DE763502C - Circuit arrangement for measuring alternating voltages or alternating currents with amplifier tubes - Google Patents
Circuit arrangement for measuring alternating voltages or alternating currents with amplifier tubesInfo
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- G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
- G01R19/0023—Measuring currents or voltages from sources with high internal resistance by means of measuring circuits with high input impedance, e.g. OP-amplifiers
Description
Schaltungsanordnung zum Messen von Wechselspannungen oder Wechselströmen mit Verstärkerröhren Die Auf gabe der Erfindung besteht darin eine Meßeinrichtung für Wechselspannungen oder Wechselströme zu schaffen, die einen möglichst geringen Eigenverbrauch aufweist.Circuit arrangement for measuring alternating voltages or alternating currents with amplifier tubes The task of the invention is a measuring device for alternating voltages or alternating currents that are as low as possible Has self-consumption.
Bisher hat man sich zu diesem Zweck einer Verstärkereinrichtung bedient, an deren Eingangskreis die zu messende Spannung gelegt wird, während das Meßinstrument ani den Ausgangskreis des Verstärkers angeschlossen ist (z. B. Röhrenvoltmeter). Bei diesen bekannten Einrichtungen muß aber der Verstärkungsgrad genau bekannt sein da er unmittelbar in die Messung mit eingeht. Da der Verstärkungsgrad von der Anodenspannung und der Heizspannung sowie dem Alter der Röhre in hohem Maße abhängig ist, sind Schwankungen, die in falschen Meßergeblnissen führe, schwer zu vermeiden.So far, an amplifier device has been used for this purpose, to whose input circuit the voltage to be measured is applied while the measuring instrument ani is connected to the output circuit of the amplifier (e.g. tube voltmeter). In these known devices, however, the degree of amplification must be known precisely because it is included directly in the measurement. Because the gain depends on the anode voltage and the heating voltage as well as the age of the tube is highly dependent Fluctuations, which lead to incorrect measurement results, are difficult to avoid.
Diese Nachteile lassen sich erfindungsgemäß dadurch beseitigen, daß dem Verstärker gitterseltig die Differenz aus zu messender Größe und Ausgangsgröße des Verstärkers zugeführt wird und die Ansgangsgröße dem Anodenkreis. über einen Transformator entnommen wird, in dessen Sekundärkreis das Anzeigegerät liegt. Zur Spannungsmessung werden Ausgangs und Eingangsspannung in Serie geschaltet, wobei. die Ausgangsspannung das Anzeigegerät speist und die Summe der beiden Spannungen an der zu messenden Spannung liegt. handelt es sich um eine Strommessung, so wird der Eingangskreis an einen Widerstand gelegt, durch welchen der Differenzstrom von dem zu messenden Strom und dem Ausgangsstrom fließt, wobei das Anzeigegerät von dem vollen Ausgangsstrom durchflossen wird. Die Schaltungsanordnung gemäß der Efindung ist besonders zur Messung der Restspannung in Kompensations- und Brückenschaltungen geeignet. These disadvantages can be eliminated according to the invention in that to the amplifier the difference between the variable to be measured and the output variable of the amplifier is fed and the output variable to the anode circuit. about a Transformer is removed, in the secondary circuit of which the display device is located. To the Voltage measurement, output and input voltage are connected in series, whereby. the output voltage that Display device feeds and the sum of the two Voltages is present at the voltage to be measured. it is a current measurement, so the input circuit is connected to a resistor through which the differential current of the current to be measured and the output current flows, the display device is traversed by the full output current. The circuit arrangement according to The invention is particularly useful for measuring the residual voltage in compensation and bridge circuits suitable.
Es sind zwar schon Einrichtungen für Meß-, Schalt- oder Regelungszwecke bekannt, bei denen eine Verstärkerröhrenschaltung verwendet wird, deren Eingangskreis, also dem Gitter, die Differenz aus zu messender und Ausgangsgröße zugeführt wird und in deren Ausgangskreis, dem Anodenkreis, das Anzeigegerät liegt. There are already facilities for measuring, switching or regulating purposes known, in which an amplifier tube circuit is used, whose input circuit, So the grid, the difference between the measured and the output variable is fed and the display device is located in the output circuit, the anode circuit.
Bei diesen bekannten Anordnungen wird also die zu messende Größe auch durch die Summe von Eingangs- und Ausgangsgröße eines Verstärkers dargestellt. Eine Messung von Wechselspannungen oder Wechselströmen ist mit dieser bekannten Schaltungsanordnung unmittelbar nicht möglich, da die Ausgangsgröße nicht mittels eines Transformators dem Anodenkreis des Verstärkers bzw. der Endstufe des Verstärkers entnommen wird. Auch fehlt dadurch die für die Erfindung charakteristische Trennung der Eingangs- und Ausgangsgröße. In these known arrangements, the size to be measured is also represented by the sum of the input and output variables of an amplifier. A measurement of alternating voltages or alternating currents is known with this Circuit arrangement directly not possible because the output variable is not by means of a transformer to the anode circuit of the amplifier or the output stage of the amplifier is removed. This also lacks the separation characteristic of the invention the input and output size.
In den Abbildungen sind einige Ausführungsbeispiele für eine Meßeinrichtung gemäß der Erfindung schaltungsmäßig dargestellt. The figures show some exemplary embodiments for a measuring device according to the invention shown in terms of circuitry.
Die Abb. 1 zeigt eine Spannungsmessung. Fig. 1 shows a voltage measurement.
Die zu messende Wechselspannung 11 ist mit ihrem einen Pol 12 an den Eingangskreis einer Verstärkerröhre 13 angeschlossen. Der andere Pol 14 des Verstärkereingangskreises ist mit dem einen Pol 15 des Ausgangskreises der Verstärkerröhre 13 verbunden. Der andere Pol 16 des Ausgangskreises ist mit der zweiten Klemme der zu messenden Spannung 11 verbunden. An die Klemmen 17 wird die Anodenspannung für den Verstärker gelegt.The AC voltage to be measured 11 is with its one pole 12 to the Input circuit of an amplifier tube 13 connected. The other pole 14 of the amplifier input circuit is connected to one pole 15 of the output circuit of the amplifier tube 13. Of the the other pole 16 of the output circuit is connected to the second terminal of the voltage to be measured 11 connected. The anode voltage for the amplifier is applied to terminals 17.
18 ist der Ausgangstransformator des Verstärkers. Mit 19 ist eine Spannungsquelle zur lieferung der negativen Gittervorspannung und mit 20 das Anzeigeinstrument bezeichnet. Wie aus der Abbildung ersichtlich ist, sind Eingangs- und Ausgangsspannung des Verstärkers in Reihe geschaltet; ihre Summe ist gleich der zu messenden Wechselspannung. Die Eingangsspannung des Verstärkers ist also gleich der Differenz von der zu messenden Wechselspannung und der Ausgangsspannung des Verstärkers. Wählt man das Verhältnis von Eingangs- zu Ausgangsspannung, d. h. den Spannungsverstärkungsgrad des Verstärkers, genügend groß, z. B.18 is the output transformer of the amplifier. At 19 there is one Voltage source for supplying the negative grid bias and with 20 the display instrument designated. As can be seen from the figure, input and output voltage are the amplifier connected in series; their sum is equal to the alternating voltage to be measured. The input voltage of the amplifier is therefore equal to the difference from that to be measured AC voltage and the output voltage of the amplifier. Choose the ratio from input to output voltage, d. H. the voltage gain of the amplifier, big enough, e.g. B.
1 : 1000, so ist praktisch die Ausgangsspannung gleich der zu messenden Wechselspannung zu setzen. Die Ausgangsspannung kann also unmittelbar an dem Voltmeter für Wechselspannung 20 abgelesen werden. Dieses kann einen hohen Eigenverbrauch haben, ohne daß durch ihn die zu messende Wechselspannung stark belastet würde, denn diese wird lediglich mit dem Strombedarf des Eingangskreises belastet, der außerordentlich gering ist. Wenn die zu messende Wechselspannung sehr klein ist, so kann man in der aus der Abb. 1a ersichtlichen Art und Weise einen Zwischenwandler 10 mit bekanntem Übersetzungsverhältnis anordnen.1: 1000, the output voltage is practically the same as that to be measured To set alternating voltage. The output voltage can therefore be applied directly to the voltmeter for alternating voltage 20 can be read. This can result in high self-consumption without the AC voltage to be measured being heavily loaded by it, because this is only burdened with the power requirement of the input circuit, the is extremely low. If the alternating voltage to be measured is very small, so you can in the manner shown in Fig. 1a an intermediate converter Arrange 10 with known transmission ratio.
In der Abb. 2 ist ein Beispiel für eine Strommessung dargestellt, und zwar soll der in der Leitung 21 fließende Strom gemessen werden. In diese Leitung ist ein Widerstand 22 eingeschaltet, an dessen Klemmen der Eingangskreis des Verstärkers 13 gelegt ist. Der das Stromanzeigegerät 23 enthaltende Ausgangskreis des Verstärkers ist an die Klemmen 24 und 25 zu beiden Seiten des Widerstandes 22 angeschlossen. Da der Ausgangsstrom des Verstärkers dem zu messenden in der Leitung 21 fließenden Strom entgegengeschaltet ist, haben die Punkte 24 und 25 praktisch gleiches Potential. Durch den Widerstand 22 fließt also die Differenz von dem zu messenden Strom und dem Ausgangsstrom. Auch hier braucht also der Eigenverbrauch des Anzeigeinstrumentes, ebenso wie in Abb. 1, nicht von der zu messenden Größe gedeckt zu werden. Statt die Sekundärwicklung des Ausgangstransformators 18 über das Meßinstrument 23 unmittelbar mit den Punkten 24 und 25 zu verbinden, kann man auch einen Zwischenwandler anordnen, dessen eine Wicklung an die klemmen 24 und 25 angeschlossen wird, während die andere Wicklung über das Anzeigeinstrument 23 mit der Sekundärwicklung des Ausgangstransformators 18 verbunden wird. In beiden Abb. I und 2 ist der Einfachheit halber nur ein einstufiger Verstarker gezeichnet. Seibstverständlich kann man bei beiden Ausführungsbeispielen und auch bei den in den folgenden Abbildungen dargestellten Beispielen mehrstufige Verstärker verwenden, die an sich beliebig aufgebaut sein können. An example of a current measurement is shown in Fig. 2, namely, the current flowing in line 21 is to be measured. In this line a resistor 22 is switched on, at the terminals of which the input circuit of the amplifier 13 is placed. The output circuit of the amplifier containing the current indicator 23 is connected to terminals 24 and 25 on both sides of resistor 22. Since the output current of the amplifier is to be measured in the line 21 flowing Current is switched in the opposite direction, points 24 and 25 have practically the same potential. The difference between the current to be measured and the current flows through the resistor 22 the output current. Here, too, the self-consumption of the display instrument needs as in Fig. 1, not to be covered by the size to be measured. Instead of the secondary winding of the output transformer 18 via the measuring instrument 23 directly to connect with points 24 and 25, one can also arrange an intermediate transformer, one winding of which is connected to terminals 24 and 25, while the other Winding via the display instrument 23 with the secondary winding of the output transformer 18 is connected. In both Fig. I and 2 there is only a single-stage for the sake of simplicity Drawn more intensely. It goes without saying that one can in both exemplary embodiments and also multi-level in the examples shown in the following figures Use amplifiers that can be constructed in any way.
In den folgenden Abb@ldungen sind einige Anwendungsbeispiele für eine Meßschaltung gemäß der Erfindung zur messung der Restspannung in Brücken- und Kompensationsschaltungen dargestellt. Die Abb. 3 zeigt das allgemeine Schaltbild einer Meßbrücke, die an den Brückenpunkten 28 und 29 gespeist wird, während zwischen den Punkten 30 und 31 eine Spannung U auftritt, aus deren Größe und Richtung, falles drei Glieder der Brücke bekannt sind, das vierte Glied errechnet werden kann. Bedinigung ist dabei bekanntlich, daß diese Spannung U ohne wesentr lichen Energieverbrauch gemessen wird, da sonst diese Beziehungen nicht mehr gelten. The following figures show some application examples for a measuring circuit according to the invention for measuring the residual voltage in bridge and Compensation circuits shown. Fig. 3 shows the general circuit diagram a measuring bridge, which is fed at the bridge points 28 and 29, while between the points 30 and 31 a voltage U occurs, from which size and direction, if three links of the bridge are known, the fourth link is calculated can be. Condition is known that this voltage U without essential energy consumption is measured, otherwise these relationships no longer apply.
Zur Messung der Spannung U wird nun die Schaltung nach Abb. I benutzt. Die mit 11 bezeichneten Klemmen in Abb. 1 werden dabei einfach an die zwischen den Brückenpunkten 30 und 3I auf tretende Spannung angeschlossen.The circuit shown in Fig. I is now used to measure the voltage U. The terminals labeled 11 in Fig. 1 are simply attached to the between the Bridge points 30 and 3I connected to emerging voltage.
Für manche Brückenmessungen ist es von Vorteil, die im Nullzweig auftretende Spannung unmittelbar nach Lage und Größe zu der an der Brücke liegenden Spannung oder zu dem die Brücke speisenden Strom kennenzulernen. Die Abb. 4 zeigt ein Anwendungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes an Hand der bekannten Verlustwinkelmeßbrücke nach Schering, die die bekannten Widerstände 32 und 33 sowie den bekannten Kondensator 34 enthält. Die zwischen den Punkten 36 unid 37 auftretende Spannung U wird nun derart gemessen, daß an die Klemmen 36, 37 die in Abb. I dargestellte erfindungsgemäße Schialtungsanordnung angeschlossen wird. An die Klemmen 15 und I6 des Ausgangstransformators 18 (Abb. I) können nun außer dem Anzeigegerät 20 noch die beiden Spannungs:-spulen 38 und 39 zweier Wattmeter angeschlossen werden, wodurch in an sich bekannter Weise ohne weiteres eine wattmetrische Messung dieser Brückenspannung erzielbar ist. Die beiden anderen Spulen 40 und 4I der beiden Wattmeter, von denen das: eine ein Blindwattmeter das andere ein Wirkwattmeter ist, liegen an der Sekundärspule 42 eines Hochspannungswandlers, dessen Primärspule 43 von der der Brücke zugeführten Spannung gespeist wird. Zweckmäßig wird, wie in der Abbildung angedeutet, die Sekundärwicklung 42 regelbar gemacht und bei der Messung für jeden Meßpunkt dieselbe Sekundärspannung mittels eines Voltmeters 44 eingestellt. For some bridge measurements it is advantageous to use those in the zero branch voltage that occurs immediately, depending on its position and size, compared to that on the bridge Voltage or the current feeding the bridge. Fig. 4 shows an application example of the subject matter of the invention on the basis of the known loss angle measuring bridge according to Schering, the well-known resistors 32 and 33 and the well-known capacitor 34 contains. The voltage U occurring between points 36 and 37 is now measured in such a way that the terminals 36, 37 according to the invention shown in Fig Schialtungsanordnung is connected. To terminals 15 and I6 of the output transformer 18 (Fig. I), in addition to the display device 20, the two voltage coils can now be used 38 and 39 of two wattmeters can be connected, thereby in a manner known per se a wattmetric measurement of this bridge voltage can easily be achieved. the the other two coils 40 and 4I of the two wattmeters, one of which is a blind wattmeter the other is an effective wattmeter, are connected to the secondary coil 42 of a high-voltage converter, whose primary coil 43 is fed by the voltage supplied to the bridge. Appropriate As indicated in the figure, the secondary winding 42 is made controllable and the same secondary voltage using a voltmeter for each measuring point during the measurement 44 set.
Dann gestattet die dargestellte Einrichtung, an dem Wirkwattmeter den Verlustwinkel, an dem Blindwattmeter die Kapazität des Prüflings, d. h. also des unbekannten Kondensators 35, unmittelbar abzulesen. Das in Abb. 4 dargestellte Anwendungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist auch- dann von Vorteil, wenn an Steile des Voltmeters- 44 ein selbsttätiger Spannungsregler tritt, der den Schieber der Sekundärwicklung 42 steuert.Then allows the device shown, on the active wattmeter the loss angle at which the blind wattmeter shows the capacity of the test object, d. H. so of the unknown capacitor 35, to be read immediately. The one shown in Fig. 4 Application example of the subject matter of the invention is also advantageous when on Steep the voltmeter 44 an automatic voltage regulator occurs, which the slide the secondary winding 42 controls.
Man erhält dann eine vollautomatisch arbeitende Verlustwinkel- und Kapazitätsmeßanordnung gemäß der Erfindung.You then get a fully automatic loss angle and Capacitance measuring arrangement according to the invention.
In der Abb. 5 ist als weiteres Anwendungsbei spiel eine selbsttätig anzeigende Stromwandlermeßeinrichtung nach der für diesen Zweck bekannten Differential - Nullmethode dargestellt. Der Primärstrom in dem Leiter 45 durchfließt die Primärwicklung eines Normalwandlers 46 und die eines Prüflings 47. Der Normalwandler und der Prüfling sind sekundärseitig gegeneinandergeschaltet. In dem Differentialzweig liegt erfindungsgemäß ein Widerstand 48, dessen Spannungsabfall den Eingangskreis einer Verstärkereinrichtung 49 speist und dessen Klemmen 50 und 5 I, wie die Klemmen 24 und 25 in Abb. 2, vom Ausgangspunkt des Verstärkers 49 gespeist werden; die Meßverstärkereinrichtung 49 ist wie die in Abb. 2 dargestellte Einrichtung aufgebaut. In Fig. 5, another application example is an automatic indicating current transformer measuring device according to the differential known for this purpose - Zero method shown. The primary current in conductor 45 flows through the primary winding of a standard converter 46 and that of a test object 47. The standard converter and the test object are switched against each other on the secondary side. According to the invention, lies in the differential branch a resistor 48, the voltage drop of which is the input circuit of an amplifier device 49 feeds and its terminals 50 and 5 I, like terminals 24 and 25 in Fig. 2, from Starting point of the amplifier 49 are fed; the measuring amplifier device 49 is constructed like the device shown in Fig. 2.
Im Zuge des Ausgangsstromes des Verstärkers liegen zur Anzeige die Wicklungen 52 und 53 zweier Wattmeter, deren zweite Wicklungen 54 un!d 55 an einem besonderen, ebenfalls von dem Primärstrom 45 erregten Hilfsstromwandler 56 liegen. Der in dem Differentialzweig auftretende Strom wird also in seiner Größe und Richtung zum Primärstrom des Prüflings gemessen. Das in Abb. 5 dargestellte Anwendungsbeispiel ist auch dann von Vorteil, wenn sowohl auf der Sekundärseite des Hilfswandlers 56 als auch an dem Strompfad des Ausgangskreises zwischen den beiden Wattmetern und den Klemmen 51 und 50 Zwischenwandler angebracht werden, die es ermöglichen, die Messungen auch bei anderen Punkten als bei Nennst rom des Prüfliings durchzuführen. Dabei können die beiden Wattmeter, von denen das eine ein Wifk- das andere ein Blindwattmeter ist, als schreibende Instrumente ausgebildet sein, deren Papiervorschub dann mit dem Verstellorgan zur Änderung des Übersetzungsverhältnisses der Zwischenwandler gekuppelt werden muß. Man erhält auf diese Weise eine voll automatisch arbeitende Wandlermeßeinrichtung gemäß der Erfindung. Für Spannungswandlermeßeinrichtungen gilt entsprechend das gleiche.In the course of the output current of the amplifier, the Windings 52 and 53 of two watt meters, the second windings 54 and 55 on one special auxiliary current transformer 56, also excited by the primary current 45. The current occurring in the differential branch is so in its size and direction measured to the primary current of the device under test. The application example shown in Fig. 5 is also advantageous if both on the secondary side of the auxiliary converter 56 as well as on the current path of the output circuit between the two wattmeters and intermediate transformers can be attached to terminals 51 and 50 to enable the Measurements can also be carried out at points other than the nominal current of the test object. You can use the two wattmeters, one of which is a wifk and the other a blind wattmeter is to be designed as writing instruments, the paper feed then with the adjusting element to change the transmission ratio of the intermediate converters must be coupled. In this way you get a fully automatic one Transducer measuring device according to the invention. For voltage transformer measuring devices the same applies accordingly.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DEK139408D DE763502C (en) | 1935-09-27 | 1935-09-27 | Circuit arrangement for measuring alternating voltages or alternating currents with amplifier tubes |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DEK139408D DE763502C (en) | 1935-09-27 | 1935-09-27 | Circuit arrangement for measuring alternating voltages or alternating currents with amplifier tubes |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE763502C true DE763502C (en) | 1953-06-15 |
Family
ID=7249399
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DEK139408D Expired DE763502C (en) | 1935-09-27 | 1935-09-27 | Circuit arrangement for measuring alternating voltages or alternating currents with amplifier tubes |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE763502C (en) |
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-
1935
- 1935-09-27 DE DEK139408D patent/DE763502C/en not_active Expired
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