DE3226179C2

DE3226179C2 - Schaltungsanordnung zur Überwachung des Ausgangsstroms und der Ausgangsspannung mindestens eines geregelten Netzgerätes

Info

Publication number: DE3226179C2
Application number: DE3226179A
Authority: DE
Inventors: Stephen Mark 97005 Beaverton Oreg. Sekel; Rodney Gene 97007 Aloha Oreg. Strange; Robert Francis 97007 Beaverton Oreg. Verrinder
Original assignee: Tektronix Inc
Current assignee: Tektronix Inc
Priority date: 1981-07-13
Filing date: 1982-07-13
Publication date: 1984-06-20
Also published as: GB2102166A; FR2509473B1; DE3226179A1; JPH0368406B2; US4438498A; FR2509473A1; GB2102166B; JPS5824916A; NL8202726A; CA1194551A

Abstract

Es wird ein Verfahren und ein Gerät zur Ausgangsüberwachung für ein programmierbares Netzgerät beschrieben, in welchem die Versorgung einen programmierten Spannungs- oder Stromwert erzeugt und der erwünschte Wert von einer einzigen Anzeigevorrichtung angezeigt wird.

Description

«ι Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs I.

Eine Schaltungsanordnung der vorstehend genannten Art ist aus der DE-OS 29 16 716 bekannt, die ebenfalls

SS bei geregelten Netzgeräten Regelkreise für den Ausgangsstrom und die Ausgangsspannung mit entsprechendem Stromregeleinsatz bestimmt durch einen Schwellwertdetektor bzw. einen Schaltkreis beschreibt. Bei einer derartigen Schaltungsanordnung handelt es sich jedoch um Regelkreise, bei denen der jeweilige Rcgcleinsatz für die Spannungs- bzw. Stromregelung durch die schaltungstechnischen Parameter des Schwellwertdetektors bzw. des Schaltkreises festgelegt sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der in Rede stehenden Art anzugeben, mit der unabhängig voneinander Werte für den Spannungs- und Stromregeleinsatz vorgebbar sind.

Diese Aufgabe wird bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung besitzt den Vorteil, daß neben der Vorgebbarkeit der Werte für den Spannungs- und Stromregeleinsatz eine direkte Anzeige sowohl der Regelart (Spannungs- oder Stromregelung) als auch des Wertes der eingeregelten Spannung bzw. des eingeregelten Stromes durch die Not-

bo wendigkeit mehrerer aufwendiger Spannungs- bzw. Slrommeßgeräte möglich ist.

Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den

b^r> Figuren der Zeichnung dargcslclhen Ausführungsbcispielen näher erlauicrt. Es zeigt

I·' i g. 1 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung: und

l·' i g. 2 ein Blockschallbild einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die auf einem Mikrocomputer basiert.

Im unteren Teil der Fi g. 1 ist ein geregeltes Netzgerät 10 für konstante Spannung und konstanten Strom dargestellt, mit einem automatischen Übergang von Spannungsregelung auf Stromregelung, wobei nicht nur der Betrag der Ausgangsspannung oder des Ausgangsstroms sondern auch die Regelart (Spannungs- oder Stromregelung) überwachbar ist. Das gestrichelt eingefaßte Netzgerät 10 enthält in an sich bekannter Weise zwischen einer Quelle für eine positive Versorgungsspannung + V_1x- und Bezugspotential, beispielsweise Erde, die Serienschaltung eines Transistors 12, eines hochohmigen Widerstandes 14 und eines niederohmigen Stromfühler-Wiuerstandes 16. Ein Widerstand 18 ist zwischen die Basis des Transistors 12 und die positive Versorgungsspannung geschaltet. Zwei Ausgangsanschlüsse 20 und 22, die mit + bzw. — bezeichnet sind, sind an sich gegenüberliegenden Enden des Widerstandes 14 vorgesehen, an die eine durch ein gestrichelt dargestelltes Kästchen repräsentierte Last 24 angeschlossen werden kann. Die Leitfähigkeit des Serien-Transistors wird durch eine von zwei getrennten Rcgelschleifen — eine für Konstantspannungsbetrieb und eine für Konstantstrombetrieb — geregelt. Die Spannungs-Regelschleife enthält einen Fehlerverstärker 30, dessen Ausgang über eine Diode 32 mit der Basis des Transistors 12 verbunden ist sowie ein vom Ausgangsanschluß 20 und folglich dem Emitter des Transistors 12 an den invertierenden Eingang des Verstärkers 30 gekoppeltes Rückkopplungsnetzwerk. Die Strom-Regelschleife enthält einen Fehlerverstärker 36, dessen Ausgang über eine Diode 38 mit der Basis des Transistors 12 verbunden ist sowie ein vom Ausgangsanschluß 22 an den invertierenden Eingang des Verstärkers 36 gekoppeltes Rückkopplungsnetzwerk 40.

Die Dioden 32 und 38 bilden ein ODER-Glied, so daß jeweils nur eine Regelschleife abgeglichen und folglich die Leitfähigkeit des Transistors 12 geregelt werden kann, während die andere Regelschleife unabgeglichen ist. Der Abgleich wird durch die an den nicht-inverticrenden Eingängen der Verstärker 30 und 36 anliegenden Bezugsspannungen und durch die zwischen die Ausgangsanschlüsse geschaltete Lastimpedanz bestimmt, was nachfolgend noch genauer erläutert wird.

Gewünschte Betricbsslrom- und Bctricbsspannungswerte werden in eine Tastatur 44 eingegeben, um manuell programmierte Referenzspannungen f:ir die Fehlerverslärker 30 und 36 zu erzeugen. Die Tastatur 44 erzeugt Digitalwörter, welche für die programmierten Werte repräsentativ sind, und speichert diese digitalen Wörter in ein zugeordnetes Paar Register 46 und 48 ein. Das Register 46 enthält das Digitalwori, welches dem programmierten Siromgrenzwert entspricht und dieser Wert wird durch einen Digital/Analogwandler (DAC) 50 in eine Analogsp;innung umgewandelt, die als eine Referenzspannung an den nicht-inverticrenden Eingang des Verstärkers 36 angelegt wird. Das Register 48 enthält das dem programmierten Spannungswcri entsprechende Digitalwort, und dieser Wert wird durch einen Digital-ZAnalogwandler 52 in eine Analogspannung umgewandelt, die als eine Bezugsspannung an den nieht-in- \ertierendep Eingang des Verstärkers 30 augelegt wird. Die in den Registern 4β und 48 gespeicherten Digital-Wörter werden über einen Multiplexer (MLJX) 56 als l-unkuon eines logischen Steuersignals von einer an den AnsLMiiL'en der Verstärker 30 und 36 liegenden Fesi-

stellstufe 60 in eine Anzeigedecodierer- und Treibereinheil 58 eingegeben. Eine Anzeigevorrichtung 62 enthält eine LED-Anzeigeeinheit 64 zur Anzeige des numerischen Werts des programmierten Stromes oder der programmierten Spannung sowie ein Paar Lampen 66 und 68, von denen jeweils nur eine *ur Anzeige entweder von Spannung oder Strom eingeschaltet werden kann.

Im Konstantspannungsbetrieb ist die Lastimpedanz an den Ausgangsanschlüssen 20 und 22 ausreichend hoch, so daß an diesen Anschlüssen der größte Teil der Spannung abfällt, während der Spannungsabfall am Widerstand 16 vernachlässigbar ist. Deshalb ist die Spannungs-Regelschleife abgeglichen, wenn das Signal am invertierenden Eingang des Verstärkers 30 an die programmierte Referenzspannung am nichtinvertierenden Eingang angepaßt ist. Die Spannung am Ausgangsanschluß 20 ist dann durch das im Register 48 gespeicherte digitale Wort gegeben. Bei geerdetem invertierenden Eingang des Verstärkers 36 ist die Strom-Regelschleife unabgeglichen. Die Feststellstufe 60, die als Komparator ausgebildet sein kann, erfaßt den abgeglichenen Zustand des Verstärkers 30, schaltet gleichzeitig die Spannung anzeigende Lampe 66 ein und speist den Inhalt des Registers 48 über den Multiplexer 56 in die Anzeigedecodiercr- und Treibereinheit an, so daß die LED-Anzeigecinheii 64 eine numerische Anzeige liefert.

Es sei nun angenommen, daß die Lastimpedanz abnimmt, so daß durch den Widerstand 16 zwangsweise ein zusätzlicher Strom fließt, der den Spannungsabfall an ihm erhöht und zur gleichen Zeit die Spannung an dem Ausgangsanschluß 20 erniedrigt, so daß die Spannungs-Regelschleife unabgeglichen wird und dadurch die Feststellstufe 60 die Spannung anzeigende Lampe 66 abschaltet. Schließlich steigt die Spannung an dem Ausgangsanschluß 22 bis zu einem Wert an, bei dem die Spannung am invertierenden Eingang des Verstärkers 36 der programmierten Bezugsspannung an dessen nicht-invertierendem Eingang angepaßt ist und bei dem die Strom-Regelschleife abgeglichen ist. Die Diode 38 leitet und zieht die Basis des in Serien-Transistors so weit ins Negative, daß der Ladestrom auf den Wert reduziert wird, der durch das im Register 46 gespeicherte Digitalwori repräsentiert wird. Die Feststellstufe 60 schaltet die Strom anzeigende Lampe 68 ein und speist gleichzeitig ein logisches Steuersignal in den Multiplexer 56 ein. so daß das in den· Register 46 gespeicherte Digilalwort in die Anzeigedecodierer- und Treibereinheit 58 eingespeist wird, wodurch der programmierte Stromwert in der LED-Anzeigeeinheit 64 angezeigt wird.

Ersichtlich vermag das Netzgerät bei Änderungen der Lastimpedanz automatisch zwischen Spannungsregel- und Slromregelbetrieb umzuschalten, wobei darüber hinaus die Regeleinsätze für Spannung und Strom zu Überwachungszwecken programmiert und angezeigt werden können und daß die Spannung bzw. Strom anzeigenden Lampen 66 bzw. 68 während Übergangsperioden des Netzgerätes, in denen beide Regelschleifcn unabgeglichen sind, blinken, so daß eine unrichtige ι Betriebsanzeige verhindert werden kann.

Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild eines vollautomatisiertcn digital programmierbaren Netzgerätesystems, in welchem ein Mikrocomputer 80, eine Eingabevorrichtung 82 und ggf. mehrere Netzgeräte 84 und ihre zuge-, ordneten Anzeigeeinheiten 86 durch einen Bus 90 miteinander verbunden sind. Die Netzgeräte 84—1, 84 — 2 _UI1(j 84 — 3 sind identisch. Die Schaltungsstelle des im ein/einen dargestellten Netzgerätes 84—1 entsprechen

dem nach F i g. 1 und sind daher mit gleichen ßczugszeichen versehen. Die Anzeigeeinheiten 86—1, 86—2 und 86—3 können eine Kombination der Anzcigedocodierer- und Treibereinheit 58 und der Anzeigevorrichtung 62 nach F i g. 1 sein. Die F'unktion der Netzgeräte und Anzeigeeinheiten entspricht der oben beschriebenen, wobei der Mikrocomputer 80 das Zusammenwirken der Komponenten steuert und eine größere Flexibilität gewährleistet. Darüber hinaus kann die Kingabcvorrichtung 82 beispielsweise eine Tastatur oder ein Bandoder Kartenleser zur Eingabe digitaler Daten sein, die für den programmierten Spannungs- und Strom-Rcgeleinsatz der Netzgeräte gelten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen r>

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Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Überwachung des Ausgangsstroms und der Ausgangsspannung mindestens eines geregelten Netzgerätes (10), bei dem eine Regelschleife (16, 36, 38, 40) zur Regelung des Ausgangsstroms auf einen vorgegebenen Stromwert und eine Regelschleife (14, 30,32, 34) zur Regelung der Ausgangsspannung auf einen vorgegebenen Spannungsgrenzwert vorgesehen ist und bei dem in Abhängigkeit vom vorgegebenen Strom- und Spannungswert sowie der angeschlossenen Last (24) eine Umschaltung zwischen Strom- und Spannungsregelung erfolgt, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (44, 46, 48) zur Erzeugung jeweils einer den vorgegebenen Stromwert bzw. den vorgegebenen Spannungswert repräsentierenden Digitalzahl, jeweils einen, die jeweilige Digitalzahl in eine analoge elektrische Größe überführenden Wandler (50 bzw. 52), der die den vorgegebenen Strom- bzw. Spannungswert repräsentierende elektrische Größe als Sollwert in die Stromregelschleife (16,36,38,40) bzw. in die Spannungsregelschleife (14, 30, 32, 34) einspeist,

eine an die Stromregelschleife (16,36,38,40) und die Spannungsrcgclschleife (14,30,32,34) angekoppelte Stufe (60) zur Feststellung, ob das Netzgerät (10) im Stromregelbctrieb oder im Spannungsregclbetricb arbeitet und eine von der Feststellstufe (60) angesteuerte und an die die Digitalzahlcn erzeugende Einrichtung (44,46,48) angekoppelte Schaltung (56, 58), welche aufgrund der Steuerung durch die Feststellstufe (60) eine Digitalzahl erzeugt, die der den vorgegebenen Stromwert repräsentierenden Digitalzahl für ein Anzeigegerät (62) bzw. der den vorgegebenen Spannungswert repräsentierenden Digitalzahl proportional ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (44, 46, 48) zur Erzeugung der Digitalzahlen eine Programmiereinrichtung und wenigstens jeweils ein Digitalregister (46, 48) für einen Zwischenspeicher der den vorgegebenen Stromwert und der den vorgegebenen Spannungswert repräsentierende Digitalzahl enthält.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Programmiereinrichtung eine Eingabevorrichtung in Form wenigstens einer Tastatur (44) aufweist.

4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelschleifen (16, 36, 38, 40; 14, 30, 32, 34) jeweils einen Rückkopplungskreis (40 bzw. 34) aufweisen, durch sie als Funktion des Wertes der Last (24) des Netzgerätes (10) für den Stromregelbetrieb bzw. den Spannungsregelbetrieb wirksam schaltbar sind.

5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die FeststeHstufe (60) ein Komparator ist.

6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die die Digitalzahl für das Anzeigegerät (62) erzeugende Schaltung (56, 58) einen von der Fcststellstufc (60) angesteuerten Multiplexer(56)enthält.

7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis t>, dadurch gekennzeichnet, daß d;\s Anzeigegerät (62) eine alphanumerische Anzeigt- (64) so

wie von der Feststellstufe (60) gespeiste Strom- und Spannungsanzeigen (68,66) enthält

8. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7. für mehrere Netzgeräte, gekennzeichnet durch

eine Einrichtung (46,48, 80, 82) zur Erzeugung von Digitalzahlen, die jeweils einen vorgegebenen Strom- und Spannungswert für jeweils ein Netzgerät (84—1 bis 84—3) repräsentieren, so daß jedes Netzgerät (84— 1 bis 84—3) gesondert auf eine Umschaltung zwischen Strom- und Spannungsregelung bei unterschiedlichen vorgegebenen Strom- und Spannungswerten programmierbar ist,
jeweils ein Anzeigegerät (86—1 bis 86—3) für jeweilsein Netzgerät (84—1 bis 84—3),
jeweils eine Feststellstufe (60) für jeweils ein Netzgerät (84-1 bis 84-3),

und eine Steuerung (80) zur Einspeisung den Stromregelbetrieb bzw. den Spannungsregelbetrieb des jeweiligen Netzgerätes (84—1 bis 84—3) repräsentierenden Digitalzahlen in die Anzeigegeräte (86—1 bis 86-3).

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (80) durch einen Mikrokomputer gebildet ist.