DE3321530C2 - - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Steuersignalen
in einer vorgebbaren Phasenlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruches
1.
Es ist allgemein bekannt, daß eine Periodendauerbestimmung einer beliebigen
Frequenz mittels einer höherfrequenten, konstanten und bekannten
Taktfrequenz möglich ist. Wird dabei die Zahl der Taktperioden über eine
erste Periodendauer der beliebigen Frequenz hinaus weitergemessen, so
ist die Festlegung bestimmter Phasenlagen bezüglich dieser beliebigen
Frequenz anhand der jeweils bereits gezählten Taktperioden möglich,
bspw. durch Auslösen eines Signals bei einem vorgegebenen Stand des
Taktzählers. Dabei ergibt sich die Auflösung oder Genauigkeit aus der
Taktfrequenz. Voraussetzung für diese Art der Festlegung einer Phasenlage
ist die genaue Kenntnis der Taktfrequenz und die zeitliche Konstanz
der beliebigen Frequenz und der Taktfrequenz.
In diesem Zusammenhang soll auch die digitale Zeitintervallmessung
nach dem Noniusverfahren genannt werden. (Frühauf, Uwe: Grundlagen
der elektrischen Meßtechnik, Leipzig, Akademische Verlagsgesellschaft
Geest & Partig KG, 1977, Seite 287 . . . 288).
Hier wird zur Messung eines Zeitintervalls ein erster und zweiter
Takt unterschiedlicher Frequenz herangezogen, wobei im Anschluß
an eine erste Impulsfolge, welche innerhalb des zu messenden Zeitintervalls
auftritt, eine zweite Impulsfolge unterschiedlicher
Frequenz erzeugt wird, und die Impulse dieser zweiten Impulsfolge
bis zum Erreichen einer zeitlichen Übereinstimmung zweier Impulse
beider Impulsfolgen gezählt werden. Auf diese Weise lassen sich,
bei entsprechender Wahl der Taktfrequenzen beider Impulsfolgen,
sehr kurze Zeiten messen. Aus dieser Meßschaltung läßt sich jedoch
keine Erzeugung von Steuersignalen in Abhängigkeit von einer
einstellbaren Phasenlage zu einer Wechselspannung ableiten.
Weiterhin sind Schaltungen zur Erzeugung von Steuersignalen in bestimmten
Phasenlagen bezüglich einer Wechselspannung bekannt, welche
rein analog arbeiten. So ist bspw. der DE-OS 28 16 592 eine Schaltungsanordnung
entnehmbar, bei welcher der zeitliche Spannungsverlauf
der Wechselspannung abgetastet und einem bestimmten Spannungswert eine
bestimmte Phasenlage zugeordnet wird. Bei Auftreten dieses Spannungswertes
(wobei eine bestimmte Richtung der Spannungsänderung vorgegeben ist)
wird ein Steuersignal erzeugt. Voraussetzung für eine exakte Steuerung
mittels dieser Methode ist dabei die Konstanz von Frequenz und Spannungsverlauf
der abzutastenden Wechselspannung.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es dagegen, ein derartiges Verfahren
zur Erzeugung von Steuersignalen in einer vorgebbaren Phasenlage
bezüglich einer Wechselspannung anzugeben, welches im wesentlichen
unabhängig von Frequenz, Frequenzkonstanz und Spannung von Wechselspannung
und Taktfrequenzen arbeitet. Ferner soll eine Schaltungsanordnung
zur Durchführung dieses Verfahrens geschaffen werden, welche
rein digital arbeitet und damit in einfacher Weise vollständig integrierbar
ist.
Zur Lösung dieser Aufgabenstellung wird ein Verfahren nach dem Oberbegriff
mit den Verfahrensschritten gemäß dem Kennzeichen des Anspruches 1
ausgestaltet.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.
So läßt sich der vorgeschlagene Verfahrensablauf zum ersten realisieren,
indem der zweite Hilfstakt im Anschluß an den ersten Hilfstakt
gezählt wird; dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Verfahren
mit sehr einfach gehaltenen seriell arbeitenden Logikschaltungen
durchgeführt werden soll.
Um eine möglichst einfache zeitliche Korrelation der beiden Hilfstakte
zu erreichen, ist es möglich, die Hilfstakte auseinander, bzw. aus einem
höherfrequenten Grundtakt herzuleiten, was insbesondere durch Teilung
geschehen kann.
Die Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens besteht aus
digitalen Standardschaltungen, welche ohne Schwierigkeiten integrierbar
sind. Insbesondere kann bei Verwendung der Schaltungsanordnung innerhalb
eines größeren Schaltungskonzeptes eine bereits vorhandene Taktfrequenzerzeugung
beliebiger Art herangezogen werden, da außer der ausreichenden
Höhe der Taktfrequenz keine besonderen Anforderungen an die Qualität des Taktes
gestellt werden.
Die Schaltungsanordnung kann in sehr vorteilhafter Weise zur Steuerung
eines elektromechanischen Relais verwendet werden, welches eine im wesentlichen
konstante zeitliche Verzögerung zwischen dem Zeitpunkt der Ansteuerung
und dem Zeitpunkt des eigentlichen Schaltvorganges aufweist. Durch
Vorgabe der einzelnen Schaltungsparameter ist es möglich, den Schaltvorgang
des Relais so zu steuern, daß das Öffnen, bzw. das Schließen der
Arbeitskontakte derart im Bereich des Nulldurchganges einer zu schaltenden
Wechselspannung liegt, daß der Verschleiß der Kontakte auf ein Minimum
begrenzt ist.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben
sich aus der Zeichnung und der Beschreibung.
Im folgenden wird die Erfindung, auch anhand der Zeichnung, näher erläutert.
Die Zeichnung zeigt im einzelnen in
Fig. 1 ein Schaltschema der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung;
Fig. 2 ein Prinzipschaltbild eines Bausteins aus dem
Schaltschema nach Fig. 1, und
Fig. 3 Spannungs-Zeit-Diagramme an verschiedenen Schaltungspunkten.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Steuersignalen
in einer vorgebbaren Phasenlage bezüglich einer Wechselspannung
U, d. h., es sollen Steuersignale Us in einer bestimmten Lage innerhalb
jeweils einer Periode T₀ der Wechselspannung U, z. B. in einem Phasenwinkel
ϕ von 90°, bzw. π/4 nach dem definierten Beginn einer Periode
T₀ erzeugt werden.
Dazu wird die Dauer einer vorgebbaren Anzahl n von Perioden T₀ der
Wechselspannung U gemessen, indem während dieser Dauer die Perioden T₁
eines ersten, höherfrequenten Hilfstaktes gezählt werden.
Demnach ist:
n · T₀=K · T₁, (1)
mit k gleich Zahl der gezählten Perioden T₁ des ersten Hilfstaktes.
Die Genauigkeit dieser Messung steigt mit der vorgegebenen Anzahl n
der Perioden T₀ der Wechselspannung U und mit steigender Frequenz des
ersten Hilfstaktes an.
Weiterhin werden Perioden T₂ eines zweiten, ebenfalls höherfrequenten
Hilfstaktes mit einer vom ersten Hilfstakt unterschiedlichen Frequenz
gezählt. Bei Übereinstimmung der Zahl der Perioden T₂ des zweiten Hilfstaktes
mit der Zahl k der Perioden T₁ des ersten Hilfstaktes wird das
Steuersignal Us ausgelöst, d. h., der zeitliche Verlauf der Wechselspannung
U hat gerade den Phasenwinkel ϕ nach folgender Gleichung erreicht:
k · T₂=p · T₀+f (ϕ) (2)
wobei
oder
ist (Umrechnung des Phasenwinkels ϕ in Einheiten der Periodendauer T₀);
und p gleich Zahl der verstreichenden ganzen Periodendauern T₀ während
der Zählung des zweiten Hilfstaktes.
Durch Einsetzen der Gleichung (1) in der Form
in die Gleichung (2) erhält man dann
mit Einsetzen der Gleichung (3.1) (äquivalent mit Gleichung (3.2)) und
Kürzen mit n · T₀ erhält man folgende Gleichung:
Dies bedeutet, daß die Phasenlage des erzeugten Steuersignals Us unabhängig
von der Periodendauer T₀ und damit auch von der Frequenz der Wechselspannung
U ist. Weiterhin ist die Lage des Steuersignals Us bei vorgegebenen
Periodenzahlen n (gewünschte Genauigkeit) und p (Verzögerung
bis zur Auslösung des Steuersignals Us) nur vom Verhältnis der Periodendauern
T₁, T₂, bzw. den entsprechenden Frequenzen der Hilfstakte abhängig,
d. h., daß die beiden Hilfstakte zeitlich miteinander korreliert
sein müssen. Es muß demnach für die Frequenzen der Wechselspannung U
und der beiden Hilfstakte nur sichergestellt sein, daß sie innerhalb
des Zeitraumes der Periodenzählung des ersten und des zweiten Hilfstaktes,
also zwischen dem Start des hier beschriebenen Verfahrens und
der Erzeugung des Steuersignals Us konstant im Rahmen der geforderten
Genauigkeit für den Phasenwinkel ϕ sind. Dies soll hier und im weiteren
unter dem Begriff kurzzeitstabil verstanden werden. Die absolute Frequenz
der Hilfstakte ist dagegen nur von untergeordneter Bedeutung; sie
ist neben der vorgegebenen Zahl n der Perioden T₀ der Wechselspannung U
mitbestimmend für die Genauigkeit des Phasenwinkels ϕ des abgegebenen
Steuersignals Us. Sofern das Verhältnis zwischen den Frequenzen der
Hilfstakte und der Wechselspannung genügend groß ist, sind selbst Frequenzschwankungen
der Hilfstakte um einen Faktor zwei unschädlich für
das Steuersignal Us.
Die Genauigkeit, mit welcher das Steuersignal Us unter einem bestimmten
Phasenwinkel ϕ erzeugt wird, ist - wie oben bereits angedeutet -
zum ersten vom Verhältnis zwischen der Frequenz der Wechselspannung U
und der Frequenz der Hilfstakte abhängig: je höherfrequenter der erste
Hilfstakt ist, desto genauer kann die Anzahl n von Perioden T₀ der Wechselspannung
U bestimmt werden, was die Basis für die Auslösung des Steuersignals
Us bildet.
Zum zweiten ist die erzielbare Genauigkeit von der Zahl n der Perioden T₀
der Wechselspannung U abhängig, während der die Zahl k der Perioden T₁
des ersten Hilfstaktes gezählt werden kann.
Die Genauigkeit der Steuersignalerzeugung nimmt also zu, je später -
ab dem Zeitpunkt des Starts des vorgeschlagenen Verfahrens - das Steuersignal
Us erzeugt wird, d. h., je größer die Periodenzahlen n und damit
auch k werden.
Um den Zeitraum zwischen dem Start des Verfahrens und der Erzeugung des
Steuersignals möglichst zu verkürzen, kann zum ersten die
Frequenz des zweiten Hilfstaktes möglichst hoch (gegen den ersten Hilfstakt)
gewählt werden. Damit ist die Periodendauer T₂ und auch die Zähldauer
k · T₂ für den zweiten Hilfstakt, an deren Ende das Steuersignal Us
ausgelöst wird, verkürzt. Diese Verhältnisse für die Taktfrequenzen werden
dann angewendet, wenn die Zählung des zweiten Hilfstaktes im Anschluß
an die Zählung des ersten Hilfstaktes erfolgt. Zum zweiten kann
die Zählung des ersten und des zweiten Hilfstaktes gleichzeitig durchgeführt
werden, wobei aber dann die Periodendauer T₂ des zweiten Hilfstaktes
größer sein muß als die Periodendauer T₁ des ersten Hilfstaktes,
da die Zahl k von Perioden (gleich der Dauer von n Perioden von T₀)
zuerst feststehen muß, bevor das Zählen der Perioden T₂ bei der Anzahl k
beendet werden kann.
Im folgenden wird eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens
anhand der Zeichnung beschrieben.
Fig. 1 zeigt ein Schaltschema einer derartigen Schaltungsanordnung mit
einer von der Wechselspannung U angesteuerten Steuerschaltung 1, welche
über Steuerleitungen 2, 3 einen ersten Schalter 4 und einen zweiten Schalter
5 schließen, bzw. öffnen kann. Die Steuerschaltung 1 betätigt dabei
zumindest den ersten Schalter 4 bei einem definierten Phasenwinkel der
Wechselspannung U, vorzugsweise im Nulldurchgang. Die beiden Schalter 4,
5 verbinden, bzw. öffnen die Verbindung zwischen einer Takterzeugungsschaltung
6 mit mehreren Ausgängen 7, 8 zur Erzeugung verschiedener, zeitlich
korrelierter Taktfrequenzen und einem ersten Taktzähler 9 und einem
zweiten Taktzähler 10, wobei ein Zähleingang 11 des ersten Taktzählers 9
über den ersten Schalter 4 mit einem der Ausgänge 7, und ein Zähleingang
12 des zweiten Taktzählers 10 über den zweiten Schalter 5 mit einem
der Ausgänge 8 der Takterzeugungsschaltung 6 verbindbar ist.
Ausgänge 13, 14 des ersten und zweiten Taktzählers 9, 10 steuern einen
Komparator 15, welcher den Stand der beiden Zähler 9, 10 vergleicht,
sobald einer der beiden Zähler 9, 10 einen Zählerstand ungleich Null
aufweist, und bei Gleichstand das Steuersignal Us auf einer Ausgangsleitung
16 erzeugt. Weiterhin wird die Steuerschaltung 1 von dem Komparator
15 erzeugten Steuersignal Us angesteuert.
Bei der hier beschriebenen Schaltungsanordnung wird das damit durchführbare
Verfahren dadurch ausgelöst, daß die beiden Taktzähler 9, 10 über
eine Startleitung 16 mittels eines Startimpulses Ust auf Null zurückgesetzt
werden. Damit wird das Steuersignal Us auf der Ausgangsleitung 16
nicht mehr erzeugt (die beiden Taktzähler 9, 10 weisen im Normalfall
- vom bisherigen Verfahrensablauf stammend - gleiche Zählerstände auf,
somit erzeugt der Komparator 15 das Steuersignal Us) die Steuerschaltung
1 schließt einen oder beide Schalter 4, 5, z. B. beim nächsten Nulldurchgang
der Wechselspannung U, und die beiden Taktzähler 9, 10 beginnen
zu zählen. Der erste Taktzähler 9 wird dadurch gestoppt, daß die
Steuerschaltung 1 den ersten Schalter 4 öffnet, sobald die vorgegebene
Anzahl n von Perioden T₀ der Wechselspannung U verstrichen sind, vorzugsweise
wiederum bei einem Nulldurchgang der Wechselspannung U. Der
zweite Taktzähler 10 wird dadurch gestoppt, daß die Steuerschaltung 1
den zweiten Schalter 5 öffnet, sobald die Steuerschaltung 1 vom Komparator
15 das Steuersignal Us erhält, welches der Komparator 15 bei
Gleichstand der beiden Taktzähler 9, 10 auf seiner Ausgangsleitung 16
erzeugt.
Die Vorgabe des Phasenwinkels ϕ bezüglich der Wechselspannung U, unter
welchem das Steuersignal Us erzeugt wird, wird durch die Auswahl der
beiden Taktfrequenzen an den Ausgängen 7, 8 der Takterzeugungsschaltung
6, bzw. deren Verhältnis bestimmt (bei einer vorgegebenen Anzahl n
von zu messenden Perioden T₀ der Wechselspannung U). Die Takterzeugungsschaltung
6 besteht daher vorzugsweise aus einem Oszillator 17, welcher
einen höherfrequenten Grundtakt erzeugt und einem daran angeschlossenen
mehrstufigen Teiler 18, welcher an mehreren Ausgängen 7, 8 der Takterzeugungsschaltung
6 unterschiedliche Taktfrequenzen erzeugt, welche untereinander
- entsprechend der Auslegung des Teilers 18 - in bestimmten
Verhältnissen stehen. Mittels zweier Umschalter 19, 20 oder äquivalenter
technischer Mittel sind die Verhältnisse der den beiden Taktzählern 9, 10
zuführbaren Taktfrequenzen für den jeweils gewünschten Phasenwinkel ϕ
einstellbar. Vorzugsweise kann auch ein programmierbarer Teiler 18 eingesetzt
werden. Die Umschalter 19, 20 können dann entfallen, während bekannte
Mittel zum Speichern der vorprogrammierten Taktfrequenzen, bzw.
des Taktfrequenzverhältnisses oder der entsprechenden Teilverhältnisse
vorhanden sind.
Fig. 2 zeigt ein Prinzipschaltbild einer Steuerschaltung 1 nach Fig. 1,
bei welcher die Schalter 4, 5 über die Steuerleitungen 2, 3 derart ansteuerbar
sind, daß die beiden Taktzähler 9, 10 nacheinander arbeiten.
Im einzelnen besteht die Steuerschaltung 1 in diesem Ausführungsbeispiel
aus einer von der Wechselspannung U angesteuerten Eingangsschaltung 21,
welche die Wechselspannung U derart umformt, daß eine digitale Weiterverarbeitung
möglich ist, bspw. wird mit jedem Nulldurchgang der Wechselspannung
U eine positive Flanke erzeugt. Mit dieser umgeformten Wechselspannung
U wird über einen steuerbaren Schalter 22 ein voreinstellbarer
Zähler 23 angesteuert, welcher vorzugsweise die von der Eingangsschaltung
21 erzeugten positiven Flanken zählt. Der voreinstellbare Zähler 23
besteht dabei aus einem herkömmlichen Zähler 24 und einem Komparator
25, welcher den Zählerstand mit einem voreinstellbaren Wert vergleicht
und bei Gleichheit ein Signal auf einer Steuerleitung 26 erzeugt.
Über diese Steuerleitung 26 wird wiederum der steuerbare Schalter
22 geöffnet, und damit der voreinstellbare Zähler 23 angehalten.
Mit dem Signal auf der Steuerleitung 26 und mit dem Steuersignal Us
auf der Ausgangsleitung 16 des Komparators 10 aus Fig. 1 werden über
ein logisches Netzwerk die Ansteuerspannungen auf
den Steuerleitungen 2, 3 erzeugt, welche die Schalter 4, 5 aus Fig. 1
steuern. Gleichzeitig wird mit Erscheinen des Steuersignals Us der voreinstellbare
Zähler 23 zurückgesetzt.
Die Ansteuerspannung für den ersten Schalter 4 wird gewonnen, indem
das invertierte Steuersignal Us (Inverter 27) mit dem invertierten Ausgangssignal
des Komparators 25 (Inverter 28) über ein UND-Gatter 29
verknüpft wird. Die Ansteuerspannung für den zweiten Schalter 5 wird
gewonnen, indem das invertierte Steuersignal Us (Inverter 27) mit dem
nicht invertierten Ausgangssignal des Komparators 25 über ein UND-Gatter
30 verknüpft wird.
Zum Verständnis des zeitlichen Ablaufs der Funktionen der Schaltungen
nach den Fig. 1 und 2 sind in Fig. 3 Spannungs-Zeit-Diagramme an
verschiedenen relevanten Schaltungspunkten dargestellt.
Teil (a) der Fig. 3 zeigt die Wechselspannung U in einer ggf. für die digitale Weiterverarbeitung durch die Eingangsschaltung 21 aufbereiteten Form. Für die weiteren Ausführungen wird der Beginn einer Periode T₀ mit der positiven Flanke dieser Wechselspannung U definiert.
Teil (b) der Fig. 3 zeigt die Ansteuerspannung für den ersten Schalter 4 und
Teil (c) die Ansteuerspannung für den zweiten Schalter 5.
Teil (d) der Fig. 3 schließlich zeigt das Steuersignal Us auf der Ausgangsleitung 16.
Teil (a) der Fig. 3 zeigt die Wechselspannung U in einer ggf. für die digitale Weiterverarbeitung durch die Eingangsschaltung 21 aufbereiteten Form. Für die weiteren Ausführungen wird der Beginn einer Periode T₀ mit der positiven Flanke dieser Wechselspannung U definiert.
Teil (b) der Fig. 3 zeigt die Ansteuerspannung für den ersten Schalter 4 und
Teil (c) die Ansteuerspannung für den zweiten Schalter 5.
Teil (d) der Fig. 3 schließlich zeigt das Steuersignal Us auf der Ausgangsleitung 16.
Mit dem in Fig. 3 nicht dargestellten Startsignal Ust werden die beiden
Taktzähler 9, 10 zurückgesetzt und mit der nächsten positiven Flanke
der Wechselspannung U (Fig. 3a) beginnt die Zählperiode für den
Taktzähler 9 (Fig. 3b) und den voreinstellbaren Zähler 23 (Zeitpunkt A).
Nach Zählen einer vorgegebenen Anzahl n von Perioden T₀ der Wechselspannung
U steuert der voreinstellbare Zähler 23 und erzeugt ein Signal
auf der Steuerleitung 26, durch welches der erste Taktzähler 9 gestoppt
(Zeitpunkt B in Fig. 3b) und der zweite Taktzähler 10 gestartet wird
(Zeitpunkt B in Fig. 3c).
Nach Erreichen der Gleichheit der Zählerstände des ersten und des
zweiten Taktzählers 9, 10 wird das Steuersignal Us ausgelöst (Zeitpunkt
C in Fig. 3d), welches auch den zweiten Taktzähler 10 stoppt
(Zeitpunkt C in Fig. 3c). Die zeitliche Differenz zwischen dem Zeitpunkt
C der Erzeugung des Steuersignals Us und der letzten vorangegangenen
positiven Flanke der Wechselspannung U (Zeitpunkt D) bezeichnet
den Phasenwinkel ϕ. Für eine erneute Durchführung des Verfahrens
müssen die beiden Taktzähler 9, 10 mittels des Startsignals Ust zurückgesetzt
werden.
In gleicher Weise kann eine Steuerschaltung 1 realisiert werden, bei
welcher die Ansteuerspannungen für die beiden Schalter 4, 5 derart erzeugt
werden, daß die Taktzähler 9, 10 nicht nacheinander arbeiten,
sondern gleichzeitig mit dem Zählvorgang beginnen. Dabei ist jedoch
zu beachten, daß die beiden Taktzähler 9, 10 während der Startphase
der Zählung, insbesondere bei in der Frequenz wenig unterschiedlichen
Hilfstakten zeitweise den gleichen Zählerstand aufweisen.
Um zu verhindern, daß der Komparator 15 bereits hier ein Steuersignal
Us erzeugt, muß der Komparator 15 zumindest während der Startphase
an der Abgabe des Steuersignals gehindert werden. Dies kann vorzugsweise
dadurch geschehen, daß die Ausgangsleitung 16 des Komparators
15 solange gesperrt wird, wie der Schalter 4 geschlossen ist, d. h.,
solange der erste Taktzähler 9 arbeitet. In die Ausgangsleitung 16 kann
somit im einfachsten Fall ein weiterer steuerbarer Schalter vorgesehen
werden, welcher mit der invertierten Ansteuerspannung für den ersten
Schalter 4 angesteuert wird.
Ein derartige Schaltungsanordnung, wie vorstehend beschrieben, kann
in vorteilhafter Weise zur Ansteuerung von steuerbaren Schaltern,
wie z. B. elektromechanischen Relais eingesetzt werden. Werden derartige
steuerbare Schalter zum Schalten von Wechselspannungsversorgungen
hoher Leistung eingesetzt, so wird der Schaltzeitpunkt vorzugsweise
auf einen Nulldurchgang der Wechselspannung gelegt. Dies verringert
zum einen die durch den Schaltvorgang auftretenden elektromagnetischen
Störungen, bzw. vermindert den Entstörungsaufwand und verringert, insbesondere
bei mechanischen Schaltkontakten, den Verschleiß. Dabei wird
das Schalten im Nulldurchgang bei steuerbaren Schaltern häufig dadurch
erschwert, daß zwischen dem Ansteuerzeitpunkt und dem eigentlichen
Schaltzeitpunkt eine Verzögerungszeit liegt. Mittels der vorgegebenen
Schaltungsanordnung ist es nun möglich, ein Steuersignal Us
zu erzeugen, welches einen definierten Phasenwinkel ϕ bezüglich der zu
schaltenden Wechselspannung U einnimmt. Durch Auswahl eines geeigneten
Verhältnisses für die beiden Hilfstakte ist es nun möglich, den Phasenwinkel
ϕ so einzustellen, daß - bei konstanter Frequenz der Wechselspannung
U - die auftretende Verzögerungszeit des steuerbaren Schalters
derart kompensiert wird, daß der Schaltzeitpunkt mit einem Nulldurchgang
der Wechselspannung U übereinstimmt.
Claims (9)
1. Verfahren zur Erzeugung von Steuersignalen in einer vorgebbaren
Phasenlage bezüglich einer Wechselspannung mit zumindest kurzzeitstabiler
Frequenz unter Verwendung eines höherfrequenten,
zumindest kurzzeitstabilen Hilfstaktes, dadurch gekennzeichnet,
daß die Dauer einer vorgebbaren Anzahl (n) von Perioden (T₀) der
Wechselspannung (U) bestimmt wird, indem die während dieser Dauer
anfallenden Perioden (T₁) eines ersten Hilfstaktes gezählt werden,
daß die Perioden (T₂) eines zweiten Hilfstaktes unterschiedlicher
Frequenz, welcher mit dem ersten Hilfstakt zeitlich korreliert
ist, gleichzeitig gezählt werden, wobei die Periodendauer (T₂)
des zweiten Hilfstaktes größer ist als die Periodendauer (T₁)
des ersten Hilfstaktes und wobei die Zahl der gezählten Perioden
des ersten Hilfstaktes zuerst feststehen muß, bevor das Zählen
der Perioden des zweiten Hilfstaktes beendet werden kann und daß
bei Übereinstimmung der Periodenzahlen (k) des ersten und zweiten
Hilfstaktes das Steuersignal (Us) erzeugt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden Hilfstakte aus einem höherfrequenten, gemeinsamen
Grundtakt, vorzugsweise durch Teilung, hergeleitet werden.
3. Schaltungsanordung zur Durchführung des Verfahrens nach einem
der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet,
daß durch eine Steuerschaltung (1) ein erster Schalter (4) für
eine vorgebbare Anzahl (n) von Perioden (P₀) der Wechselspannung
(U) schließbar ist,
daß in an sich bekannter Weise ein erster Taktzähler (9) über den ersten Schalter (4) und ein zweiter Taktzähler (10) über einen zweiten Schalter (5) mit einer Takterzeugungsschaltung (6) verbunden ist,
daß der zweite Schalter (5) durch die Steuerschaltung (1) schließbar und frühestens bei Gleichheit der Zählerstände (Taktzähler 9 und 10) wieder geöffnet wird.
daß in an sich bekannter Weise ein erster Taktzähler (9) über den ersten Schalter (4) und ein zweiter Taktzähler (10) über einen zweiten Schalter (5) mit einer Takterzeugungsschaltung (6) verbunden ist,
daß der zweite Schalter (5) durch die Steuerschaltung (1) schließbar und frühestens bei Gleichheit der Zählerstände (Taktzähler 9 und 10) wieder geöffnet wird.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuerschaltung (1) einen voreinstellbaren Zähler (23)
aufweist, welcher nach Ablauf einer vorgegebenen Anzahl (n) von
Perioden (T₀) der Wechselspannung (U) ein Ausgangssignal zur
Steuerung mindestens des ersten Schalters (4) erzeugt.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,
daß zum Vergleich der Zählerstände des ersten und zweiten Taktzählers
(9, 10) ein Komparator (15) vorgesehen ist.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß der Komparator (15) nur wirksam geschaltet ist, wenn der
erste Schalter (4) geöffnet ist.
7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Taktzähler (9, 10) zwischen unterschiedlichen
Ausgangsfrequenzen der Takterzeugungsschaltung (6)
umschaltbar sind.
8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die Takterzeugungsschaltung (6) aus einem Oszillator (17)
und einem nachgeschalteten mehrstufigen, vorzugsweise programmierbaren
Teiler (18) besteht, wobei das Verhältnis der Ausgangsfrequenz
für die Taktzähler (9, 10) wählbar ist.
9. Verwendung einer Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche
3 bis 8, zur Ansteuerung eines steuerbaren Schalters, vorzugsweise eines
elektromagnetischen Relais mit einer Verzögerung zwischen Ansteuerzeitpunkt
und Schaltzeitpunkt derart, daß der Schaltzeitpunkt
mit einem Nulldurchgang der Wechselspannung (U) übereinstimmt.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3321530A DE3321530A1 (de) | 1983-06-15 | 1983-06-15 | Verfahren zur erzeugung von steuersignalen in einer vorgebbaren phasenlage, schaltungsanordnung zur durchfuehrung des verfahrens und verwendung der schaltungsanordnung |
US06/618,488 US4606058A (en) | 1983-06-15 | 1984-06-08 | Process for generating control signals in a predeterminable phase position, circuit arrangement for effectuating the process and utilization of the circuit arrangement |
GB08415012A GB2143350B (en) | 1983-06-15 | 1984-06-13 | Producing control signals in timed relation to an a.c. waveform |
FR8409303A FR2548379B3 (fr) | 1983-06-15 | 1984-06-14 | Procede pour engendrer des signaux de commande, de phase predeterminable, montage pour mettre en oeuvre ce procede et utilisation de ce montage |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3321530A DE3321530A1 (de) | 1983-06-15 | 1983-06-15 | Verfahren zur erzeugung von steuersignalen in einer vorgebbaren phasenlage, schaltungsanordnung zur durchfuehrung des verfahrens und verwendung der schaltungsanordnung |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3321530A1 DE3321530A1 (de) | 1984-12-20 |
DE3321530C2 true DE3321530C2 (de) | 1991-06-06 |
Family
ID=6201508
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- 1984-06-14 FR FR8409303A patent/FR2548379B3/fr not_active Expired
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