DE3039715A1

DE3039715A1 - STOCHASTIC CURRENT / PULSE CONVERTER

Info

Publication number: DE3039715A1
Application number: DE19803039715
Authority: DE
Inventors: Steinle Dr.phil. Zug Benedikt
Original assignee: Landis and Gyr AG; LGZ Landis and Gyr Zug AG
Current assignee: Siemens Building Technologies AG; Landis and Gyr AG
Priority date: 1980-09-26
Filing date: 1980-10-21
Publication date: 1982-04-08
Also published as: CH650595A5

Abstract

For the isolated conversion of a measurement current (Im) flowing in an electrical conductor (3) into a pulse sequence, the measurement current (Im) is linearly transformed into a magnetic measurement field (Hm). A magnetic-field comparator (7) is exposed to the magnetic measurement field (Hm) and a stochastic magnetic reference field (Hr) formed by a stochastic reference current (Ir). Magnetic-field comparators (7) can be based on various physical effects. It detects the zero crossing of the resultant magnetic field (Hm - Hr) and does not need to have a linear magnetic-field/output signal characteristic. <IMAGE>

Description

Stochastischer Strom/Impuls-WandlerStochastic current / pulse converter

Stochastischer Strom/Impu Ls-Wandler Stochastische Messverfahren zur messtechnischen Bestimmung zeitlicher Mittelwerte sowie der Wirk-, Schein- und Blindleistung oder Energie sinusförmiger Signale sind bekannt (DE-AS 20 28 731). Ebenfalls bekannt sind stochastische Messverfahren zur Berechnung des Effektivwertes nicht sinusförmiger Signale und zur Berechnung von Kreuzkorrelationsfunktionen zweier Signale (Electronics, 24. Juli 1975, S. 86-91). Bei diesen Messverfahren wird von Signalen ausgegangen, die als eektrische Grössen, d.h. als Strom oder Spannung, vorliegen; nichtelektrische Signale werden vor der stochastischen Verarbeitung mittels eines Konverters in elektrische Signale umgeformt (Electronics, 24. Juli 1975, S. 87, Bild 1). Das elektrische Signal wird sodann in einem Komparator mit einem stochastischen Referenzsignal verglichen und in eine stochastische Impulsfolge umgewandelt.Stochastic current / Impu Ls converter Stochastic measuring methods for Metrological determination of time averages as well as the active, apparent and reactive power or energy of sinusoidal signals are known (DE-AS 20 28 731). Also known are stochastic measuring methods for calculating the effective value not sinusoidal Signals and to calculate cross-correlation functions of two signals (electronics, July 24, 1975, pp. 86-91). These measurement methods assume signals which are available as electrical quantities, i.e. as current or voltage; non-electrical Signals are converted into electrical by means of a converter before stochastic processing Signals transformed (Electronics, July 24, 1975, p. 87, Fig. 1). The electrical signal is then compared in a comparator with a stochastic reference signal and converted into a stochastic pulse train.

In der Strommesstechnik ist oft eine galvanische Trennung zwischen dem den Messstrom führenden elektrischen Leiter und dem Komparator erforderlich. Hierzu ist es bekannt (DE-OS 27 09 382), den Messstrom mittels eines Stromwandlers linear in ein elektrisches Messignal zu transformieren und das transformierte Messignal im Komparator mit dem stochastischen Referenzsignal zu vergleichen. Die Fig. 1 zeigt das Prinzipschaltbild eines solchen stochastischen Strom/Impuls-Wandters der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art. Ein Stromwandler 1 transformiert den mit 1 bezeichneten Messstrom linear in ein potentialfreies m Messignal Im, und ein elektronischer Komparator 2 vergleicht das Messignal 1 ' mit einem stochastischen Referenzsignal I . Das m r transformierte Messignal 1 ' und das stochastische Referenzsignal m Ir können Ströme oder Spannungen sein. Am Ausgang des Komparators 2 entsteht eine Impulsfolge, die den logischen Wert 1 oder 0 aufweist, je nachdem, ob das Messignal 1 grösser oder m kleiner ist als das Referenzsignal Ir.In current measurement technology, there is often a galvanic separation between the electrical conductor carrying the measuring current and the comparator. For this purpose it is known (DE-OS 27 09 382) to measure the current by means of a current transformer to transform linearly into an electrical measurement signal and the transformed measurement signal to be compared in the comparator with the stochastic reference signal. Fig. 1 shows the basic circuit diagram of such a stochastic current / pulse converter of the im The preamble of claim 1 mentioned type. A current transformer 1 transforms the with 1 designated measuring current linearly into a potential-free m measuring signal Im, and a Electronic comparator 2 compares the measurement signal 1 'with a stochastic one Reference signal I. The m r transformed measurement signal 1 'and the stochastic reference signal m Ir can be currents or voltages. At the output of the comparator 2 there is a Pulse sequence that has the logical value 1 or 0, depending on whether the measurement signal 1 is larger or m smaller than the reference signal Ir.

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die potentialfreie Umwandlung ohne einen linearen Stromwandler zu bewerkstelligen.The invention specified in claim 1 is based on the object to accomplish the potential-free conversion without a linear current transformer.

Nachfolgend werden einige Ausführungsbeisp iele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.Some exemplary embodiments of the invention are illustrated below the drawings explained in more detail.

Es zeigen: Fig. 2 eine Prinzipdarstellung eines stochastischen Strom/Impuls-Wandlers, Fig. 3 Diagramme und Fig. 4 bis 9 verschiedene Varianten von Magnetfeldkomparatoren.They show: FIG. 2 a basic illustration of a stochastic current / pulse converter, 3 shows diagrams and FIGS. 4 to 9 different variants of magnetic field comparators.

In der Fig. 2 bedeutet 3 einen elektrischen Leiter, in dem ein Messstrom 1 fliesst. Ein weiterer elektrischer Leiter 4 führt m einen stochastischen Referenzstrom Ir. Der Leiter 4 kann eine Referenzstromspule 5 bilden, deren Windungen in einem Bereich 6 parallel zum Leiter 3 angeordnet sind. Im Bereich 6 bildet der Messstrom 1 ein proportionales Messmagnetfeld H und der Refem m renzstrom Ir ein proportionales stochastisches Referenzmagnetfeld Hr . Das MessmagnetfeldHm stellt ein linear transformiertes Messr m signal dar, das funktionell dem linear transformierten Messignal 1 ' der bekannten Anordnung nach der Fig. 1 entspricht. Der m magnetfeldempfindliche Teil eines Magnetfeldkomparators 7 ist dem Messmagnetfeld H in und dem diesem überlagerten Referenzm magnetfeld Hr ausgesetzt.In FIG. 2, 3 denotes an electrical conductor in which a measuring current 1 flows. Another electrical conductor 4 carries a stochastic reference current Ir. The conductor 4 can form a reference current coil 5, the turns of which in a Area 6 are arranged parallel to the conductor 3. The measuring current forms in area 6 1 a proportional measuring magnetic field H and the reference current Ir a proportional one stochastic reference magnetic field Mr. The measuring magnetic field Hm represents a linearly transformed Messr m signal, which is functionally the linearly transformed measurement signal 1 'the known arrangement according to FIG. 1 corresponds. The m magnetic field sensitive part of a magnetic field comparator 7 is the measuring magnetic field H in and that superimposed on it Reference m magnetic field exposed to Hr.

Die Einkopplung der beiden Magnetfelder H und H in den m r Magnetfeldkomparator 7 kann mittels eines Magnetkerns erfolgen, der von den Leitern 3, 4 umschlungen ist und einen Luftspalt aufweist, in welchem der magnetfeldempfind liche Teil des Magnetfeldkomparators 7 angeordnet ist. Ein solcher Magnetkern ist jedoch nicht unbedingt erforderlich; es ist lediglich dafür zu sorgen, dass der magnetfeldempfindliche Teil des Magnetfeldkomparators 7 in einer Zone angeordnet ist, in der sowohl der Messstrom 1 als auch der Referenzstrom I ein homogenes Magnetm r feld erzeugen.The coupling of the two magnetic fields H and H into the m r magnetic field comparator 7 can take place by means of a magnetic core around which the conductors 3, 4 are wrapped is and has an air gap in which the magnetic field sensitive part of the Magnetic field comparator 7 is arranged. However, such a magnetic core is not absolutely necessary; it is only necessary to ensure that the magnetic field sensitive Part of the magnetic field comparator 7 is arranged in a zone in which both the Measurement current 1 as well as the reference current I generate a homogeneous magnetic field.

Die Fig. 3a zeigt einen beispielsweisen Verlauf des Messmagnetfeldes H und des stochastischen Referenzmagnetfeldes H in m r Funktion der Zeit t. In der Fig. 3b ist der Verlauf des auf den Magnetfeldkomparator 7 einwirkenden resultierenden Magnetfeldes H = H - H dargestellt. Am Ausgang 8 des Magnetfeldm r komparators 7 entsteht ein elektrisches Ausgangssignal Sa, das gemäss der Fig. 3e eine Impulsfolge darstellt und den logischen Wert 1 oder 101 annimmt, je nachdem, ob das Messmagnetfeld H grösser oder kleiner als das Referenzrnagnetfeld H und m r somit das resultierende Magnetfeld H positiv-oder negativ ist.3a shows an example of the course of the measuring magnetic field H and the stochastic reference magnetic field H in m r as a function of time t. In the 3b is the course of the resultant acting on the magnetic field comparator 7 Magnetic field H = H - H shown. At the output 8 of the magnetic field comparator 7 an electrical output signal Sa is produced, which according to FIG. 3e is a pulse train and assumes the logical value 1 or 101, depending on whether the measuring magnetic field H larger or smaller than the reference magnetic field H and thus the resulting one Magnetic field H is positive or negative.

Der Magnetfeldkomparator 7 besteht, wie die Fig. 4 zeigt, vorteilhaft aus einem Hallgenerator 9, einer Stromquelle 10 und einem Schwellenschalter 11, dessen Ausgang den Ausgang 8 des Magnetfe ldkomp ara tors darstellt. Die Stromquelle 10 Versorgt den Hallgenerator 9 mit einem konstanten Strom I . An den Aus-0 gangsklemmen des Hallgenerators 9 entsteht eine Hallspannung Uh, die zu dem in den Hallgenerator 9 eingekoppelten resultierenden Magnetfeld H (Fig. 3b) annähernd proportional ist. Die Hallspannung Uh gelangt zum Schwellenschalter 11, an dessen Ausgang das Signal 5a (Fig. 3e) entsteht.As FIG. 4 shows, the magnetic field comparator 7 is advantageous from a Hall generator 9, a power source 10 and a threshold switch 11, whose output represents output 8 of the magnetic field comp ara sector. The power source 10 Supplies the Hall generator 9 with a constant current I. At the output terminals of the Hall generator 9, a Hall voltage Uh is generated, which corresponds to that in the Hall generator 9 coupled resulting magnetic field H (Fig. 3b) is approximately proportional. The Hall voltage Uh reaches the threshold switch 11, at whose output the signal 5a (Fig. 3e) arises.

Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit besteht darin, gemäss der Fig. 5 als magnetfeldempfindliches Bauteil einen magnetoresistiven Dünnfilm 12 einzusetzen, der an die Stromquelle 10 (oder an eine Spannungsquelle) angeschlossen ist und vom resultierenden Magnetfeld H in der harten oder leichten Magnetachse ausgesteuert wird.Another advantageous possibility is, according to FIG. 5 to use a magnetoresistive thin film 12 as a magnetic field sensitive component, which is connected to the power source 10 (or to a voltage source) and from resulting magnetic field H controlled in the hard or light magnetic axis will.

Beim Nulldurchgang des Magnetfeldes H ändert der Dünnfilm 12 seinen elektrischen Widerstand sprungartig. Dies ist aus der Fig.At the zero crossing of the magnetic field H, the thin film 12 changes its sudden electrical resistance. This is from Fig.

3c ersichtlich, welche den zeitlichen Verlauf der relativen Widerstandsänderung QR/R zeigt. Eine Auswerteschaltung 13, die eingangsseitig einen an die elektrischen Anschlüsse des Dünnfilms 12 gekoppelten Schwellenschalter aufweisen kann, erfasst diese Widerstandsänderung und liefert jeweils im Nulldurchgang des resultierenden Magnetfeldes H einen Impuls. Der Auswerteschaltung 13 ist vorteilhaft auch eine zum Referenzstrom 1r proportionale Referenzspannung Ur zugeführt. Mit Hilfe der Kenntnis des Signalverlaufs des Referenzstromes Ir und der durch die Widerstandsänderung des Dünnfilms 12 markierten Zeitpunkte der Nulldurchgänge des resultierenden Magnetfeldes H wird in der Auswerteschaltung 13 das Ausgangssignal S (Fig. 3e) erzeugt.3c can be seen, which shows the time course of the relative change in resistance QR / R shows. An evaluation circuit 13, the input side one to the electrical Connections of the thin film 12 may have coupled threshold switches, detected this change in resistance and delivers in each case in the zero crossing of the resulting Magnetic field H a pulse. The evaluation circuit 13 is advantageously also a Reference voltage Ur proportional to the reference current 1r is supplied. With the help of Knowledge of the signal curve of the reference current Ir and the through the change in resistance of the thin film 12 marked points in time of the zero crossings of the resulting magnetic field H is the output signal in the evaluation circuit 13 S (Fig. 3e) is generated.

Anhand der Fig. 6 wird gezeigt, wie der Nachteil des Magnetfeldkomparators nach der Fig. 5, dass das Vorzeichen des Nulldurchgangs des resultierenden Magnetfeldes H mit dem Dünnfilm 12 nicht unmittelbar erfasst wird, behoben werden kann. Der Magnetfeldkomparator nach der Fig. 6 weist vier magnetoresistive Dünnfilme 14 bis 17 auf, die eine elektrische Brückenschaltung 18 bilden. Eine Spannungsquelle 19 speist diese Brückenschaltung, deren Brückenspannung mit Ub bezeichnet ist. Die Dünnfilme 14 bis 17 sind geometrisch parallel angeordnet und das resultierende Magnetfeld H ist in Richtung der harten Magnetachse an die Dünnfilme angelegt, während der elektrische Strom in den Dünnfilmen in Richtung der leichten Magnetachse fliesst.6 shows how the disadvantage of the magnetic field comparator according to FIG. 5, that the sign of the zero crossing of the resulting magnetic field H is not detected directly with the thin film 12, can be corrected. The magnetic field comparator 6 has four magnetoresistive thin films 14 to 17, the electrical Form bridge circuit 18. A voltage source 19 feeds this bridge circuit, whose bridge voltage is denoted Ub. The thin films 14 to 17 are geometric arranged in parallel and the resulting magnetic field H is in the direction of the hard Magnetic axis applied to the thin films while the electric current in the thin films flows in the direction of the easy magnet axis.

An die Dünnfilme 14 bis 17 sind ausserdem in Richtung der harten Magnetachse Vormagnetisierungsfelder Hb angelegt, und zwar derart, dass das Vormagnetisierungsfeld der in der Brückenschaltung 18 in elektrischer Hinsicht diagonal angeordneten Dünnfilme 14 und 17 dem Vormagnetisierungsfeld der beiden anderen Dünnfilme 15 und 16 entgegengerichtet ist. Dlese Vormagnetisierungsfelder Hb, die mit Hilfe permanentmagnetischer Schichten oder stromdurchflossener elektrischer Leiter erzeugt werden können, bewirken bei H = 0 eine Drehung der Magnetisierung der Dünnfilme 14 bis 17 aus der leichten Magnetachse heraus; die Brückenschaltung 18 bleibt dabei im Gleichgewicht. Wird die Brückenschaltung 18 einem ansteigenden Magnetfeld H ausgesetzt, so ändert sich der elektrische Widerstand in den verschieden vormagnetisierten Dünnfilmen 14 bis 17 unterschiedlich, und es entsteht eine Brückenspannung Ub, die gemäss der Fig. 3d bei stärkerem Magnetfeld H infolge Sättigung der Dünnfilme 14 bis 17 wieder verschwindet. Die Nulldurchgänge der Brücken- spannung Ub fallen jeweils zeitlich mit den Nulldurchgängen des Magnetfeldes H zusammen. Das Vorzeichen der Brückenspannungsänderung im Nulldurchgang entspricht dem Vorzeichen der Aenderung des Magnetfeldes H. Die Brückenspannung Ub steuert ein Flipflop 20, an dessen Ausgang das Ausgangssignal S enta steht.The thin films 14 to 17 are also in the direction of the hard magnetic axis Bias fields Hb applied in such a way that the bias field of the thin films disposed diagonally in electrical terms in the bridge circuit 18 14 and 17 are directed opposite to the bias field of the other two thin films 15 and 16 is. Dlese bias fields Hb, which with the help of permanent magnetic layers or current-carrying electrical conductors can be generated, cause at H = 0 a rotation of the magnetization of the thin films 14 to 17 from the magnetic easy axis out; the bridge circuit 18 remains in equilibrium. Will the bridge circuit 18 exposed to an increasing magnetic field H, the electrical resistance changes in the differently biased thin films 14 to 17 different, and it a bridge voltage Ub arises, which according to FIG. 3d with a stronger magnetic field H disappears again due to saturation of the thin films 14 to 17. The zero crossings the bridge voltage Ub fall in time with the zero crossings of the magnetic field H together. The sign of the bridge voltage change in the zero crossing corresponds to the sign of the change in the magnetic field H. The bridge voltage Ub controls a flip-flop 20, at the output of which the output signal S enta is available.

Der in der Fig. 7 dargestellte Magnetfeldkomparator besteht aus einem Oberflächenwellen-Oszillator 21, einem Frequenzdiskriminator 22 und einer Auswerteschaltung 23. Der Oszillator 21 ist durch ein vorzugsweise piezoelektrisches Substrat 24, auf dessen einen Fläche zwei interdigitale Uebertrager 25, 26 und eine magnetostriktive Schicht 27 angeordnet sind, sowie durch einen Verstärker 28 gebildet. Das Substrat 24 mit der magnetostriktiven Schicht 27 stellt eine akustische Oberflächenwellenverzögerungsleitung dar. Der Verstärker 28 ist über den Uebertrager 25, die Oberflächenwellenverzögerungsleitung 24, 27 und den Uebertrager 26 rückgekoppelt.The magnetic field comparator shown in Fig. 7 consists of a Surface wave oscillator 21, a frequency discriminator 22 and an evaluation circuit 23. The oscillator 21 is supported by a preferably piezoelectric substrate 24, on one of its surfaces two interdigital transmitters 25, 26 and one magnetostrictive one Layer 27 are arranged and formed by an amplifier 28. The substrate 24 with the magnetostrictive layer 27 constitutes a surface acoustic wave delay line The amplifier 28 is via the transmitter 25, the surface wave delay line 24, 27 and the transmitter 26 are fed back.

Das Ausgangssignal des Verstärkers 28 wird durch den Uebertrager 25 in akustische Oberflächenwellen umgesetzt. Diese erreichen nach einer bestimmten Verzögerungszeit den Uebertrager 26 und werden dort in ein elektrisches Signal umgewandelt, das zum Eingang des Verstärkers 28 gelangt. Die dem Messmagnetfeld H und dem Referenzmagnetfeld H ausgesetzte magnetostrikm r tive Schicht 27 verändert in Abhängigkeit vom resultierenden Magnetfeld H = H - H die Verzögerungszeit der Oberflächenm r wellenverzögerungsleitung und damit die Schwingfrequenz des Oszillators 21.The output signal of the amplifier 28 is transmitted through the transmitter 25 converted into surface acoustic waves. These reach after a certain Delay time the transmitter 26 and are converted there into an electrical signal, which arrives at the input of the amplifier 28. The measuring magnetic field H and the reference magnetic field H exposed magnetostrictive layer 27 changes depending on the resulting Magnetic field H = H - H the delay time of the surface m r wave delay line and thus the oscillation frequency of the oscillator 21.

Wenn kein äusseres Magnetfeld den Oszillator 21 beeinflusst, erzeugt dieser Schwingungen mit einer bestimmten Mittenfrequenz.If no external magnetic field influences the oscillator 21, it is generated these vibrations with a certain center frequency.

Das resultierende Magnetfeld H bewirkt eine Verschiebung der Schwingfrequenz, und der Frequenzdiskriminator 22 liefert eine zur Frequenzversch iebung proportionale Ausgangsspannun g. Am Ausgang der Auswerteschaltung 23 entsteht das Ausgangssignal Sa (Fig. 3e), das den logischen Wert 1 oder "0" annimmt, je nachdem, ob das Messmagnetfeld H grösser oder kleiner als das m Referenzmagnetfeld Hr und damit die Frequenzverschiebung positiv oder negativ ist.The resulting magnetic field H causes a shift in the oscillation frequency, and the frequency discriminator 22 supplies a frequency shift proportional Output voltage. The output signal arises at the output of the evaluation circuit 23 Sat (Fig. 3e), which assumes the logical value 1 or "0", depending on whether the measuring magnetic field H is larger or smaller than the m reference magnetic field Hr and so that the frequency shift is positive or negative.

Je nach dem Kurvenverlauf der Schwingfrequenz des Oszillators 21 in Abhängigkeit vom resultierenden Magnetfeld H kann es erforderlich sein, den Oszillator 21 einem konstanten Vormagnetisierungsfeld auszusetzen, das die Mittenfrequenz des Oszillators in einen annähernd linearen Bereich der Frequenz-Magnetfeld-Kurve verschiebt.Depending on the curve shape of the oscillation frequency of the oscillator 21 in Depending on the resulting magnetic field H it may be necessary to use the oscillator 21 to a constant bias field, which is the center frequency of the Oscillator shifts into an approximately linear region of the frequency-magnetic field curve.

Der Magnetfeldkomparator nach der Fig. 8 beruht auf dem Faraday-Effekt. Er weist eine Lichtquelle 29, ein verspiegeltes Prisma 30, einen Polarisator 31, einen Faraday-Dreher 32, einen Analysator 33, ein weiteres verspiegeltes Prisma 34, einen Detektor 35 und eine Auswerteschaltung 36- auf. Ein von der Lichtquelle 29 ausgehender Lichtstrahl wird vom Prisma 30 zum Polarisator 31 abgelenkt und durch diesen linear polarisiert. Der polarisierte Lichtstrahl durchstrahlt den Faraday-Dreher 32, der dem resultierenden Magnetfeld H ausgesetzt ist, wodurch die Polarisationsebene in Abhängigkeit vom Magnetfeld H gedreht wird. Der den Faraday-Dreher 32 verlassende Lichtstrahl wird im Analysator 34 in zwei Teilstrahlen aufgespalten, die über das Prisma 34 zum Detektor 35 gelangen und dort detektiert werden. Die Auswerteschaltung 36 bildet aus der Ausgangsspannung des Detektors 36 - gegebenenfalls durch logische Verknüpfung mit der zum ReferenzstromIr proportionalen Referenzspannung Ur - das Ausgangssignal Sa des Magnetfeldkomparators.The magnetic field comparator according to FIG. 8 is based on the Faraday effect. It has a light source 29, a mirrored prism 30, a polarizer 31, a Faraday rotator 32, an analyzer 33, another mirrored prism 34, a detector 35 and an evaluation circuit 36-. One from the light source 29 outgoing light beam is deflected by the prism 30 to the polarizer 31 and through linearly polarized. The polarized light beam shines through the Faraday rotator 32, which is exposed to the resulting magnetic field H, thereby reducing the plane of polarization is rotated depending on the magnetic field H. The one leaving the Faraday rotator 32 The light beam is split into two partial beams in the analyzer 34, which are transmitted via the Prism 34 reach detector 35 and are detected there. The evaluation circuit 36 forms from the output voltage of the detector 36 - possibly by logic Link with the reference voltage Ur - das proportional to the reference current Ir Output signal Sa of the magnetic field comparator.

r a Als Faraday-Dreher 32 eignet sich in bekannter Weise ein festes Medium, z.B. ein Licht leiter, oder ein flüssiges oder gasförmiges Medium. Besonders vorteilhaft ist eine ferromagnetische Schicht, wobei das resultierende Magnetfeld H und der polarisierte Lichtstrahl die Schicht in Längsrichtung oder in Querrichtung durchdringen können. r a As a Faraday rotator 32, a solid one is suitable in a known manner Medium, e.g. a light guide, or a liquid or gaseous medium. Particularly A ferromagnetic layer is advantageous, the resulting magnetic field H and the polarized light beam the layer in the longitudinal direction or in the transverse direction can penetrate.

Der in der Fig. 9 dargestellte Magnetfeldkomparator beruht einerseits auf der Magnetostriktion und andererseits auf der Druckabhängigkeit der Polarisationsdrehung in einem Medium. GLeiche Bezugszeichen w-ie in der Fig. 8 weisen auf gleiche Teile hin. Der von der Lichtquelle 29 ausgehende Lichtstrahl durchläuft den Polarisator 31, einen Lichtleiter-37 sowie den Analysator 33 und wird vom Detektor 35 empfangen. Der mittlere Teil des Lichtleiters 37 trägt einen Mantel 38 aus magnetostriktivem Material. Das auf den Mantel 38 einwirkende resultierende Magnetfeld H bewirkt einen mechanischen Druck des magnetostriktiven Mantels auf den Lichtleiter 37. Die druckabhängige Drehung der Polarisationsebene im Lichtleiter 37 wird vom Detektor 35 erfasst, und die Auswerteschaltung 36 bildet das Ausgangssignal Sa.The magnetic field comparator shown in FIG. 9 is based on the one hand on the magnetostriction and on the other hand on the pressure dependence of the polarization rotation in one medium. The same reference numerals as in FIG. 8 refer to the same parts there. The light beam emanating from the light source 29 passes through the polarizer 31, a light guide 37 and the analyzer 33 and is received by the detector 35. The middle part of the light guide 37 carries a jacket 38 made of magnetostrictive Material. The resulting magnetic field H acting on the jacket 38 causes a mechanical pressure of the magnetostrictive jacket on the light guide 37. The pressure-dependent Rotation of the plane of polarization in the light guide 37 is detected by the detector 35, and the evaluation circuit 36 forms the output signal Sa.

Aehnlich wie bei der Lösung nach der Fig. 7 ist es auch bei den Anordnungen nach den Fig. 8 und 9 vorteilhaft, ein konstantes Vormagnetisierungsfeld vorzusehen, das den Magnetfeldern H und m Hr überlagert wird. Dieses Vormagnetisierungsfeld bewirkt eine mittlere Drehung der Polarisationsebene und ermöglicht, das Vorzeichen des resultierenden Magnetfeldes H mittels des Detektors 35 unmittelbar, d. h. ohne Zuhilfenahme der Referenzspannung U, zu erfassen.It is similar to the solution according to FIG. 7 with the arrangements 8 and 9, it is advantageous to provide a constant bias field, which is superimposed on the magnetic fields H and m Hr. This bias field causes a mean rotation of the plane of polarization and enables the sign of the resulting magnetic field H by means of the detector 35 directly, d. H. without With the aid of the reference voltage U, to be recorded.

Die Vorteile der Erfindung lassen sich nun leicht erkennen. Da der lineare Stromwandler 1 wegfällt, lässt sich der beschriebene stochastische Strom/Impuls-Wandler mit geringem technischem Aufwand realisieren. Auch die Messgenauigkeit kann durch den Wegfall des linearen Stromwandlers und der durch diesen verursachten Linearitäts- und Phasenfehler erheblich gesteigert werden. Da mit dem Magnetfeldkomparator 7 nur der Zeitpunkt des Nulldurchgangs des resultierenden Magnetfeldes H erfasst werden muss, können auf verschiedensten physikalischen Effekten beruhende Magnetfeldkomparatoren eingesetzt werden, deren Magnetfeld-Ausgangssignal-Kennlinie keineswegs linear zu sein braucht.The advantages of the invention can now be easily seen. Since the linear current converter 1 is omitted, the stochastic current / pulse converter described can be used Realize with little technical effort. The measurement accuracy can also go through the omission of the linear current transformer and the linearity caused by it and phase errors can be increased considerably. Since with the magnetic field comparator 7 only the point in time of the zero crossing of the resulting magnetic field H can be detected Magnetic field comparators based on various physical effects can be used are used whose magnetic field output signal characteristic is by no means linear needs to be.

Je nach den besonderen Bedingungen eines Anwendungsfalles, wie hohe Ansprechgeschwindigkeit, kleine Hysterese, geringe Abmessungen, Herstellbarkeit in integrierter Schaltungstechnik, geringer technischer Aufwand usw. kann eine optimale Auswahl aus den sich anbietenden Magnetfeldkomparatoren getroffen werden.Depending on the special conditions of an application, how high Response speed, small hysteresis, low Dimensions, Can be manufactured using integrated circuit technology, little technical effort etc. can make an optimal selection from the magnetic field comparators that are available to be hit.

Claims

PATENT CLAIMS Stochastic current / pulse converter for potential-free Conversion of a current into a pulse train, in which the one in an electrical Conductor flowing measuring current is linearly transformed into a measuring signal and the transformed Measurement signal compared with a stochastic reference signal by means of a comparator is, characterized in that the transformed measurement signal is one of the measurement current (Im) formed measuring magnetic field (H and the stochastic reference signal from a stochastic reference current (Ir) formed stochastic reference magnet field (H) and that the comparator is connected to the measuring magnetic field (H and the stochastic Magnetic comparator (7) exposed to the reference magnetic field (Hr).

2. Converter according to claim 1, characterized in that the Magnetfetdkomparator (7) consists of a hold generator (9) and a threshold switch (t1).

3. Converter according to claim 1, characterized in that the Magnetfetdkomparator (7) of at least one magnetoresistive thin film tal2; 14 to 17) and an evaluation circuit (13; 20) exists.

4. Converter according to claim 1, characterized in that the magnetic field comparator (7) from an acoustic surface bet oscillator (21) with a magnetostrictive one Layer (27), a frequency discriminator (22) and an evaluation circuit (23) consists.

5. Converter according to claim 1, characterized in that the Magnetfetdkomparator (7) from a light source (29), a polarizer (31), a Faraday rotator (32), an analyzer (33), a detector (35) and an evaluation circuit (36).

6. Converter according to claim 1, characterized in that the Magnetfetdkomparator (7) on the one hand on the magnetostriction and on the other hand on the pressure dependence the polarization rotation in a medium (37) is based.

7. Converter according to claim 6, characterized in that the Magnetfetdkomparator (7) from a light source (29), a polarizer (31), a light guide (37) with a magnetostrictive jacket (38), an analyzer (33), a detector (35) and an evaluation circuit (36).