DE2916857C2

DE2916857C2 - Vorzeichenrichtiges Feldstärkemeßgerät

Info

Publication number: DE2916857C2
Application number: DE19792916857
Authority: DE
Inventors: Karl 6551 Wallertheim Ross
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-04-26
Filing date: 1979-04-26
Publication date: 1982-08-12
Also published as: DE2916857A1

Description

55

Anwendungsgebiet:

Die Erfindung bezieht sich auf ein vorzeichenrichtiges Feldstärkemeßgerät (Rotierendes Voltmeter), zum Messen von Feldstärken in einem statischen oder quasistatischen Feld, bestehend aus zwischen den Feldelektroden angeordneten durchbrochenen Abdeckplatten, von denen eine drehbar gelagert und von einem Motor angetrieben ist. Verwendet wird das vorzeichenrichtige Feldstärke- und quasistatische Meßgerät vorzugsweise für den Einsatz in der Hochspannungstechnik sowie als Aufladungsmeßgerät bei der Verwendung von Kunststoffen.

Stand der Technik:

Das vorzeichenrichtige Feldstärkemeßgerät besteht aus einer rotierenden, durchbrochenen (meist sternförmigen) Metallplatte, einer feststehenden durchbrochenen (meist sternförmigen) Metallplatte und einer Influenzelektrode. Das Rotieren der durchbrochenen Metallplatte verursacht eino periodische Kapazitätsänderung zwischen der Influenz- und einer Hochspannungselektrode und somit einen Wechselstrom. Dieser Strom wird verstärkt und gleichgerichtet Dem gleichgerichteten Strom wird ein zusätzlicher Strom von einem elektromagnetischen oder elektrostatischen oder elektrooptischen Hilfsgenerator additiv überlagert und einem Drehspulinstrument zugeführt Der Hilfsgenerator ist starr, mechanisch gekoppelt mit der rotierenden durchbrochenen Metallplatte. Der Hilfsgenerator und die sich drehende durchbrochene Abdeckplatte werden von einem Synchronmotor angetrieben (siehe Offenlegungsschrift P 27 12 664).

Aufgabe:

Ein neuartiges vorzeichenrichtiges Feldstärkemeßgerät soll klein und leicht sein. Es soll den Absolutbetrag der Feldstärke mit einem Anzeiger (Drehspulinstrument) und das Vorzeichen mit einem anderen Anzeiger anzeigen (Größen entkoppelt).

Vorteile:

Mit der in vorliegender Anmeldung beschriebenen Schaltung wird erreicht, daß

— bei Defekt des Amplitudenanzeigers vom Vorzeichenanzeiger weiterhin das Vorzeichen angezeigt wird (indirekter Schutz des Anwenders).

— der ganze Skalenumfang für die Amplitudenanzeige genutzt wird (größere Genauigkeit).

— Wechselfeldgrößen erkannt werden.

Ein Ausfall des Vorzeichenanzeigers wirkte (beim Stand der Technik), als ob die Feldstärke gleich Null geworden wäre, trotz der Existenz positiver maximaler Feldstärke.
Lösung:

Gegenüber dem vorzeichenrichtigen Feldstärkemeßgerät nach der DE-OS 27 12 664 ist beim vorliegenden Anmeldungsgegenstand der Amplitudenanzeiger von dem Vorzeichenanzeiger funktionell getrennt. Das Signal vom Verstärker (9) wird über einen Präzisionsgleichrichter (10) einem Anzeiger (14) zugeleitet. Das Signal vom Verstärker (9) wird außerdem einem Vorzeichenauswerter (22, 16, 17, 18) und zwar dort einem Schwellwertschalter (Komparator) zugeführt (22). Das Signal des Komparators wird an den Signaipegel der nachgeschalteten Logikbaugruppe, die aus einem digitalem Phasenschieber (16) und einem Gleichzeitigkeitsgeber (17) besteht, zugeführt. Der digitale Phasenschieber besteht aus Λ-C-beschalteten Kippstufen (Monoflops), deren erstes Monoflop Impulse einem zweiten Monoflop zuführt. Das !.Monoflop verschiebt den Impulsbeginn des Signals vom Komparator, so daß er gleichphasig mit dem Impuls vom Lichtempfänger ist. Das 2. Monoflop erzeugt die gleiche Impulsbreite wie der Impuls vom elektrooptischen Hilfsgenerator (7, 4, 8) und zwar des Lichtempfängers (8). Die Signale von (8) und von (16) werden im Gleichzeitigkeitsgeber (17) mit UND-Glieder auf Gleichzeitigkeit

verglichen und dem Vorzeichenanzeiger (18), der aus 2 LEDs oder 2 Glühlampen oder 2 Lumineszensdioden besteht, zugeführt
Bei positiver Feldstärke und Kapazitätszunahme der !nfluenzelektrode (5) gegenüber der Hochspannungselektrode (1) leuchtet das +LED, bei Kapazitätsabnahme leuchtet kein LED. Bei negativer Feldstärke und Kapazitätszunahme der Influenzelektrode gegenüber der Hochspannungselektrode leuchtet das —LED, bei Kapazitätsabnahme leuchtet kein LED.
Bei Wcchselfeldstärke leuchten beide LEDs.

Auf der Zeichnung sind Erläuterungen und Ausführungsbeispiele schernatisch dargestellt und zwar zeigen:

F i g. 1 (Stand der Technik): Die Wirkungsweise des vorzeichenrichtigen Feldstärkemeßgeräts; von der Hochspannungselektrode (1) mit der Spannung Uo gehen Feldlinien (2) aus zur gegebenenfalls geerdeten testen Abdeckplatte (= Frontplatte) (3) und zur drehbaren Abdeckplatte (4) sowie zur Influenzelektrode (5). Von der influenzeiektrode gehen die Feldlinien zum Gehäuseboden (6).

F i g. 2 (Stand der Technik): Die Optoelektronik sitzt direkt im Gehäuseboden; die Lichtemission des Lichtsenders (7) wird vom Lichtempfänger (8) empfangen. Der Einbauort des Lichtempfängers ist fremdlichtgeschützt.

Fig.3 (Stand der Technik): Prinzipschaltplan des vorzeichenrichtigen Feldstärkemeßgeräts; von der Influenzelektrode (5) fließt ein Strom über einen Widerstand. Die am Widerstand entstehende Spannung ft/2) wird in einem Verstärker (9) verstärkt, danach über einen Präzisionsgleichrichter (10) und einem Addierer (12) einem Anzeiger (11) zugeleitet. Dem Addierer wird außer dem verstärkten Signal von der Influenzelektrode das Signal vom optoelektronischen Hilfsgenerator (7,8, 13) zugeführt Ein Motor (15) treibt die drehbare Abdeckplatte an.

Fig.4 Signaldiagramm (Gleichspannung); zwischen Hochspannungselektrode (1) und Influenzelektrode (5) ist eine periodisch sich ändernde Kapazität C(t). Im Fall einer sternförmigen festen Abdeckplatte (3) und einer sternförmigen drehbaren Abdeckplatte (4) ist die Kapazität C(i) dreieckförmig zu- und abnehmend. Es entsteht deshalb ein rechteckförmiger Strom und somit eine Spannung i/j. Das Drehen der drehbaren Abdeckplatte (4) erzeugt im Lichtempfänger (8) ebenfalls eine Spannung (Ul).

Fig.5 Prinzipschaltplan des vorzeichenrichtigen

is Feldstärkemeßgeräts; von der Influenzelektrode (5) fließt ein Strom über einen Widerstand. Die am Widerstand entstehende Spannung ίΛ wird in einem Verstärker (9) verstärkt, danach über einen Präzisionsgleichrichter (10) dem Amplitudenanzeiger (14) zugelei- tet. Das Signal vom Verstärker (9) wird außerdem einem Vorzeichenauswerter (22, 16, 17, 18) und zwar dort einem Schwellwertschalter (Komparator, 22) zugeführt. Das Signal des Komparators wird einem digitalen Phasenschieber (16) und von (16) einem Gleichzeitigkeitsgeber (17) zugeführt Der Gleichzeitigkeitsgeber erhält auch ein Signal vom Lichtempfänger (8). Beide Signale von (16) und von (8) werden miteinander verknüpft und einem Vorzeichenanzeiger (18) zugeführt.

F i g. 6 Vorzeichenauswerter; der Komparator (22) besteht aus einem Rechenverstärker mit einstellbarer Schwelle (19); Signal vom Verstärker (20). Der digitale Phasenschieber (16) besteht aus Ä-C-beschalteten Monoflops. Der Gleichzeitigkeitsgeber (17) besteht aus UND- und Nicht-Glieder; Signal vom Lichtempfänger (21). Der Vorzeichenanzeiger (18) besteht aus LEDs.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorzeichenrichtiges Feldstärkemeßgerät, bei dem vor einer kreisförmigen Influenzplatte (5) von ihr isoliert eine kreisförmige Frontplatte (3) mit Durchbrüchen und zwischen diesen beiden Platten eine ebenfalls durchbrochene Metallplatte (andere Bezeichnungsmöglichkeiten: Chopper, Unterbrecher, Zerhacker für die einfallenden Feldlinien) angeordnet ist, die relativ zu den beiden ersten Platten (3 und 5) in Drehbewegung versetzt ist bei dem zur Vorzeichenangabe synchron mit der Drehbewegung der durchbrochenen Metallplatte ein Referenzsignal erzeugt wird, das dem von der Influenzplatte abgenommenen Meßsignal überlagert wird, und bei dem das so entstandene Signal von einem elektrischen Anzeiger angezeigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Referenzsignal auf optischem Wege in einer Lichtschranke (7, 4, 8) erzeugt wird, deren Strahlengang durch die rotierende durchbrochene Metallplatte (4) periodisch unterbrochen wird und die ihr elektrisches Signal an einen Vorzeichenauswerter (22,16,17,18) weitergibt und daß der Amplitudenanzeiger (14) funktionell von dem Vorzeichenanzeiger (18) getrennt ist.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorzeichenauswerter (22,16,17,18) ein zusätzliches verstärktes Eingangssignal von der Influenzelektrode (5) erhält, verarbeitet und als Ausgabesignal an einen Vorzeichenanzeiger (18), bestehend aus je einer Lichtquelle für den sichtbaren Bereich, weitergibt.

3. Vorzeichenauswerter für ein Gerät nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Schwellwertschalter (22) und einen digitalen Phasenschieber (16) und dadurch, daß der digitale Phasenschieber aus R-C-beschalteten Monoflops besteht, deren erstes Monoflop Impulse einem zweiten Monoflop zuführt, das die gleiche Impulsbreite erzeugt wie die vom Lichtempfänger (8) erhaltenen Impulse.

4. Vorzeichenauswerter nach Anspruch 3 oder für ein Gerät nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Gleichzeitigkeitsgeber (17), der die Ausgangssignale des digitalen Phasenschiebers (16) und des Lichtempfängers (8) durch UND-Glieder prüft und diese ge-UND-eten Signale an einen Vorzeichenanzeiger (18) weitergibt. so