DE3139963A1

DE3139963A1 - "schaltungsanordnung zur galvanischen trennung von analogen gleichstromsignalen"

Info

Publication number: DE3139963A1
Application number: DE19813139963
Authority: DE
Inventors: Günter 4020 Mettmann von zur Gathen
Original assignee: Hartmann and Braun AG
Current assignee: ABB Training Center GmbH and Co KG
Priority date: 1980-11-27
Filing date: 1981-10-08
Publication date: 1982-06-24
Also published as: DE3139963C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung
der im Gattungsbegriff genannten Art.
Eine solche Anordnung ist aus der DT-OS 28 47 206.2 bekannt.
Dort ist die Zerhackerschaltung und die zugehörige Hilfsspannungsquelle im Sekundärkreis des Transformators angeordnet, wobei der Sekundärkreis auf den Primärkreis zurückwirkt. Der Anordnung lag die Aufgabe zugrunde, mit einer gemeinsamen Hilfsspannungsquelle auszukommen, wenn mehrere Meb,il timer Eingangsschaltungen, die auf verschiedenen Potentialen liegen können, versorgt werden müssen. Schaltungsanordnungen der genannten Art liefern sekundärseitig einen eingeprägten Gleichstrom, der die Meßgröße genau abbilden und vom Widerstand des Verbrauchers (Bürdenwiderstand) unabhängig sein soll. Je nach Art des nachgeschalteten Meßgerätes kann der Bürdenwiderstand bei unterschiedlichen Leitungslängen im Bereich bis etwa 750n beliebig groß sein. Um trotzdem den Meßfehler klein zu halten, müßte man prinzipiell einen verlustarmen Trennübertrager einsetzen.
In der Praxis bedeutet dies, daß ein Trennübertrager mit geringen Querverlusten eine ganz bestimmte Baugröße, magnetische Induktion und ein ausgewähltes Kernmaterial aufweisen muß.
Um z. B. im Bürdenbereich von Ra = ... 750n die Querverluste S 0,3 % des Nennstromes zu halten, benötigt man einen recht großen und teuren Trennübertrager.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Schaltung auf der Elektronikseite soweit zu verbessern, daß man trotz eines einfachen, kleinen und preiswerten Trenntransformators eine ausreichende Bürdenunabhängigkeit erzielt.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß zur Eliminierung der Bürdenabhängigkeit des sekundärseitigen Ausgangsstromes dem primärseitigen, von einem Meßumformer gelieferten eingeprägten Strom ein Zusatzstrom überlagert ist, der von der Klemmenspannung des aus Zerhackerschaltung, Transformator und Gleichrichterschaltung bestehenden Stromwandlers gesteuert ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand von Fig. 1 und 2 der Zeichnung beschrieben.
In Fig. 1 ist mit M ein Meßwertumformer, mit Z ein Zerhacker, mit U ein Trenntransformator, mit G ein Gleichrichter und mit R der in seiner Größe nicht festgelegte Bürdenwiderstand bea zeichnet. Über Klemmen K1 und K2 wird eine Hilfsspannung-U angelegt, die sowohl den Meßwertumformer M und den erhacker Z als auch zwei Transistoren T1 und T2 speist. Die Emitter-Basisstrecke des Transistors T1 erfaßt die Spannung UK an den Eingangsklemmen des Zerhackers 2. Die Aussteuerung dieses Transistors T1, in dessen Kollektor- umd Emitterleitung Widerstände R1 und R2 liegen, bestimmt das Basispotential des Transistors T2, dessen Emitter über einen Arbeitswiderstand R3 an der Hilfsspannungsklemme K1 liegt. Die Kollektorieitung dieses Transistors liegt an aem einen Eingang des rhackers Z.
Dem M@@@ @tabhängigen, eingeprägten Strom I des Meßwertumformers M Wird damit ein Zusatzstrom hI überlagert, der den sekundär gewonnenen Ausgangsstrom 1a trotz Änderung der Bürde Ra konstant hält. Die Kompensation des an sich vorhandenen Bürdeneinflusses beruht darauf, daß der Spannungsbedarf UK eines aus der Zerhackerschaltung Z, dem Trenntransformator U und dem Gleichrichter G bestehenden Stromwandlers weitgehend proportional zum Ausgangsstrom Ia und zum Bürdenwiderstand Ra ist. Es wird also der durch die Spannung UK gekennzeichnete Aussteuerungszustand dieses Stromwandlers durch den Transistor T1 erfaßt und mit Hilfe des Transistors T2 in einen Zusatzstrom umgeformt, sodaß eine Stromquelle mit großem Innenwiderstand vorliegt.
Die beschriebene Zusatzstromquelle wird so dimensioniert, daß sich z. 8. ein Bürdenfehler von 0,3 % bei Ra = 0 .L 750# auf eisen vernachlässigbaren Rest reduzieren läßt.
Der bei konstantem Bürdenwiderstand erzeugte Zusatzstrom bI wirkt sich in der Anzeige lediglich als Steilheitsfehler aus und kann daher in die Eichung mit einbezogen werden.
In Fig. 2 ist ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel dargestellt. Eine variable Eingangsspannung UE wird über einen Operationsverstärker V in Stromseriengegenkopplung in einen eingeprägten Ausgangsstrom I umgesetzt. Dieser speist eine von außen gesteuerte und aus vier Transistoren bestehende Zerhackerschaltung Z. Zusätzlich verarbeitet diese Zerhackerschaltung einen Zusatzstrom AI, der wie beschrieben aus den Transistoren T1 und T2 gewonnen wird. Da der über den Zerhacker Z fließende eingeprägte Strom I in die Gegenkopplung des Operationsverstärkers einbezogen ist, ist bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 der Strom I in die andere Eingangsklemme des Zerhackers Z eingespeist bw. er wird in der anderen Eingangsklemme des Zerhackers erzeugt. Da auch der Zusatzstrom tI über den Transistor TZ in die gleiche Eingangsklemme eingespeist wird wie der Signalstrom I, ergibt sich die gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 veränderte Schaltungsanordnung der Transistoren T1 und T2 und der Widerstände R1, R2 und R3.
Der Zerhacker speist den Trenntransformator U, dem wiederum ein Demodulator in Form eines Gleichrichters G nachgeschaltet ist. Mit C1, C2 und C3 sind Kondensatoren bezeichnet. Um die Schaltung im Leerlauffall vor Schaden zu schützen, kann im Ausgangskreis eine Begrenzungsdiode ZD vorgesehen werden.
Die aus den Transistoren T1 und T2 aufgebaute Zusatzstromquelle kann im Prinzip auch mit Operationsverstärkern oder Feldeffekttransistoren aufgebaut werden.
L e e r s e i t e

Claims

Schaltungsanordnung zur galvanischen Trennung von analogen Gleichstromsignalen Patentansprüche: Schaltungsanordnung zur galvanischen Trennung von analogen Gleichstromsignalen mit einer Zerhackerschaltung, mit einer auf die Zerhackerschaltung einwirkenden Hilfsspannungsquelle und mit einem Transformator, der über eLne Primär- und eine Sekundärwicklung verfügt, dadurch gekennzeichnet, daß zur Eliminierung der Bürdenabhängigkeit des sekundärseitigen Ausgangsstromes (Ia) dem primärseitigen, von einem Meßumformer (M) gelieferten eingeprägten Strom (I) ein Zusatzstrom (bI) überlagert ist, der von der Klemmenspannung (UK) des aus Zerhackerschaltung (Z), Transformator (U) und Gleichrichterschaltung (G) bestehenden Stromwandlers gesteuert ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmenspannung (UK) der Zerhackerschaltung (Z) einen ersten Transistor (T ) steuert, deS ein zweiter, die Zerhackerschaltung (Z) speisender Transistor (Tz) nachgeschaltet ist.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator (U) lediglich eine Primär-und eine Sekundärwicklung aufweist und daß eine einzige Hilfsspannungsquelle (UH) sowohl den Meßumformer (M) und den Zerhacker (Z) als auch die Transistoren (T1, T2> speist.