DE2922902A1 - FREQUENCY CURRENT CONVERTER, ESPECIALLY SUITABLE FOR DISPLAY DEVICES - Google Patents
FREQUENCY CURRENT CONVERTER, ESPECIALLY SUITABLE FOR DISPLAY DEVICESInfo
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Description
PATENTANWÄLTE DR.- I NG. H. H. Wl LHELM - D I P L. - I N G. H. D A U S TE R D-7000 STUTTGART 1 - GYMNASIUMSTRASSE 31B - TELEFON (07 11) 29 11 33PATENTANWÄLTE DR.- I NG. H. H. Wl LHELM - D I P L. - I N G. H. D A U S TE R D-7000 STUTTGART 1 - GYMNASIUMSTRASSE 31B - TELEPHONE (07 11) 29 11 33
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Anmelder: Applicant :
C.G.S. ISTEUMENTI DI MISUEA S.p.A,
24, "Via MarsalaCGS ISTEUMENTI DI MISUEA SpA,
24, "Via Marsala
Mailand/ItalienMilan / Italy
Frequenz-Stromumformer, besonders geeignet für AnzeigegeräteFrequency current converter, particularly suitable for display devices
Die Erfindung betrifft einen Frequenz-Stromumformer der Gattung, wie er in der deutschen Patentanmeldung P 28 29 350-7 beschrieben ist. Dieser Umformer ist geeignet zur Umformung eines elektrischen Signals mit periodischen Impulsen in einen Strom mit einer von der Wiederholungsfrequenz der Impulse abhängigen Stärke zur Speisung eines Anzeigegerätes und weist folgende Merkmale auf:The invention relates to a frequency converter of the type described in German patent application P 28 29 350-7 is. This converter is suitable for converting an electrical Signal with periodic impulses into a stream with a frequency dependent on the repetition frequency of the impulses Strength for supplying a display device and has the following features:
- einen elektrischen Zweig, bestehend aus der Serie eines Widerstandes, eines ersten Kondensators und einer ersten Zener-Diode, wobei der Zweig zwischen zwei Speiseleitern angeordnet ist, über die eine Gleichspannung eingespeist wird;- an electrical branch consisting of the series of a resistor, a first capacitor and a first Zener diode, the branch being arranged between two feed conductors through which a direct voltage is fed in will;
- Schaltelemente, die durch die Impulse des oben genannten elektrischen Signals betätigt werden und in geschlossener- Switching elements that are actuated by the impulses of the above-mentioned electrical signal and in closed mode
909851/Ό703909851 / Ό703
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Stellung jenen Teil des erwähnten Zweigs kurzschließen, der vom ersten Kondensator und von der ersten Zener-Diode gebildet wird;Position short-circuit that part of the branch mentioned, which is formed by the first capacitor and the first Zener diode will;
einen Stromverstärker, der mit seinem Eingang im Nebenschluß zur Zener-Diode geschaltet ist und über seinen Ausgang das oben genannte Anzeigegerät speist;a current amplifier whose input is shunted to the Zener diode and via its output the above-mentioned display device feeds;
Stabilisierungselemente zur Stabilisierung des Stromverstärkers gegenüber Temperaturänderungen;Stabilization elements for stabilizing the current amplifier against temperature changes;
Schutzelemente zum Schutz vor Überspannungen in der Stromversorgung. Protective elements to protect against overvoltages in the power supply.
Die Erfindung soll die Leistung und den Wirkungsgrad des Umformers verbessern. Durch diese Verbesserungen soll der Höchstwert des vom Stromverstärker an das Anzeigegerät abzugebenden Stroms erhöht werden, indem gleichzeitig der Stabilitätsgrad, des Umformers gegenüber Raumtemperatur- und Speisespannungsänderungen verbessert wird.The invention aims to improve the performance and efficiency of the converter to enhance. Through these improvements, the maximum value of the current to be delivered by the current amplifier to the display device is intended can be increased by simultaneously increasing the degree of stability of the converter against room temperature and supply voltage changes is improved.
Die Erfindung besteht zur Lösung dieser Aufgabe aus einem Frequenz-Stromumformer vom oben genannten Typ, der dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Emitterfolger (emitter-follower) mit seinem Kollektor das Anzeigegerät speist und daß ein Spannungsleiter vorgesehen und so geschaltet ist, daß an dem Eingang des Emitterfolgers ein vorgegebener Bruchteil der an den Enden der oben genannten Zener-Diode anstehenden Spannung abgegeben wird.To solve this problem, the invention consists of a frequency converter of the type mentioned above, which thereby is characterized in that an emitter follower (emitter-follower) feeds the display device with its collector and that a Voltage conductor is provided and connected so that a predetermined fraction of the at the input of the emitter follower The voltage present at the ends of the above-mentioned Zener diode is emitted.
In der beigefügten Zeichnung, die ein Schaltschema eines erfindungsgemäßen Umformers zeigt, ist die Erfindung anhand von einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Die elektrischen Teile, die auch bei dem im älteren Patent geschilderten SchaltschemaIn the accompanying drawing, which shows a circuit diagram of an inventive Transformer shows, the invention is illustrated using an exemplary embodiment. The electrical parts, the same as in the circuit diagram described in the earlier patent
909851/0708909851/0708
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zu finden sind, werden durch, die gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet. are identified by, the same reference numbers.
Ein Stromzweig, bestellend aus einem Widerstand 7? einem ersten Kondensator 8 und einer ersten Zener-Diode 9, ist zwischen zwei Speiseleitern 10, 11 angeordnet, über die eine Gleichspannung E so angelegt ist, daß der Leiter 10 ein positives Potential gegenüber dem Leiter 11 besitzt. Ein npn-Schalttransistor 12 ist in Kollektor-Emitter-Schaltung zwischen der Verbindung von dem Widerstand 7 mit d.em Kondensator 8 und dem Uegativleiter 11 angeordnet.A branch, ordering from a resistor 7? a first Capacitor 8 and a first Zener diode 9 is arranged between two feed conductors 10, 11 via which a DC voltage E. is applied so that the conductor 10 has a positive potential opposite the head 11 owns. An npn switching transistor 12 is in Collector-emitter circuit between the junction of the Resistor 7 with the capacitor 8 and the negative conductor 11 arranged.
In Nebenschluß zur ersten Zener-Diode 9 ist ein Stromverstärker 13 geschaltet, der einen Emitterfolger 14, 15 (emitter-follower) umfaßt. Dieser Emitterfolger besteht aus einer Darlington-Schaltung von zwei npn-Transistoren und aus einem Emitter- . Widerstand 15, der eine hohe Stabilität gegen Temperaturänderungen aufweist. Der Emitterfolger 14, 15 ist durch ein Ende des Emitterwiderstandes 15 mit dem Minusleiter 11 und durch den Kollektor 25 mit einem Ende der Erregerwicklung 19 eines Anzeigegerätes verbunden, dessen zweites Ende mit dem Positivleiter 10 der Stromversorgung verbunden ist.A current amplifier 13 is connected in shunt to the first Zener diode 9, which has an emitter follower 14, 15 (emitter follower) includes. This emitter follower consists of a Darlington pair from two npn transistors and from one emitter. Resistor 15, which has high stability against temperature changes having. The emitter follower 14, 15 is through one end of the emitter resistor 15 to the negative conductor 11 and through the collector 25 with one end of the field winding 19 one Connected display device, the second end of which is connected to the positive conductor 10 of the power supply.
Die Polarisation der Basis 26 des Emitterfolgers 14, 15 wird mit Hilfe eines Teilers 27, 28 erzielt, der so geschaltet ist, daß die Basis 26 mit einem Bruchteil der an den Enden der ersten Zener-Diode 9 anstehenden Spannung versorgt wird. Dieser Spannungsteiler 27, 28 besteht aus einem ersten Widerstand 27, der zwischen der Kathode der ersten Zener-Diode 9 und der Basis 26 des Emitterfolgers 14, 15 angeordnet ist, sowie aus einem zweiten Widerstand 28, der die Basis 26 mit dem Kegativleiter 11 der Stromversorgung verbindet. Drei Dioden 29 sind untereinander und mit dem Widerstand 28 in Serie geschaltet, wodurch wohl ein Stromdurchfluß des Spannungsleiters 27, 28 in Eich-The polarization of the base 26 of the emitter follower 14, 15 is obtained by means of a divider 27, 28 which is connected so that the base 26 with a fraction of that at the ends of the first Zener diode 9 is supplied with pending voltage. This voltage divider 27, 28 consists of a first resistor 27, that between the cathode of the first Zener diode 9 and the base 26 of the emitter follower 14, 15 is arranged, and a second resistor 28, which connects the base 26 to the negative conductor 11 connects the power supply. Three diodes 29 are connected in series with one another and with the resistor 28, whereby probably a current flow of the voltage conductor 27, 28 in calibration
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tung von dem Basisterminal 26 zum Negativleiter 1'i hin möglich ist, nicht aber in umgekehrter Richtung.processing from the base terminal 26 to the negative conductor 1'i possible is, but not in the opposite direction.
In Nebenschluß zur ersten Zener-Diode 9 ist außerdem ein Widerstand 17 geschaltet, der zur Eichung des vom Kollektor 25 des Emitterfolgers 14, 15 zur Erregerwicklung 19 des Anzeigegerätes abgegebenen Stroms regelbar ist. Ein Rückkopplungswiderstand 18 verbindet den Emitter 32 der Darlington-Schaltung 14 mit dem Positivleiter 10, um so eine Stabilisierung der Verstärkung von Stromverstärker 13 gegenüber Schwankungen der Speisespannung E zu bewirken. Eine zweite Zener-Diode 24 ist zwischen den beiden Speiseleitern 10, 11 angeordnet, um den Umformer vor Überspannungen in der Stromversorgung zu schützen. Diese Zener-Diode 24 kann zweckmäßigerweise durch einen Hochleistungskondensator, z.B. durch einen elektrolytischen Kondensator ersetzt werden. Ein Kondensator 20 ist zur Erregerwicklung 19 cLes Anzeigegerätes zwecks Filterwirkung parallelgeschaltet.A resistor is also shunted to the first Zener diode 9 17 switched, the calibration of the collector 25 of the emitter follower 14, 15 to the excitation winding 19 of the display device output current is controllable. A feedback resistor 18 connects the emitter 32 of the Darlington pair 14 to the Positive conductor 10 so as to stabilize the gain of current amplifier 13 with respect to fluctuations in supply voltage E. to effect. A second Zener diode 24 is arranged between the two feed conductors 10, 11 to protect the converter from overvoltages in the power supply to protect. This Zener diode 24 can expediently by a high-performance capacitor, e.g. replaced by an electrolytic capacitor. A capacitor 20 is for the field winding 19 cLes display device connected in parallel for the purpose of filtering effect.
Die Arbeitsweise der oben beschriebenen Vorrichtung entspricht im wesentlichen der Arbeitsweise, die im älteren Patent beschrieben wurde.The operation of the device described above corresponds essentially to the operation described in the earlier patent became.
Der Basis des Schalttransistors 12 wird ein elektrisches Signal zugeleitet, das aus periodischen Impulsen besteht, deren Wiederholungsfrequenz durch den Umformer zu konvertieren ist. Der Transistor 12 verhält sich wie ein Schalter, der sich bei jedem Impuls öffnet und für die Dauer desselben Impulses in offener Stellung bleibt, um sich dann wieder zu schließen, wenn der Impuls aufhört. Wegen der Schaltvorgänge des Transistors 12 wird am Eingang des Verstärkers I3 ein Impulsivstrom gespeist, der anschließend verstärkt wird und vom Kollektor 25 des Emitterf olgers 14, 15 zur Erregerwicklung 19 des Anzeigegerätes abgegeben wird. Dieser Strom weist - wie es in der Beschreibung des älteren Patentes bewiesen wird - einen Mittelwert auf, derThe base of the switching transistor 12 is fed an electrical signal which consists of periodic pulses, the repetition frequency of which is to be converted by the converter. The transistor 12 behaves like a switch that turns on each Pulse opens and remains in the open position for the duration of the same pulse, only to close again when the Impulse stops. Because of the switching operations of transistor 12, an impulsive current is fed to the input of amplifier I3, which is then amplified and from the collector 25 of the Emitterf olgers 14, 15 is delivered to the field winding 19 of the display device. This stream shows - as it is in the description of the earlier patent is proven - a mean value that
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direkt proportional zur Wiederholungsfrequenz der Impulse ist, die an der Basis des Transistors 12 anstehen und im wesentlichen sowohl von den Änderungen der Speisespannung E, als auch von Änderungen des Innenwiderstandes der zum Anzeigegerät 19 gehörenden Erregerwicklung 19 unabhängig ist.is directly proportional to the repetition frequency of the pulses, which are present at the base of the transistor 12 and essentially both from the changes in the supply voltage E, as is also independent of changes in the internal resistance of the field winding 19 belonging to the display device 19.
Bei der Anwendung in Kraftfahrzeugtachometern werden die umzuformenden Impulse durch einen Geber, z.B. durch eine Hall-Sonde erzeugt und weisen eine Frequenz auf, die direkt proportional zur Umdrehungszahl der Fahrzeugräder pro Zeiteinheit ist.When used in motor vehicle tachometers, the Pulses generated by an encoder, e.g. by a Hall probe, and have a frequency that is directly proportional the number of revolutions of the vehicle wheels per unit of time is.
Indem die Basis 26 der Darlington-Schaltung 14 mit einem Bruchteil der an den Enden der Zener-Dioden 9 anstehenden Spannung versorgt wird, ermöglicht der Spannungsteiler 27, einen höchsten Spannungsaus schlag an der Erregerwicklung 19, der höher ist als der Ausschlag, der dadurch erhalten wird, daß die Basis 26 direkt mit der ganzen Spannung, die sich an den Enden der Zener-Diode 19 "befindet, versorgt wird. Ein größerer Spannungsausschlag bedeutet einen größeren Stromausschlag und damit die Möglichkeit, Anzeigegeräte mit größerer Stromaufnahme zu speisen.By the base 26 of the Darlington circuit 14 with a fraction of that pending at the ends of the Zener diodes 9 Voltage is supplied, enables the voltage divider 27, a maximum voltage excursion on the excitation winding 19, which is higher than the deflection obtained by placing the base 26 directly with all the tension applied to it the ends of the Zener diode 19 ″. A larger voltage swing means a larger current swing and thus the possibility of feeding display devices with greater power consumption.
Will man ohne Verwendung des Spannungsteilers 27, 28 denselben Spannungsausschlag wie mit Anwendung eines Spannungsteilers erzielen, so müßte man eine Zener-Diode 9 mit niedrigerer Nominalspannung als die der mit Spannungsteiler verwendeten Zener-Diode 9 einsetzen. Ein solches Vorgehen würde Probleme mit sich bringen. Bekanntlich sind Zener-Dioden mit niedriger, unter ca. 6 V liegender Nominalspannung als Spannungsstabilisator bedeutend weniger wirksam, als Zener-Dioden mit Nominalspannungen über 6 V - vor allem, wenn sie Spannungsspitzen unterliegen. Die Verwendung solcher Zener-Dioden - wie z.B. der Einsatz einer Zener-Diode von 5,1 V - würde die Präzision der Vorrichtung negativ beeinflussen.If you want the same without using the voltage divider 27, 28 Voltage swing as with the use of a voltage divider achieve, so one would have to use a Zener diode 9 with a lower Use the nominal voltage as that of the Zener diode 9 used with the voltage divider. Such an approach would cause problems entail. It is known that Zener diodes with a low nominal voltage of less than approx. 6 V are used as voltage stabilizers significantly less effective than Zener diodes with nominal voltages above 6 V - especially when they have voltage peaks subject. The use of such Zener diodes - such as the use of a Zener diode of 5.1 V - would reduce the precision affect the device negatively.
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Als Beispiel sollen an dieser Stelle die Werte einiger Komponenten eines Umformers in Kraftfahrzeugtachometern dienen. In diesem Fall kommt die Speisespannung E von der !Fahrzeugbatterie und kann normalerweise bis auf 11 V absinken. Mit einer Zener-Diode 9 von 7,5 V und einem Widerstand 27 von 10 kJX , sowie einem Widerstand 28 von 5^1 k JL würde - unter Berücksichtigung eines Spannungsabfalles von 0,6 V an jeder Diode 29 - an der Basis 26 von Darlington-Schaltung 14- eine Maximalspannung von 3,7 V anstehen. Dies bedeutet, daß der maximale Spannungsausschlag an der Erregerwicklung 19 ca. 6,5 V beträgt, ohne eine Sättigung der Darlington-Schaltung 14 zu bewirken und unter ungünstigsten Bedingungen mit E = 11 V.As an example, the values of some components should be used at this point a converter in motor vehicle tachometers. In this case, the supply voltage E comes from the vehicle battery and can normally drop as low as 11V. With a Zener diode 9 of 7.5 V and a resistor 27 of 10 kJX, as well a resistor 28 of 5 ^ 1 k JL would - taking into account a voltage drop of 0.6 V across each diode 29 - on the Base 26 of Darlington pair 14- a maximum voltage of 3.7 V is present. This means that the maximum voltage swing at the excitation winding 19 is approximately 6.5 V, without causing saturation of the Darlington circuit 14 and under worst-case scenario Conditions with E = 11 V.
Um ohne Spannungsteiler 27, 28 dasselbe Ergebnis zu erzielen, müßte man eine Zener-Diode mit weit niedrigerer Nominalspannung als 6 V verwenden, was zu einer geringeren Spannungsstabilisierung am Eingang des Stromverstärkers 13 führen würde und folglich eine geringere Präzision des Umformers zur Folge hätte.In order to achieve the same result without a voltage divider 27, 28, a Zener diode with a far lower nominal voltage would have to be used than 6 V, which would lead to a lower voltage stabilization at the input of the current amplifier 13 and consequently a lower precision of the converter would result.
Dadurch, daß sie als Nebenschluß zur Basis-Emitter-Schaltung der Darlington-Schaltung 14 geschaltet sind, kompensieren bei Temperaturänderungen die drei Dioden 29 in hervorragender Weise die Änderungen der Basis-Emitter-Schaltung in dieser Darlington-Schaltung 14, wodurch der Genauigkeitsgrad des Umformers erhöht wird.Because they are connected as a shunt to the base-emitter circuit of the Darlington circuit 14, compensate for Temperature changes the three diodes 29 in excellent Way the changes in the base-emitter circuit in this Darlington circuit 14, thereby increasing the degree of accuracy of the converter is increased.
Die zweite Zener-Diode 24 kann durch einen hochwertigen Kondensator ersetzt werden, beispielsweise durch einen elektrolytischen Kondensator von 100/tF mit maximaler Arbeitsspannung von 25 V.The second Zener diode 24 can be through a high quality capacitor be replaced, for example by an electrolytic capacitor of 100 / tF with maximum working voltage from 25 V.
Unter Beibehaltung des Erfindungsprinzipgs sind hinsichtlich der vorliegenden Beschreibung und bildlichen Darstellung selbstverständlich eine Vielzahl von Variationen für die prak-While maintaining the principle of the invention are with regard to the present description and illustration of course a multitude of variations for the practical
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tischen Ausführungsformen möglich, ohne after deswegen den Eahmen vorliegender Erfindung zu verlassen.table embodiments are possible without the frame to leave the present invention.
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