission behavior Measured value transmitters for isolated measured value transmission of static electrical signals, with transformer transmission means and with chopping means which are connected in such a way that a field flux occurs in the switching rhythm of the chopping means alternating polarity in the transmission means and a device for carrying out the method, wherein the transmission means comprise at least one transformer, which is provided with an intermediate tap primary

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wicklung aufweist, und wobei die Zerhackermittel zur Schliessung resp. Oeffnung der Stromkreise vom Zwischenabgriff über jeweils einen Teil der Primärwicklung ausgebildet sind.has winding, and wherein the chopper means for closing, respectively. Opening of the circuits from the intermediate tap are formed over each part of the primary winding.

Bekannterweise bieten sich für die Potentialtrennung bei Messwertübertragern grundsätzlich transformatorische oder optoelektrische Uebertragungsmittel an. Die Verwendung von optoelektrischen Uebertragungsmitteln bedingt, dass Vorverstärker und Offset-Schaltungsmittel vorgesehen werden müssen, um einerseits eine genügende Auflösung, insbesondere bei kleinen zu übertragenden Messwerten sicherzustellen, und um anderseits einen möglichst linearen Kennlinienbereich der optoelektrischen Uebertragungsmittel ausnützen zu können. Um auch im Langzeitverh^lten eine genügende Stabilität des Null-Punktes und der Linearität zu gewährleisten , muss bei der Auslegung und der Auswahl oben erwähnter zusätzlicher Schaltmittel ein grosser Aufwand betrieben werden.As is known, transformer-based ones are generally available for potential separation in measured value transmitters or opto-electrical transmission means. The usage of opto-electrical transmission means that preamplifier and offset circuit means must be provided in order, on the one hand, to achieve sufficient resolution, especially in the case of small ones to be transmitted To ensure measured values and, on the other hand, the most linear possible characteristic curve range of the optoelectrical To be able to use transmission means. To ensure sufficient stability of the zero point even in the long term and to ensure linearity, must be added when designing and selecting the above-mentioned additional Switching means are operated at a great expense.

Zur Umgehung der oben erwähnten Schwierigkeiten mit optoelektrischen Uebertragunysmitteln werden herkömmlicherweise transformatorische Mittel eingesetzt.To circumvent the above mentioned difficulties with optoelectrical Transmission means are conventionally used transforming means.

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Zu diesem Zweck wird ein dem Messwert, sei dies nun eine Spannung oder ein Strom, proportionaler Strom dem Mittelabgriff einer symmetrischen Transformator-Primärwicklung zugeführt und der Stromkreis durch Zerhackermittel abwechselnd über die eine oder andere Hälfte besagter Transformatorwicklung geschlossen. In der Transformator-Sekundärwicklung wird hierdurch eine gleichspannungsfreie Wechselspannung und damit, lastabhängig, ein Strom induziert, welcher nachfolgend einer Gleichrichtung und Glättung unterzogen wird.For this purpose, a current proportional to the measured value, be it a voltage or a current, is used Center tap of a symmetrical transformer primary winding and the circuit through chopper means alternately closed over one or the other half of said transformer winding. In the transformer secondary winding This induces a DC voltage-free AC voltage and thus, depending on the load, a current, which is then subjected to rectification and smoothing.

Ueblicherweise werden als Zerhacker mindestens ein Schalterpaar vorgesehen, welches komplementär die 5tromrückführungen schliesst und öffnet.Usually at least one pair of switches is used as a chopper provided, which is complementary to the 5current returns closes and opens.

Wie im weiteren erläutert werden wird, bewirkt die abrupte Stromumschaltung relativ grosse Verluste, was zu einer Reduktion des Wirkungsgrades solcher Uebertrager und zugleich, bedingt durch transiente Wechselwirkungen im Transformator, auch zu grösseren Uebertragungsfehlern führt.As will be explained below, the abrupt current switching causes relatively large losses, which leads to a Reduction of the efficiency of such transformers and at the same time, due to transient interactions in the transformer, also leads to major transmission errors.

Die vorliegende Erfindung bezweckt die obgenannten Nachteile zu beheben. Zu diesem Zweck zeichnet sie sich dadurch aus, dass man mit den Zerhackermitteln den Induktions-The present invention aims to remedy the above-mentioned disadvantages. To this end, it is characterized by it from the fact that the chopper means the induction

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Λ m m ^ .Λ m m ^.

fluss bewirkenden Strom durch die Uebertragungsmittel während einer vorgegebenen Zeitspanne unterbricht, jeweils vor der Polaritätsumschaltung des Induktionsflusses. interrupts the flow causing current through the transmission means for a predetermined period of time, in each case before the polarity changeover of the induction flux.

Die Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass den Zerhackermitteln Steuermittel zugeordnet sind, welche mindestens ein Steuersignal zur Ansteuerung der Zerhackermittel abgeben und zwar derart, dass letztere die entsprechenden Stromkreise je abwechselnd schliessen und öffnen, so dass jeweils nur einer geschlossen ist, und dass jeweils vor dem Schliessen eines der Stromkreise beide Stromkreise während vorgegebener Zeit unterbrochen sind.The device for carrying out the method is characterized in that the chopping means are control means are assigned, which emit at least one control signal for controlling the chopping means in such a way that that the latter alternately close and open the corresponding circuits, so that in each case only one is closed, and that before closing one of the circuits, both circuits during predetermined Time are interrupted.

Bekannterweise bieten sich zwei Möglichkeiten an, die Zerhacker- und Steuermittel zu speisen. Wird eine Fremdspeisung vorgesehen, so erhöht sich dadurch der Schaltungsaufwand für solche Messwertübertrager ganzAs is known, there are two ways of feeding the chopping and control means. Will be a External feed is provided, the circuit complexity for such measured value transmitters is thereby increased completely

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wesentlich, indem zusätzliche Speiseeinheiten vorgesehen werden müssen. Werden die Zerhacker- und Steuermittel mit Eigenspeisung betrieben, so ergeben sich, insbesondere wenn der Messwertübertrager zur Stromübertragung und nicht zur Spannungsübertragung verwendet werden, d. h. praktisch eine Stromquelle ausgemessen werden soll, Schwierigkeiten, indem der Stromeigenverbrauch der Zerhackereinheit den Messstrom verfälscht. essential in that additional feed units must be provided. Become the chopper and control means operated with self-supply, this is the case, especially when the measured value transmitter is used for power transmission and are not used for voltage transmission, d. H. practically measured a power source should be, difficulties in that the current consumption of the chopper unit falsifies the measurement current.

Da ein Teil des Messstromes für die Eigenspeisung abgezweigt wird, wirken die transformatorischen Mittel einerseits und die Zerhacker- und Steuermittel anderseits, als Stromteiler, dessen Teilverhältnis selbstverständlich von der Belastung des Messwertübertragers abhängig ist. Daraus ist ersichtlich, dass bei Messwertübertragern für Ströme die vom Stromeigenverbrauch bedingten Fehler lastabhängig sind. Aus diesem Grund werden Messwertübertrager üblicherweise zur Spannungsübertragung und nicht zur Stromübertragung verwendet, obwohl ein namhaftes Bedürfnis für letztgenannte Ver wendungen besteht.Since part of the measuring current is branched off for the self-supply, the transformer means on the one hand and the chopper and control means on the other hand act as a current divider, the ratio of which is of course dependent on the load on the measured value transmitter. It can be seen from this that in the case of measured value transmitters for currents, the errors caused by the internal consumption of the current are load-dependent. For this reason, measured value transmitters are usually used for voltage transmission and not for current transmission, although there is a notable need for the latter uses .

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Die vorliegende Erfindung bezweckt nun zusätzlich eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens an Messwertübertragern für Gleichstrom vorzuschlagen, wobei die Zerhacker- und Steuermittel vom zu übertragenden Signal eigengespiesen sind, welche die obgenannten Nachteile nur noch in äusserst reduziertem Umfange aufweist. Zu diesem Zwecke zeichnet sie sich dadurch aus, dass für die Speisung Stromquellen vorgesehen sind.The present invention now also aims at a device for carrying out the method on measured value transmitters for direct current, the chopper and control means from the signal to be transmitted are self-fed, which only has the above-mentioned disadvantages to an extremely reduced extent. to For this purpose, it is characterized by the fact that current sources are provided for the supply.

Dadurch wird sichergestellt, dass der Eigenstromverbrauch nicht mehr lastabhängig wird und der verbleibende Messfehler ohne v/eiteres, beispielsweise durch Eichung, berücksichtigt werden kann.This ensures that the internal power consumption is no longer dependent on the load and the remaining measurement error can be taken into account without further details, for example by calibration.

Die Erfindung wird anschliessend beispielsweise anhand von Figuren erläutert.The invention will then be explained using figures, for example.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 ein Funktionsblockdiagramm eines Messwertübertragers bekannter Ausführung,1 shows a function block diagram of a measured value transmitter of known design,

Fig. 2 schematisiert die zeitlichen Verläufe des dem Transformator zugeführten Stromes und dessenFig. 2 schematically shows the timing of the current supplied to the transformer and its

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Aufteilung in beide Primärwicklungsteile sowie des resultierenden Transformator-Feldverlaufes, in einem Messwertübertrager gemäss Fig. 1,Division into both primary winding parts and the resulting transformer field profile, in a measured value transmitter according to FIG. 1,

Fig. 3 schematisiert die anzustrebenden zeitlichen Verläufe der Ströme in beiden Primärwicklungsteilen und des daraus resultierenden Feldverlaufs sowie des Verlaufs des dem Transformator zugeführten Stromes,Fig. 3 schematically shows the desired time courses of the currents in both primary winding parts and the resulting field course as well as the course of the current supplied to the transformer,

Fig. 4 ein Funktionsblockdiagramm einer Zerhackereinheit zur Erlangung von Strom-/Feld-Verläufen gemäss Fig. 3,4 shows a functional block diagram of a chopper unit for obtaining current / field profiles according to Fig. 3,

Fig. 5 schematisch den zeitlichen Verlauf der Zerhacker-Steuersignale und des resultierenden Transformator-Stromverlaufs bei einer Zerhackereinheit gemäss Fig. 4,5 schematically shows the time profile of the chopper control signals and the resulting transformer current profile in a chopper unit according to Fig. 4,

Fig. 6 eine Realisationsmöglichkeit einer Zerhackereinheit unter Benützung eines herkömmlichen Multivibrators,6 shows a possibility of realizing a chopper unit using a conventional one Multivibrators,

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λλλλ

Fig. 7 eine bevorzugte Ausführungsform der Zerhackereinheit gemäss Fig. 4 für eigengespiesene Messwertübertrager für Gleichströme,7 shows a preferred embodiment of the chopper unit according to FIG. 4 for self-fed measured value transmitters for direct currents,

Fig. 8 schematisch eine weitere Schalteranordnung zum Erhalt von Stromverläufen gemäss Fig. 3,FIG. 8 schematically a further switch arrangement for obtaining current curves according to FIG. 3,

Fig. 9 eine digitale Ausführungsform einer Steuereinheit für die Zerhackerschalter,9 shows a digital embodiment of a control unit for the chopper switches,

Fig. 10 eine mögliche, zeitliche Impulsfolge eines als Steuereinheit für die Zerhackerschalter verwendbaren Oszillators.10 shows a possible, temporal pulse sequence as a control unit for the chopper switch usable oscillator.

In Fig. 1 ist das Blockschaltbild eines herkömmlichen Messwertübertragers für Gleichstrom oder Gleichspannung aufgezeigt. Der Messwertübertrager- ist über zwei Eingangsleitungen 1 und 3, idealisiert, entweder einer Spannungsoder Stromquelle 5 zugeschaltet. Die erste Eingangsleitung 1 ist einem Mittelabgriff 7 einer symmetrischen Transformator-Primärwicklung 9, mit Wicklungshälften 9a und 9b, zugeführt, welch letztere ihrerseits über Zerhackerschalter S resp. S mit der Rückführleitung 3 verbunden a D 1 shows the block diagram of a conventional measured value transmitter for direct current or direct voltage. The measured value transmitter is connected to either a voltage or a current source 5 via two input lines 1 and 3, idealized. The first input line 1 is fed to a center tap 7 of a symmetrical transformer primary winding 9, with winding halves 9a and 9b, the latter in turn via chopper switch S, respectively. S connected to the return line 3 a D

sind. Die Zerhackerschalter S und S. sind Teil einerare. The chopper switches S and S. are part of one

a baway

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Zerhackereinheit 11, welche zudem eine Steuereinheit 13 zur Ansteuerung der Zerhackerschalter umfasst. Die Zerhackereinheit 11 kann über eine Speiseleitung 15 fremdgespiesen, oder, wie dies mit der gestrichelten Leitung 17 angedeutet ist, eigengespiesen sein. Den Eingangsleitungen 1 und 3 wird ein dem zu übertragenden Messwert proportionaler Strom I zugeführt. Die beiden Zerhackerschalter S und S,Chopping unit 11, which also has a control unit 13 for controlling the chopper switch includes. The chopper unit 11 can be externally fed via a feed line 15, or, as indicated by the dashed line 17, be self-powered. The input lines 1 and 3, a current I proportional to the measured value to be transmitted is fed. The two chopper switches S and S,

a οa ο

werden durch die Steuereinheit 13 komplementär angesteuert, so dass ununterbrochen der Strom I abwechselnd durch je eine der Mmärwicklungshälf ten 9a oder 9b zur Rückführleitung 3 fliesst. Dadurch wird in einer Transformator-Sekundärwicklung 19 eine Wechselspannung induziert, welche einer Gleichrichtereinheit 21 zugeführt und anschliessend in einem Tiefpass 23 geglättet, einen der Belastung entsprechenden Ausgangs-Gleichstrom I ergibt.are controlled complementarily by the control unit 13, so that uninterrupted the current I alternately through one of the Mmärwicklungshälf th 9a or 9b to the return line 3 flows. As a result, an alternating voltage is induced in a transformer secondary winding 19, which a rectifier unit 21 and then smoothed in a low pass 23, one of the load corresponding output direct current I.

Ohne vorerst auf die Verwendbarkeit dieses Messwertübertragers für Strom- oder Spannungsmesswerte einzugehen, soll anhand von Fig. 2 der grundsätzliche Verlauf der Strom- und Feldgrössen beleuchtet werden.Without first going into the usability of this measured value transmitter for current or voltage measured values, The basic course of the current and field variables is to be illuminated with reference to FIG. 2.

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Als komplementäre Schalter bieten sich herkömmlicherweise astabile Multivibratoren an, deren Schalttransistoren mit mehr oder weniger steilen Schaltflanken schalten, wobei ein Schalter entweder geschlossen oder geöffnet ist, der andere dazu komplementär.As a complementary switch, astable multivibrators are conventionally available Switching transistors switch with more or less steep switching edges, with a switch either is closed or open, the other complementary to it.

Seien die beiden Zerhackerschalter S und S, von Fig.Let the two chopper switches S and S, from Fig.

abaway

beispielsweise Schalttransistoren, so werden, bei komplementärer Ein/Aus-Ansteuerung, durch die entsprechenden Wicklungshaiften der Transformator-Primärwicklung abwechselnd Ströme I, und I? fliessen. Dabei sollen in Fig. 2 die stark vergrösserten Schaltzeiten, die Transistor-Schaltzeiten verdeutlichen, welche mit der induktiven Belastung durch die Transformatorwicklungen, über die Eigenschaltzeiten der Transistoren hinaus verlängert werden.For example, switching transistors, with complementary on / off control, alternating currents I and I ? flow. In this case, the greatly increased switching times in FIG. 2 are intended to illustrate the transistor switching times which, with the inductive load from the transformer windings, are extended beyond the intrinsic switching times of the transistors.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, wird somit beispielsweise der Zerhackerschalter S bereits mehr oder wenigerAs can be seen from FIG. 2, the chopper switch S is already more or less, for example

leitend geschaltet, bevor der Zerhackerschalter S sperrend geschaltet ist und umgekehrt. Durch das Leitendwerden des einen Schalters und Sperrendwerdenswitched on before the chopper switch S is switched off and vice versa. By the One switch becomes conductive and blocked

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des anderen Schalters im gleichen Umschaltzeitraum T entsteht im Transformator ein sich rasch änderndes Feld H. Bekannterweise bewirkt dies entsprechend der Steilheit eine relativ grosse induzierte Spannung. Diese ist selbstverständlich lastabhängig und führt zu einem verhältnismässig grossen Magnetisierungsstrom im Transformator, welcher seinerseits Messfehler hervorruft. Unter diesem Aspekc ist es anzustreben, die induzierte Spannung als solche möglichst zu verringern, da sie, insbesondere bei der Verwendung des Messwertübertragers für Spannungsübertragung, nur geringfügig durch die Belastung verringert werden kann. Bei der Verwendung zur Uebertragung von Strömen kann die induzierte Spannung weitgehend durch niederohmige Belastung verringert werden, wobei trotzdem anzustreben ist, sie von vornherein möglichst klein zu halten.of the other switch in the same switching period T, a rapidly changing field H is created in the transformer. As is known, this causes a relatively large induced voltage, depending on the steepness. This is depends of course on the load and leads to a relatively large magnetizing current in the Transformer, which in turn causes measurement errors. Under this aspect it is to be striven for to reduce induced voltage as such as possible because it, especially when using the transmitter for voltage transmission, can only be reduced slightly by the load. In the The induced voltage can largely be used for the transmission of currents by low-resistance load can be reduced, although the aim should nevertheless be to keep them as small as possible from the outset.

In Fig. 3 ist dargestellt, wie die induzierte Spannung reduziert werden kann, wobei zugleich eine zusätzliche Verlustverringerung bewirkt wird.In Fig. 3 it is shown how the induced voltage can be reduced, at the same time an additional Loss reduction is effected.

Wird der eine Schalter erst eine Zeitspanne Z If one switch is only used for a period of time Z

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später leitend geschaltet als der andere Schalter sperrend geschaltet wurde, so ergeben sich Stromverläufe durch die beiden Hälften 9a und 9b der Primärwicklung 9 entsprechend den Strömen I1, und I , von Fig. 3. Dadurch, dass die Abschalttransiente eines Schalters von der Einschalttransientendes anderen Schalters zeitlich getrennt ist, ergibt sich eine wesentlich verringerte Steilheit der Feldveränderung im Transformator. Dadurch wird die induzierte Spannung, theoretisch um den Faktor zwei, gegenüber der aus den Verlaufen von Fig. 2 resultierenden, verringert, wodurch die durch den Magnetisierungsstrom hervorgerufenen Uebertragungsfehler des Messwertübertragers stark reduziert werden.later switched on than the other switch was switched off, so there are current curves through the two halves 9a and 9b of the primary winding 9 corresponding to the currents I 1 , and I, of Fig. 3 Switch is separated in time, there is a significantly reduced steepness of the field change in the transformer. This reduces the induced voltage, theoretically by a factor of two, compared to that resulting from the curves in FIG. 2, whereby the transmission errors of the measured value transmitter caused by the magnetizing current are greatly reduced.

Da während den Totzeitspannen C weder der eine noch der andere der Schalter S und S, leitend geschaltetSince neither the one nor the other of the switches S and S are switched on during the dead time periods C

ab ^from ^

ist, wird der dem Messsignal proportionale Strom I während dieser Zeit C ebenfalls unterbrochen. Während in Fig. 2 idealisiert, ein konstanter Gleichstrom I dem Mittelabgriff 7 zugeführt wird, sinkt dieser Strom I1 in Fig. 3, während den Totzeiten auf Null ab. Daraus ist ersichtlich, dass sowohl die dem Uebertrager zugeführte Leistung, wie auch die Verlustleistung, durch is, the current I proportional to the measurement signal is also interrupted during this time C. During idealized in Fig. 2, a constant DC current I is supplied to the center tap 7, this current I 1 falls in Fig. 3, during the dead times * »to zero. It can be seen from this that both the power supplied to the transformer and the power loss through

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die vorgenannten Massnahmen bedingt, absinken. Gesamthaft betrachtet, ergibt sich ein wesentlich verbesserter Wirkungsgrad des Uebertragers, nebst einer massgeblichen Verringerung der Uebertragungsfehler.the aforementioned measures will decrease. Overall considered, there is a significantly improved efficiency of the transformer, in addition to a significant one Reduction of transmission errors.

In Fig. 4 ist beispielsweise ein Funktionsblockdiagramm
einer Schaltung dargestellt, die sich dazu eignet, Schaltfunktionen zur Erlangung der in Fig. 3 aufgezeigten Stromverläufe zu realisieren. Werden komplementäre Ausgangssignale, entsprechend Rechtecksimpulsen, eines Oszillators 25 z. B. eines Multivibrators je in Integrationseinheiten
27 aufintegriert und die so aufintegrierten Signale je einer schwellwert-empfindlichen Einheit 9 als Eingangssignale u. resp. u_ zugeführt, welche dann ein Ausgangssignal abgibt, wenn ihr Eingangssignal einen, vorzugsweise beiden Schwellwerteinheiten 29 gleich vorgegebenen Schwellwert S erreicht, und wird ihr Ausgangssignal a resp. b dazu verwendet, die
For example, FIG. 4 is a functional block diagram
a circuit which is suitable for realizing switching functions for obtaining the current curves shown in FIG. 3. If complementary output signals, corresponding to square-wave pulses, of an oscillator 25 z. B. a multivibrator each in integration units
27 and the so integrated signals each to a threshold-sensitive unit 9 as input signals and respectively. u_, which then emits an output signal when its input signal reaches one, preferably two threshold value units 29, the same predetermined threshold value S, and its output signal a resp. b used the

Zerhackerschalter S und S, anzusteuern, so wird der Strom-Chopper switches S and S, so the current

a Da D

verlauf durch die entsprechenden Transformator-Primärwicklungshälften den angestrebten Verlauf annehmen.runs through the corresponding transformer primary winding halves accept the desired course.

In Fig. 5 sind die beiden aufintegrierten komplementären
Ausgangssignale als Impulszüge mit rampenförmigen Im-
In Fig. 5, the two are integrated complementary
Output signals as pulse trains with ramp-shaped im-

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pulsen u. und u aufgezeigt. Diese beiden Signale werden den schwellwert-empfindlichen Einheiten 29 zugeführt. Somit entstehen als Steuersignale für die entsprechenden Zerhackerschalter die in Fig. 5 idealisiert aufgezeigten Schaltsignale a resp. b. Zwischen den Transienten der Zerhackerschalter ergibt sich eine Totzeit U , wodurch, wie in Fig. 5 gezeigt, auch der Transformatoreingangsstrom I1 zerhackt wird.pulses u. and u shown. These two signals are fed to the threshold-sensitive units 29. Thus, as control signals for the corresponding chopper switch, the switching signals a and, respectively, shown idealized in FIG. b. A dead time U results between the transients of the chopper switches, as a result of which, as shown in FIG. 5, the transformer input current I 1 is also chopped up.

Bei der beschriebenen Stromzerhackung mit Totzeit muss vermieden werden, dass die Messstromzerhackung auf die auszumessende Quelle 5 (Fig. 1) rückwirkt. Dies wird, wie in Fig. 1 gestrichelt dargestellt, durch ein Tiefpassglied 31 erreicht. 1st dieses Tiefpassglied 31 schon bei komplementär betriebenen Zerhackerschaltern ohne Totzeit vorzugsweise vorzusehen, so ist es jetzt, wenn zwischen den Schalttransienten Totzeiten ι- vorgesehen sind, absolut notwendig.With the described current chopping with dead time, must it can be avoided that the measuring current chopping affects the source 5 to be measured (FIG. 1). This will, as shown in dashed lines in FIG. 1, achieved by a low-pass element 31. Is this low-pass element 31 already preferably to be provided with complementary operated chopper switches without dead time, so it is now when between the switching transients dead times ι- are provided, absolutely necessary.

Fig. 6 stellt eine erste Realisationsmöglichkeit des Blockschaltbildes von Fig. 4 dar. Dabei sind die Teile, welche denjenigen von Fig. 1 entsprechen, mit denFIG. 6 shows a first possible implementation of the block diagram of FIG. which correspond to those of Fig. 1, with the

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gleichen Bezugszeichen versehen.provided with the same reference numerals.

Als Steuereinheit 13 resp. Oszillator 25 für die Zerhackerschalter S und S, ist ein astabiler Multi-As a control unit 13, respectively. Oscillator 25 for the chopper switches S and S, is an astable multi

a baway

vibrator 30 vorgesehen, in der üblichen Grundschaltung dargestellt. Auf seine Funktionsweise soll nicht näher eingegangen werden, da es sich dabei um eine allgemein bekannte Schaltung handelt. Der Multivibrator 30 ist zwischen die Rückführleitung 3 und die Speiseleitung geschaltet, wobei, wie dies analog zu Fig. 1 ebenfalls gestrichelt angedeutet ist, auch eine Eigenspeisung über die Leitung 17 vorgesehen sein kann, was allerdings , ohne weitere Massnahmen, die Genauigkeit der Uebertragung beeinträchtigen kann.vibrator 30 provided, shown in the usual basic circuit. No further details should be given on how it works should be discussed, since this is a well-known circuit. The multivibrator 30 is connected between the return line 3 and the feed line, wherein, as is analogous to FIG. 1, too is indicated by dashed lines, a self-feed via the line 17 can also be provided, which, however can affect the accuracy of the transmission without further measures.

Bekannterweise weisen die Kollektorströme I der MultivibratortransistorenTR 1 und TR 2 relativ gut rechteckförmige, komplementäre Verläufe auf. Bei herkömmlichen Messwertübertragern konnten deshalb besagte Schalttransistoren des Multivibrators 30 direkt als Zerhackerschalter verwendet werden. Zur Erlangung der in Fig. 3 aufgezeigten Stromverläufe durch die Transformator-Primärwicklung 9, kann die Tatsache ausgenützt werden, dass sich die Kollektor-EmitterspannungAs is known, the collector currents I of the multivibrator transistors TR 1 and TR 2 are relatively good rectangular, complementary courses. In the case of conventional measured value transmitters, it was therefore possible to say Switching transistors of the multivibrator 30 can be used directly as a chopper switch. To obtain the In Fig. 3 shown current curves through the transformer primary winding 9, the fact can be exploited be that the collector-emitter voltage

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der Transistoren TR 1 und TR 2, beim Sperrendschalten dieser Elemente, nicht abrupt verändert, sonderndass ihre Anstiegszeit durch den Umladeprozess des Kondensators C über den entsprechenden Kollektorwiderstand R gegeben ist. Wird ein solcher Multivibrator in herkömmlichen Schaltungen verwendet, so wird man bestrebt sein, den Ko.llektorwiderstand R möglichst niederohmig zu wählen, um die Spannungsschaltsteilheit zu verbessern.of the transistors TR 1 and TR 2, when these elements are turned off, are not changed abruptly, but that their rise time due to the charge reversal process of the capacitor C via the corresponding collector resistance R is given. If such a multivibrator is used in conventional circuits, one will strive to choose the capacitor resistor R as low as possible in order to reduce the voltage gradient to improve.

Gemäss Fig. 4 wird jedoch angestrebt, möglichst mit wenig zusätzlichen Schaltelementen ein Impuls mit rampenähnlichen Anstiegsflanken zu erzeugen, entsprechend u, oder u Zu diesem Zweck wird der Kollektorwiderstand R wesentlich hochohmiger gewählt, so dass die Kollektor-Emitterspannung des jeweils sperrend schaltenden Transistors nur langsam ansteigt. Die daraus resultierenden Kollektor-Emitterspannungen der Multivibratortransistoren TR 1 und TR 2 werden dazu ver wendet, die in Fig. 6 mit Transistoren TR 3 und TR 4 beispielsweise realisierten Zerhackerschalter S resp. According to FIG. 4, however, is aimed to produce as with little additional switching elements, a pulse having ramp-like rising edges, according to u, or u For this purpose, the collector resistance R substantially higher impedance is chosen so that the collector-emitter voltage of each blocking switching transistor slowly increases. The resulting collector-emitter voltages of the multi vibratortransistors TR 1 and TR 2 are used to ver, the chopper switch S and TR 4 realized for example with transistors TR 3 and TR 4, respectively.

S. anzusteuern. Zu diesem Zweck ist der Kollektor bS. to control. For this purpose the collector b

beider Transistoren TR 1 und TR 2 mit der Basis eines der Zerhackertransistoren TR 3 und TR 4 verbunden. Both transistors TR 1 and TR 2 are connected to the base of one of the chopper transistors TR 3 and TR 4.

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Besagte Kollektoren sind weiter mit den entsprechenden Endabgriffen der Transformator-Primärwicklung 9, die Emitter je über einen Emitterwiderstand R mit der Rückführleitung 3 verbunden. Durch die Strom-Spannungsgegenkopplung der Zerhackertransistoren TR 3 resp. TR 4 über die Emitterwiderstände R_ wird bewirkt, dass ihreSaid collectors are further with the corresponding end taps of the transformer primary winding 9, the Each emitter is connected to the return line 3 via an emitter resistor R. Due to the current-voltage negative feedback the chopper transistors TR 3, respectively. TR 4 across the emitter resistors R_ will cause their

Basis-Emitter-Steuerspannung, über die Flussspannung u_Base-emitter control voltage, via the forward voltage u_

steigen muss, bevor sie leitend geschaltet werden. Durch diese Gegenkopplung wird also praktisch die schwellwertempfindliche Einheit 29 realisiert, wobei der Schwellwert weitgehend durch das Mass der Gegenkopplung bestimmt ist.must rise before they are switched on. This negative feedback thus practically becomes the threshold-sensitive Unit 29 realized, the threshold value largely determined by the degree of negative feedback is.

Wenn bei der in Fig. 6 aufgezeigten Schaltung Schwierigkeiten bezüglich des Anschwingens des Multivibrators entstehen, kann an dessen Stelle eine Schaltung vorgesehen sein, in welcher beide Transistoren Arbeitspunkte im aktiven Bereich aufweisen und nicht in die Sättigung resp. in den Cut-Off-Bereich getrieben werden. Dies kann beispielsweise durch einen emittergekoppelten, astabilen Multivibrator realisiert werden.If difficulties arise with the circuit shown in FIG. 6 with regard to the oscillation of the multivibrator, can be provided in its place a circuit in which both transistors operating points in the have active area and not in the saturation resp. be driven into the cut-off area. this can be implemented, for example, by an emitter-coupled, astable multivibrator.

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An dieser Stelle muss festgehalten werden, dass die Idee, die Steuerspannung für die Zerhackerschalter S , S, an einem integrierenden Bauelement a DAt this point it must be noted that the idea is the control voltage for the chopper switch S, S, on an integrating component a D

eines herkömmlichen Multivibrators abzugreifen, an einer Vielzahl bekannter Multivibratorschaltungen realisiert werden kann.a conventional multivibrator to tap on a variety of known multivibrator circuits can be realized.

Wie oben erwähn', worden ist, ist es anzustreben, die Zerhackereinhoit eigengespiesen zu betreiben.As mentioned above, the aim is to achieve that Chopper to operate self-fed.

Wie aus Fig. 6 nun ersichtlich, ist dies bei der Verwendung herkömmlicher Multivibratoren dann ohne besondere Probleme möglich, wenn der Messwertübertrager zur Uebertragung von Spannungen verwendet wird. Wird der Messwertübertrager zur Uebertragung von Gleichströmen verwendet, so wird durch die Belastung des Messwertübertragers das Teilerverhältnis von Transformator- und Zerhnckereinheitsstrom verändert, so dass dadurch lastabhängige Fehler entstehen.As can now be seen from FIG. 6, this is possible without any particular problems when using conventional multivibrators if the measured value transmitter is used to transmit voltages . If the measured value transmitter is used to transmit direct currents, the load on the measured value transmitter changes the dividing ratio of the transformer and converter unit currents, so that load-dependent errors arise as a result.

In Fig. 7 ist eine Schaltung dargestellt, welche eine eigengespiosene Zerhnckereinheit an einem Messwertübertrager für Gleichstrom darstellt. Grundsätzlich unter- In FIG. 7 a circuit is shown which represents a self-spun chopper unit on a measured value transmitter for direct current. Basically,

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scheidet sich die in Fig. 7 vorzugsweise vorgeschlagene Schaltung von derjenigen in Fig. 6 darin, dass die Zerhackereinheit Über Stromquellen gespiesen wird, welche einen lastunabhängigen Strom erzeugen und somit sicherstellen, dass auch der zu messende Strom belastungsunabhängig wird. Auch in dieser Fig. sind die in Fig. verwendeten Positionszeichen für entsprechende Teile übernommen.The circuit preferably proposed in FIG. 7 differs from that in FIG. 6 in that the chopper unit is fed by power sources, which generate a load-independent current and thus ensure that the current to be measured is also load-independent will. In this figure, too, the position symbols used in the figure are for corresponding parts accepted.

Analog zu Fig. 1 ist eine erste Zuführleitung 1 für den zu übertragenden Gleichstrom I dem Mittelabgriff der symmetrischen Transformator-Primärwicklung 9 zugeführt. Dieser Strom I wird über die zwei Zerhackerschalter S und S. auf die Rückführleitung 3 ge-Analogous to FIG. 1, a first feed line 1 for the direct current I to be transmitted is the center tap the symmetrical transformer primary winding 9 is supplied. This current I is passed through the two chopper switches S and S. on the return line 3

el Del D

schaltet. Das Tiefpassglied 31 am Eingang des Messwertübertragers ist als 77*-Glied mit einem Längswiderstand R1 und zwei Querkondensatoren C- und C_ ausgebildet. Die Sekundärwicklung 19 des Transformators ist mit der Gleichrichtereinheit 21, mit zwei Dioden G. und G_ verbunden, welcher ein wiederum als I) -Glied ausgebildeter Tiefpass 23 nachgeschaltet ist, mit einem Längswiderstand R und zwei Querkondensatoren C3 und C4.switches. The low-pass element 31 at the input of the measured value transmitter is designed as a 77 * element with a series resistance R 1 and two shunt capacitors C- and C_. The secondary winding 19 of the transformer is connected to the rectifier unit 21 with two diodes G. and G_, which is followed by a low-pass filter 23, again designed as an I) element, with a series resistor R and two shunt capacitors C 3 and C 4 .

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Die Zerhacker-Steuereinheit 13 besteht aus einem astabilen Multivibrator, mit zwei Schalttransistoren T. und T . Ihre Emitter sind auf die Rückführleitung 3 geschaltet. Da die beiden Schalttransistoren T- und T_ symmetrisch beschaltet sind, wird im weiteren lediglich die Beschaltung von T beschrieben. Seine Basis-Emitterstrecke ist durch einen Kondensator C1. überbrückt. Die Basis ist weiter über einen KondensatorThe chopper control unit 13 consists of an astable multivibrator with two switching transistors T. and T. Their emitters are connected to the return line 3. Since the two switching transistors T- and T_ are connected symmetrically, only the connection of T is described below. Its base-emitter path is through a capacitor C 1 . bridged. The base is further through a capacitor

C mit dem Kollektor des zweiten Schalttransistors οC to the collector of the second switching transistor ο

T verbunden. In Analogie zur Kollektor-Stromzuführung über den Kollektorwiderstand R von Fig. 6, werden den Transistoren T1 und T_ die Kollektorströme über Stromquellen 41 resp. 42 zugeführt, welche ihren hochkonstanten Strom der Zuführleitung 1 entnehmen. Der Funktion der Umladewiderstände R von Fig. 6 etwa entsprechend werden den Basen der beiden Transistoren T. resp. T_ Ladaströme von zwei' weiteren Stromquellen 43 resp. 44 zugeführt.T connected. In analogy to the collector power supply via the collector resistor R of FIG. 6, the transistors T 1 and T_, the collector currents via current sources 41, respectively. 42, which take their highly constant current from the supply line 1. The function of the charge reversal resistors R of FIG. 6 approximately corresponding to the bases of the two transistors T. T_ charging currents from two 'further power sources 43, respectively. 44 supplied.

Ohne vorerst auf die Ausgestaltung dieser Stromquellen einzugehen, soll im folgenden kurz die Funktionsweise dieses astabilen Multivibrators erläutert werden. Dabei soll vom Einschalten der Vorrichtung ausgegangen werden, das heisst es sollen alle Ladungsspeicher vorerstWithout going into the design of these power sources for the time being, the following is a brief description of the mode of operation this astable multivibrator will be explained. It is assumed that the device is switched on that means that all charge storage systems should be used for the time being

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entladen sein.be discharged.

Da die Basis-Emitterspannungen der beiden Schalttransistoren T. und T ungefähr Null sind, sperren beide.Since the base-emitter voltages of the two switching transistors T. and T are approximately zero, both block.

Die hochkonstanten Ströme I., und I.„, der Kollektor-The highly constant currents I., and I. ", the collector

41 4241 42

Stromquellen 41 und 42, laden die je seriegschalteten Kondensatorpaare aus Cc und Cr auf. Wegen den Exemplar-Streuungen der für die Stromquellen verwendeten Bauelemente, sind dabei die beiden Ströme I.. und I.« nicht exaktCurrent sources 41 and 42 charge the capacitor pairs of C c and C r connected in series. Because of the specimen scatter of the components used for the current sources, the two currents I .. and I. «are not exact

41 4241 42

gleich, ebenso wenig wie die beiden Kondensator-Serieschaltungen. Deshalb wird der Basis-Kondensator C1. eines der beiden Schalttransistoren zuerst die benötigte Flussspannung u erreichen. Der entsprechende Transistor, beispielsweise T1 , wird leitend geschaltet. Das Kollektor-Emitterpotential des durchgeschalteten Transistors wird praktisch Null und der einseitig an besagtem Kollektor angeschaltete Kondensator C- mit dem Basis-Kondensatorthe same, as are the two capacitor series circuits. Therefore, the base capacitor becomes C 1 . one of the two switching transistors will first reach the required forward voltage u. The corresponding transistor, for example T 1 , is switched on. The collector-emitter potential of the transistor switched through is practically zero and the capacitor C- connected to said collector on one side with the base capacitor

C_, der der Basis des nichtleitenden Transistors T-zugeschaltet ist,parallel geschaltet.C_, which is connected to the base of the non-conductive transistor T- is connected in parallel.

Da die Kondensatoren C, kleiner dimensioniert sindSince the capacitors C, are dimensioned smaller

als die Kondensatoren C-, hat sich während ihrer Serie-than the capacitors C-, during their series-

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schaltung über letzteren eine grössere Spannung aufgebaut, als über ersteren. Wird eines der beiden Paare C1-F C beispielsweise nun parallel geschaltet, so findet ein Umladeprozess statt, wodurch sich die Spannung am Basis-Emitterkondensator C1. verringert. Somit wird sichergestellt, dass der nicht leitend geschaltete Transistor T2 sperrend bleibt. Der Strom I42' der dem Kollektor des nichtleitenden Transistors T zugeschalteten Stromquelle, lädt nun den einseitig der Basis des leitend geschalteten Transistors T. zugeschalteten Kondensator C,. auf. Dadurch steigt das Potential am Kollektor des nicht-circuit built up a greater voltage across the latter than across the former. If one of the two pairs C 1 -FC is now connected in parallel, for example, a charge reversal process takes place, as a result of which the voltage at the base-emitter capacitor C 1 . decreased. This ensures that the transistor T 2 , which is not switched on, remains blocking. The current I 42 ' of the current source connected to the collector of the non-conductive transistor T now charges the capacitor C, connected on one side to the base of the conductive transistor T. on. This increases the potential at the collector of the non-

leitenden Transistors T rampenförmig an. Die Basis-Emitterstrecke des leitend geschalteten Transistors wirkt als Spannungsquelle. Der Strom der Quellen 42 und 43 fliesst über den Basis-Emitterwiderstand dieses Transistors ab. Je nach Grosse, der der Basis zugeführten Ströme, wird dieser Transistor u. U. in die Sättigung getrieben.conductive transistor T ramp-shaped. The base-emitter path of the transistor switched on acts as a voltage source. The current from sources 42 and 43 flows across the base-emitter resistance of this transistor. Depending on the size of the currents fed to the base this transistor may be driven into saturation.

Anders als im Beispiel von Fig. 6 , wird hier primär die im entsprechenden Basis-Kondensator C1. gespeicherte Ladung dazu verwendet, den Kollektor-BasiskondensatorIn contrast to the example in FIG. 6, the primary capacitor in the corresponding base capacitor C 1 . stored charge is used to build the collector base capacitor

C- umzuladen und nicht ein extern zugeführter Strom, b C- reloading and not an externally supplied current, b

BO9836/0497 - 22 - BO9836 / 0497 - 22 -

Ist der Umladeprozess abgeschlossen, so wird die Parallelschaltung der beiden Kondensatoren durch den Ladestrom der Stromquelle 44 weiter aufgeladen, und zwar solange, bis die Basis-Emitterspannung des noch sperrenden Transistors T die Flussspannung u erreicht. Beginnt der zweite Transistor T_ zu leiten, so wird sofort ein analoger Umladeproress am zweiten KondensatorpaarWhen the reloading process is complete, the parallel connection is established the two capacitors are further charged by the charging current of the current source 44, for as long as until the base-emitter voltage of the still blocking transistor T reaches the forward voltage u. Begins to conduct the second transistor T_, an analog charge reversal is immediately applied to the second capacitor pair

Cc, Cc eingeleitet, wodurch der vorher leitende Transistor j bC c , C c initiated, whereby the previously conductive transistor jb

C^ rasch gesperrt wird. Durch Leitendwerden des Transistors T fällt das vorher rampenförmig angestiegene Kollektor-Emitterpotential auf Null zurück und bleibt auf Null, bis in einem nächsten Zyklus T wiederum sperrend geschaltet wird. Die Kollektor-Emitterspannungen weisen somit den angestrebten komplementären Sägezahnverlauf auf, welcher nun für die Ansteuerung der ZerhackerschalterC ^ is quickly blocked. By making the transistor conductive T, the collector-emitter potential that had previously risen in the form of a ramp falls returns to zero and remains at zero until T again switched to the blocking state in a next cycle will. The collector-emitter voltages thus have the desired complementary sawtooth curve, which is now used to control the chopper switch

S resp. S verwendet wird.
a D
S resp. S is used.
a D

Die Zerhackerschalter S und S, sind in Fig. 7 durchThe chopper switches S and S are through in FIG

a οa ο

zwei Darlington-Schaltungen D. und D_ realisiert. Damit muss die Kollektor-Emitterspannung der Multivibrator-Transistoren T. , T im Minimum den doppelten Wert der Flussspannung u erreichen, bis der entsprechende Zerhackerschalter leitend wird. Genügt dieser Wert alstwo Darlington circuits D. and D_ realized. This means that the collector-emitter voltage of the multivibrator transistors T., T at a minimum reach twice the value of the forward voltage u until the corresponding Chopper switch becomes conductive. If this value is sufficient as

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Schaltschwellwert und die so resultierende Totzeit L nicht, so wird der Eingangstransistor der Darlington-Schaltung mit einem entsprechend bemessenen Emitter-Widerstand R gegengekoppelt.Switching threshold value and the resulting dead time L do not, the input transistor of the Darlington circuit is fed back with a correspondingly dimensioned emitter resistor R.

Um nicht nur einen lastunabhängigen Speisestrom für die Zerhackereinheit bereitzustellen, sondern um diesen Strom an sich auch möglichst klein zu halten, werden als Stromquellen FET-Stromquellen verwendet. Zu diesem Zweck sind zwei FET 4 5 und 46, im Ausführungsbeispiel als selbstleitende n-Kanal-FET dargestellt, je mit einem Gegenkopplungswiderstand R r versehen, der Zuführleitung 1 angeschaltet.In order not only to provide a load-independent feed current for the chopper unit, but also to keep this current itself as small as possible, FET current sources are used as current sources. For this purpose, two FETs 45 and 46, shown in the exemplary embodiment as self-conducting n-channel FETs, each provided with a negative feedback resistor R r , are connected to the supply line 1.

Bekannterweise wird dabei der Quellenstrom gleich dem Quotienten aus Source-Gate-Spannung und dem Gegenkopplungswiderstand R„„. Der durch den Gegenkopplungswiderstand fliessende Strom wird als Kollektorstrom I.. resp. I._As is known, the source current is equal to the quotient of the source-gate voltage and the negative feedback resistance R "". The one caused by the negative feedback resistance flowing current is called collector current I .. resp. I._

41 4241 42

dem Multivibrator zugeführt. Zur Bildung der Stromquellen 4 3 resp. 4 4 wird der Drane-Source-Strom des entsprechenden FET's mittels eines Stromteilers aus dem Gegenkopplungswiderstand R„_ und einem Widerstand R_, aufgeteilt.fed to the multivibrator. To form the power sources 4 3, respectively. 4 4 becomes the Drane Source Current of the corresponding FETs by means of a current divider from the negative feedback resistor R "_ and a resistor R_, divided.

SG OSG O

Dabei wird der Strom der Quellen 43 und 44 vorzugsweise kleiner als die Kollektorströme I.. und 42 gewählt.The current of the sources 43 and 44 is preferably selected to be smaller than the collector currents I .. and 42.

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Durch die Verwendung von FET als Konstantstromquellen wird erreicht, dass ausserordentlich kleine Ströme dem Multivibrator zugeführt werden, welche das Messsignal nur äusserst wenig verfälschen. Dadurch wird auch erreicht, dass die Transistoren T1 und T7 nicht in die Sättigung getrieben werden,was ihr Anschwingverhalten und die Grenzfrequenz verbessert.By using FETs as constant current sources, it is achieved that extremely small currents are fed to the multivibrator, which falsify the measurement signal only very little. This also ensures that the transistors T 1 and T 7 are not driven into saturation, which improves their oscillation behavior and the cutoff frequency.

In Fig. 8 ist eine weitere Schalteranordnung der Zerhackereinheit schematisch dargestellt. Dabei sind die Endabgriffe der Primärwicklungshälften 9a und 9b je einem Schalteranschluss A, C eines dreistufigen Umschalters S , zugeführt. Der Schalter wird von einem der Schalteranschlüsse A oder C auf den anderen über einen Mittelanschluss ungeschaltet. Auf dieser Schalterposition sind die Stromkreise unterbrochen, und die Zeit, in welcher der Schalter in dieser Position verharrt entspricht der Totzeit Γ . Die Funktionsweise eines dreipoligen Umschalters kann ohne weiteres mit elektronischen Schaltern oder elektromechanischen Schaltern realisiert werden.In Fig. 8, a further switch arrangement of the chopper unit is shown schematically. There are the end taps the primary winding halves 9a and 9b each have a switch connection A, C of a three-stage switch S, fed. The switch is moved from one of the switch connections A or C to the other via a center connection unswitched. In this switch position the circuits are interrupted and the time in which the switch remains in this position corresponds to the dead time Γ. How a three-pole works Changeover switch can easily be implemented with electronic switches or electromechanical switches.

In Fig. 9 ist eine Schaltungsmöglichkeit einer digitalen Steuereinheit dargestellt. Als Zerhackerschalter können hier z. B. TTL-kompatible Analogschalter verwendet werden.In Fig. 9, a circuit possibility of a digital control unit is shown. As a chopper switch you can here z. B. TTL compatible analog switches can be used.

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Ein Oszillator 50 gibt einen Impulszug e ab, der dem Takt-Eingang eines Flip-Flops 52, beispielsweise einesJK-Flip-Flops zugeführt wird. Das Flip-Flop 52 ist als Frequenzteiler geschaltet und gibt an seinen Q-Ausgang einen Impulszug halber Takt-Frequenz ab. Werden das Taktsignal und das Flip-Flop-Ausgangssignal einerseits in einem ersten UND-Tor 54 zur Bildung eines Ansteuersignals für den ersten Zerhackerschalter S verknüpft, anderseits, in einem zweiten UND-Tor 56, das Takt-Signal e mit dem invertierten Flip-Flop-Ausgangssignal, zur Bildung des Steuersignals für den zweiten Zerhackerschalter, so werden die Schalter je während einer Takt-Impulsbreite leitend geschaltet und während dreier Impulsbreiten sperrend, wobei beide Schalter um zwei Impulsbreiten phasenverschoben angesteuert werden. Somit entstehen auch so die geforderten Totzeiten.An oscillator 50 emits a pulse train e which is the clock input of a flip-flop 52, for example a JK flip-flop. The flip-flop 52 is connected as a frequency divider and emits a pulse train of half the clock frequency at its Q output. If the clock signal and the flip-flop output signal are on the one hand in a first AND gate 54 to form a Control signal for the first chopper switch S linked, on the other hand, in a second AND gate 56, the Clock signal e with the inverted flip-flop output signal to form the control signal for the second chopper switch, the switches are each switched on during a clock pulse width and blocking for three pulse widths, both switches being actuated out of phase by two pulse widths will. This also creates the required dead times.

Die in Fig. 10 gezeigte Sequenz von Steuersignalen entspricht grundsätzlich der mit der Schaltung von Fig. erzeugten.The sequence of control signals shown in FIG. 10 basically corresponds to that with the circuit of FIG. generated.

Offensichtlich müssen die Impulszüge so ausgebildet sein, dass die Zerhackerschalter während weniger als die halbe Pulsrepetitions-Periode leitend sind. Die PulszügeObviously, the pulse trains must be designed in such a way that that the chopper switches are conductive for less than half the pulse repetition period. The pulse trains

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müssen dann, für jeweils gleichlange Totzeiten , um die halbe Summe aus Pulsbreite und Periodendauer gegenseitig phasenverschoben sein.must then, for equally long dead times, mutually by half the sum of the pulse width and period duration be out of phase.

Aus diesen aufgeführten Ausführungsvarianten ist ersichtlich, dass sich dem Fachmann eine Menge weiterer Möglichkeiten anbieten die Zerhackerschalter mit Totzeit-Intervallen anzusteuern. Dabei eignen sich, je nach Messgrössenwerten, sowohl elektronische wie auch elektromechanisch^ Schalter als Zerhackerschalter.It can be seen from these embodiment variants listed that the person skilled in the art has a multitude of other possibilities offer to control the chopper switch with dead time intervals. Depending on the measured values, both electronic and electromechanical ^ switches as chopper switches.

Durch das Trennen der Ab- und Einschalttransienten der Zerhackerschalter bei Messwertübertragern mit transformatorischen Mitteln zur Potentialtrennung, wird somit erreicht, dass wesentlich kleiner^ Verluste entstehen. Dabei ist es vorteilhaft zur Uebertragung von Gleichstromsignalen die Zerhackereinheit über Stromquellen zu speisen, es sei denn, man wähle den wesentlich aufwendigeren Weg der Fremdspeisung. Werden als Stromquellen FET-Strom- quellen verwendet, so wird der dann ohnehin lastunabhängige Fehlerstrom sehr klein und kann durch eine geringfügige Nullpunktverschiebung am Uebertragerausgang problemlos korrigiert werden.By separating the switch-off and switch-on transients of the chopper switches in measured value transmitters with transformer means for potential separation, it is achieved that significantly smaller losses occur. It is advantageous for the transmission of direct current signals to feed the chopper unit via current sources, unless one chooses the much more complex way of external feed. If FET current sources are used as current sources, then the residual current, which is load-independent anyway, is very small and can be corrected without any problems by a slight zero point shift at the transformer output.

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Claims (1)

1256/ot/wi
6. Mai 1977
1256 / ot / wi
May 6, 1977
272137Ί272137Ί Patentansprüche: Patent claims : 1. Verfahren zur Reduktion von Verlusten und Verbesserung des Übertragungsverhaltens an Meßwertübertragern für potentialgetrennte Meßwertübertragung statischer elektrischer Signale, mit transformatorischen übertragungsmitteln und mit Zerhackermitteln, die so geschaltet sind, daß im Schaltrhythmus der Zerhackermittel ein Feldfluß wechselnder Polarität in den Übertragungsmitteln entsteht, dadurch gekennzeichnet, daß man mit den Zerhackermitteln den Induktionsfluß bewirkenden Strom durch die Übertragungsmittel während einer vorgegebenen Zeitspanne unterbricht, jeweils vor der Polaritatsumschaltung des Induktionsflusses.1. Procedure for reducing losses and improving the Transmission behavior on measured value transmitters for electrically isolated measured value transmission of static electrical Signals, with transformer transmission means and with chopping means which are connected in such a way that a field flux changes in the switching rhythm of the chopping means Polarity arises in the transmission means, characterized in that the chopper means the induction flux interrupts causing current through the transmission means during a predetermined period of time, respectively before switching the polarity of the induction flux. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, wobei die Übertragungsmittel mindestens einen Transformator umfassen, welcher eine mit Zwischenabgriff versehene Primärwicklung aufweist, und wobei die Zerhackermittel zur Schließung resp. Öffnung der Stromkreise vom Zwischenabgriff über jeweils einen Teil der Primärwicklung ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß den Zerhackermitteln Steuermittel zugeordnet sind, welche mindestens ein Steuersignal zur Ansteuerung der Zerhackermittel abgeben und zwar derart, daß letztere die entsprechenden Stromkreise je abwechselnd schließen und öffnen, so daß jeweils nur einer geschlossen ist, und daß jeweils vor dem Schließen eines der Stromkreise beide Stromkreise während vorgegebener Zeit unterbrochen sind.2. Apparatus for performing the method according to claim 1, wherein the transmission means has at least one transformer include, which is a primary winding provided with an intermediate tap having, and wherein the chopper means for closing, respectively. Opening of the circuits from the intermediate tap are formed over each part of the primary winding, characterized in that the chopping means Control means are assigned which emit at least one control signal for controlling the chopping means and in such a way that the latter alternately close and open the corresponding circuits, so that in each case only one is closed, and that in each case before the closing of one of the circuits, both circuits during predetermined Time are interrupted. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerhackermittel mindestens zwei elektronische und/oder elektromechanische Schalter (S , S. ) umfassen, und daß die Steuermittel (13) mindestens einen Pulsgenerator (oO) um-3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the chopper means comprise at least two electronic and / or electromechanical switches (S, S.), and that the control means (13) to at least one pulse generator (oO) 809836/0497809836/0497 ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED 1256/ot/wi1256 / ot / wi 6 . Mai6th May 272137]272137] fassen sowie Selektionsmittel (54, 5b), um jeden zweiten Impuls dem einen der Schalter und die dazwisen.^nliegenden, dem anderen Schalter zuzufünren.grasp as well as selection means (54, 5b), to each second impulse one of the switches and the adjacent ones. to the other switch. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerhackermittel mindestens zwei elektronische und/oder elektromechanische Schalter (S , S, ) umfassen, una daß die Steuermittel Oszillatormittel· (25, 30) zur Abgabe je eines Steuersignals für die Schalter umfassen, wobei die Steuersignale zwei Impulszüge sind.4. Apparatus according to claim 2, characterized in that the chopping means at least two electronic and / or Electromechanical switches (S, S,) comprise, and the control means, oscillator means (25, 30) for outputting one each Comprise control signals for the switches, the control signals being two pulse trains. 5. Vorrichtung nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß die Zer
fassen.
5. Apparatus according to claim l, characterized in that the Zer
grasp.
die Zerhackermittel einen Dreistufen-Umschalter (S . ) um-the chopper means a three-stage switch (S.) aoao 6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß6. Apparatus according to claim 4, characterized in that die Impulszüge (u , u , ) Impulsbreiten kleiner als diethe pulse trains (u, u,) pulse widths smaller than the sa sosa so halbe Pulsrepetitionsperiode aufweisen, und die beiden Impulszüge wenigstens nahezu um eine halbe Pulsrepetitionsperiode zusätzlich einer halben Pulsbreite verschoben sind.have half a pulse repetition period, and the two pulse trains at least nearly half a pulse repetition period are also shifted by half a pulse width. 7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulszüge (U1, u ) Impulse mit wenigstens angenähert stetigen Aufschaltflanken aufweisen, und daß den Oszillatormitteln (25, 30) schwellwert-empfindliche Mittel (2'J, Ti* 3, TR 4, D1, D2) nachgeschaltet sind.7. Apparatus according to claim 4, characterized in that the pulse trains (U 1 , u) have pulses with at least approximately continuous switching edges, and that the oscillator means (25, 30) threshold-sensitive means (2'J, Ti * 3, TR 4, D1, D2) are connected downstream. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Oszillatormittel mindestens einen astabilen Multivibrator umfassen, und daß weiter Integrationsraittel (R , C;8. Apparatus according to claim 7, characterized in that the oscillator means at least one astable multivibrator include, and that further integration means (R, C; C,; 27) vorgesehen sind, urn komplementäre Ausgangssignale οC ,; 27) are provided for complementary output signals ο des Multivibrators aufzuintegrieren.of the multivibrator. 809836/0497809836/0497 1256/ot/wi _1256 / ot / wi _ 6 . Mai 19 77 3 - yg - 6th May 19 77 3 - yg - 9. Vorrichtung nach Anspruch d, dadurch gekennzeichnet, da;} die Integrationsmittel integrierende Scnaltraittel (R , C; Cf) der Multivibratorschaltung selbst sind.9. The device according to claim d, characterized in that;} the integration means integrating Scnaltraittel (R, C; C f ) of the multivibrator circuit itself. 10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalter Halbleiterschalter sind, und daß diese so gegengekoppelt sind, daß sie selbst als schwellwert-empfindliche Mittel mit vorgegebenem Schwellwert dienen.10. Apparatus according to claim 7, characterized in that the switches are semiconductor switches, and that these are fed back in such a way that they themselves are threshold-sensitive Means with a predetermined threshold are used. 11. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalter Darlington-Schaltungen von Halbleiterschaltelementen umfassen.11. The device according to claim 7, characterized in that the switches Darlington circuits of semiconductor switching elements include. 12. Vorrichtung nach Unteranspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der astabile Multivibrator zwei Schalttransistoren (T1, Ί.Λ, deren Basis-Emitterstrecke je mit ersten kapazitiven Mitteln (C-) überbrückt sind,umfaßt, wobei die Basis des einen Transistors mit dem Kollektor des andern mit zweiten kapazitiven Mitteln (C6) verbunden ist, und umgekehrt. 12. The device according to dependent claim 9, characterized in that the astable multivibrator comprises two switching transistors (T 1 , Ί.Λ, whose base-emitter path are each bridged with first capacitive means (C-), wherein the base of a transistor with the Collector of the other with second capacitive means (C 6 ) is connected, and vice versa. 13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch an Meßwertübertragern für Gleichstrom, wobei die Zerhackerund Steuermittel vom zu übertragenden Signal eigengespeist sind, dadurch gekennzeichnet, daß für die Speisung Stromquellen (41, 42, 43, 44) vorgesehen sind.13. Apparatus for carrying out the method according to claim on measured value transmitters for direct current, wherein the chopper and Control means are self-powered by the signal to be transmitted, characterized in that current sources for the supply (41, 42, 43, 44) are provided. 14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromquellen FET-StromqueIlen sind. 14. Apparatus according to claim 12 or 13, characterized in that the current sources are FET current sources .
DE2721371A 1977-03-03 1977-05-12 Process for reducing losses and improving the transmission behavior of measured value transmitters as well as a device for carrying out the process Ceased DE2721371B2 (en)

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FR2382678A1 (en) 1978-09-29
DE2721371B2 (en) 1978-12-21
SE7802338L (en) 1978-09-04
IT7867430A0 (en) 1978-03-02

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