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Sannungs-Zeit-Differentialciuot jenten-Detektor
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Spannungs-Zeit-Differentialquotienten-Ddtektor
mit einer von einem Grundspannungswpft abhängigen Anspre,chschwelle.
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In der DE-PS 26 40 900 ist eine Schaltungsanordnung zur Bestimmung
des Ansprechstromes von Magnetventilen beschrieben, mit deren Hilfe der Feldspule
eines Magnetventils ein rampenförmig ansteigender Strom eingeprägt wird und der
beim Ansprechen des Ventils an der Feldspule induzierte Spannungsimpuls durch ein
Differenzierglied erfaßt wird. Die Höhe des Spannungsimpulses ist abhängig von der
Größe des zum Anziehen des Magnetventils notwendigen Feldstromes. Bei kleinem Ansprechstrom
des Magnetventils wird die in der Feldwicklung induzierte Spannung klein sein. Bei
einem größeren, zum Ansprechen notwendigen Strom wird auch die induzierte Spannung
beim Ansprechen größer werden.
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Um nun einen gleichmäßigen Störspannungsabstand über einen großen
Ansprechstrombereich zu erhalten, ist es notwendig, die Ansprechschwelle des Spannungs-Zeit-Differentialquotienten
-Detektors
zu relativieren, also auf die dem jeweiligen eingeprägten Feldstrom entsprechende
Spannung zu beziehen. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei dem eingangs erwähnten
Detektor dadurch erreicht, daß die Eingangsklemmen eines Differenzverstärkers an
Abgriffe von zwei eingangssignalseitig parallelgeschalteten Spannungsteilern mit
unterschiedlichen Teilungsverhältnissen gelegt sind und der Querwiderstand des Spannungsteilers
mit dem größeren Teilungsverhältnis durch einen Kondensator überbrückt ist.
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Ein Differenzverstärker ist so ausgelegt, daß er nur einen Unterschied
zwischen den an seinen beiden Eingangsklemmen liegenden Signalen verstärkt. Er hat
die weitere Eigenschaft, daß er nur auf einen Unterschied bestimmter Polarität anspricht.
So kann mit Hilfe der an seinen Eingängen liegenden Spannungsteiler mit unterschiedlichen
Spannungsteilerverhältnissen eine von der Höhe der gemeinsamen Eingangsspannung
der Spannungsteiler abhängige Ansprechschwelle des Differenzverstärkers erzeugt
werden.
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Ein Spannungsimpuls mit einer mit der Grundspannung übereinstimmenden
Polarität bringt den Differenzverstärker dann zum Ansprechen, wenn die Anstiegszeit
des Spannungsimpulses kleiner ist als die Zeitkonstante des RC-Gliedes, das aus
dem den Querwiderstand des einen Spannungsteilers UberbrUckenden Kondensator und
der Parallelkombination des Längs- und Querwiderstandes dieses Spannungsteilers
besteht.
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Gleichzeitig sollte die Zeitkonstante des besagten RC-Gliedes klein
gegenüber der Änstiegszeit derjenigen Spannung sein, der das triggernde Signal,
also der beim Ansprechen des Magnetuentils entstehende Spannungsimpuls, überlagert
ist.
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Wird der in die Feldspule des Prüflings eingeprägte rampenförmige
Strom als treppenförmig ansteigender Strom erzeugt, so können bei den Übergängen
der Stufen Spannungsüberschwinger in der Feldspule induziert werden, die ebenfalls
den Spannungs-Zeit-Differentialquotienten-Detektor ansprechen lassen. Die Größe
dieser Uberschwinger ist unabhängig von dem Niveau der Grund spannung an der Feldspule.
Um sie zu unterdrücken, erhält der Eingang des Differenzverstärkers zweckmäßig eine
zusätzliche, konstante Ansprechschwelle. Dazu dient ein dritter Spannungsteiler,
an dessen Abgriff der Fußpunkt des nicht mit einem Kondensator verbundenen Spannungsteilers
liegt.
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Die Erfindung wird an drei Figuren erläutert.
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Figur 1 stellt ein Schaltbild eines einfachen Spannungs-Zeit-Differentialquotienten-Detektors
dar.
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In Figur 2 ist ein doppeltwirkender Spannungs-Zeit-Different£alquotienten-Detektoy£
gezeigt, mit dem sowohl den Anzug als auch den Abfall eines Relais, Magnetventils
oder dergleichen markierende Spannungsimpulse festgestellt werden können.
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Die Figur 3 enthält Diagramme der dem Spannungs-Zeit-Differentialquotienten-Detektor
zuge führten Eingangsspannung und seiner Ausgangsspannung.
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In Figur 1 liegen Eingangsklemmen eines Differenzverstärkers V an
Abgriffen von zwei Spannungsteilern, die eingangssignalseitig parallelgeschaltet
sind. Der Abgriff des aus WiderständenR1 und R2 bestehenden Spännungsteilers liegt
am invertierenden Eingang des Differenzverstärkers V. Der Abgriff des aus einem
Widerstand R3 und einem Widerstand R4 bestehenden Spannungsteilers liegt am nichtinvertierenden
Eingang des Differenzverstärkers V. Der Querviderstand R2 des einen Spannungsteiler
ist durch einen tondensator cl dberbrUckt. Der
Fußpunkt des Querwiderstandes
des anderen Spannungsteilers liegt am Abgriff eines dritten Spannungsteilers aus
Widerständen R5 und R6. Der Ausgang des Differenzverstärkers V liegt über eine Diode
D an der Basiselektrode eines Transistors T. An einem Arbeitswiderstand R7 des Transistors
fällt beim Ansprechen des Differenzverstärkers V ein negativer Spannungsimpuls an.
über einen weiteren Widerstand R8 wird der Diode D eine positive Vorspannung zugeführt.
Der aus den Widerständen R5 und R6 bestehende Spannungsteiler wird mit einer negativen
Referenzspannung beaufschlagt. Eine an seinem Abgriff anstehende Hilfsspannung UH
liegt über den Widerstand Rh zusätzlich an der nichtinvertierenden Eingangsklemme
des Differenzve'rstärkers V. Die Hilfsspannung sorgt einerseits für eine potentialmäßig
eindeutige Lage des Eingangs des Differenzverstärkers V. Weiterhin wird durch diese
Hilfsspannung eine absolute Ansprechschwelle für den Differenzverstärker V eingestellt,
mit deren Hilfe mit einem festen Wert auftretende Störimpulse unterdrückt werden
können.
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Der invertierende Eingang des Differenzverstärkers V wird von einem
am Eingang E der Schaltung anstehenden Eingangssignal durch die Zeitkonstante s
des RC-Gliedes verzögert beaufschlagt. Außerdem ist das Signal im Teilungsverhältnis
des Spannungsteilers aus den Widerständen R1 und R2 geteilt. Am nichtinvertierenden
Eingang liegt der Spannungsteiler aus den Widerständen R3 und R4, der ein anderes
Teilungsverhältnis als der Spannungsteiler aus den Widerständen R1 und R2 aufweist.
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Das Eingangssignal am Eingang E steht also an den Eingangsklemmen
des Differenzverstärkers V als eine Spannungsdifferenz an. Dieser Spannungsunterschied
beträgt, abgesehen von der festen Hilfsspannung UH, immer einen bestimmten Prozentsatz
des Eingangssignals an der Eingangsklemme E. Die Polarität des Spannungsunterschiedes
ist derart, daß der Differenzverstärker nicht anspricht.
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Der Kondensator C1 wird so dimensioniert, daß die Zeitkonstante t
des aus dem Kondensator und der Parallelkombination der beiden mit ihm verknüpften
Spannungsteilerwiderstände klein ist gegen die Anstiegszeit der in die Feldspule
des Magnetventils bzw. des Relais eingeprägten Stromrampe. Gleichzeitig muß die
Zeitkonstante T jedoch groß sein gegenüber der Anstiegszeit des Spannungsimpulses,
der beim Ansprechen des Magnetventils oder des Relais in der Feldspule induziert
wird.
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In der nachfolgenden Tabelle sind Zahlenwerte für die Schaltelemente
eines bevorzugten Ausführungsbeispiels aufgeführt: R1 = 33t kQ; R2 82 82 R3 = 330
kQ; R4 = 75 R5 = 33 kQ; R6 3 1,15 k2 C1 = 0,2 /uF Am Abgriff des aus den Widerständen
R5 und R6 bestehenden Spannungsteilers steht bei einer Referenzspeisespannung von
-15 V eine Hilfsspannung UH von -0,5 V an.
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In der Figur 2 ist eine Schaltung dargestellt, die eine symmetrische
Verdoppelung der Schaltung nach Figur 1 bedeutet. Mit ihr können auch Impulse detektiert
werden, die entstehen, wenn das Magnetventil oder ein untersuchtes Relais abfällt.
Der obere Teil der Schaltung entspricht genau der Schaltung nach Figur 1. Mit ihr
werden wie bei Figur 1 die Anzugsimpulse aufgenommen. Der untere Teil ist nach den
gleichen Gesichtspunkten wie der obere Teil dafür ausgelegt, die Abfallimpulse zu
detektieren. Die Ausgänge beiderDifferenzverstärker und V2 werden in einem gemeinsamen
Schalttransistor T2 zusammengefaßt. Die übrigen Schaltelemente, abgesehen von zwei
Dioden D1 und D2, welche der Diode D der Schaltung nach Figur 1 entsprechen, sind
mit BezugJzeichen
versehen, die mit den entsprechenden Schaltelementen
der Schaltung nach Figur 1 in der Endziffer ihrer Indizes übereinstimmen.
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In Figur 3 ist im oberen Diagramm der zeitliche Verlauf der Grundspannung
an der Feldspule und der beim Ansprechen und Abfallen des Magnetventils entstehenden
Spannungsimpulse dargestellt. Im zweiten Diagramm ist das Ausgangssignal des bzw.
der Differenzverstärker dargestellt. Die gestrichelten Linien im ersten Diagramm
stellen die Ansprechschwellen des Spannungs-Zeit-Differentialquotienten-Detektors
dar,
usamenfassung Spannungs-zeit-Differentialguotienten-Detektor
Spannungs-Zeit-D.fftrentialquotienten-Detektor mit einer von einem Grundspannungswert
abhängigen Ansprechschwelle für eine gleichmäßige Störspannungsunterdrückung über
einen weiten Grundspannungsbereich, bei dem die Eingangsklemmen eines Differenzverstärkers
an Abgriffen von zwei eingangssignalseitig paralleigeschalteten Spannungsteilern
mit unterschiedlichen Teilungsverhältnissen liegen und der Querwiderstand des Spannungsteilers
mit dem größeren Teilungsverhältnis durch einen Kondensator überbrückt ist und bei
dem eine zusätzliche feste Ansprechschwelle durch einen dritten Spannungsteiler
erzeugt wird, an dessen Abgriff der Fußpunkt des Spannungsteilers ohne Kondensator
gelegt ist. (Figur 1)