DE9421435U1 - Phase comparator - Google Patents

Phase comparator

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DE9421435U1 DE9421435U DE9421435U DE9421435U1 DE 9421435 U1 DE9421435 U1 DE 9421435U1 DE 9421435 U DE9421435 U DE 9421435U DE 9421435 U DE9421435 U DE 9421435U DE 9421435 U1 DE9421435 U1 DE 9421435U1
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Gebrauchsmus teranmeldunqUtility model registration

Werner Hachmann und Stefan Hachmann, In der Kuhle 9aWerner Hachmann and Stefan Hachmann, In der Kuhle 9a
42555 Velbert-Lanqenberq42555 Velbert-Lanqenberq

PhasenverqleicherPhase comparator

Die Neuerung betrifft einen Phasenvergleicher.The innovation concerns a phase comparator.

Solche Phasenvergleicher dienen vornehmlich zur Prüfung von Mittelspannungsanlagen. Mittelspannungsanlagen sind Anlagen, die mit Wechselspannungen zwischen 1 und 52 Kilovolt (kV) arbeiten. Es gilt den Betriebszustand solcher Mittelspannungsanlagen festzustellen. Dazu ist festzustellen, ob eine bestimmte Phase der Wechselspannung überhaupt vorhanden ist. Ferner soll die Phasendifferenz zwischen zwei an verschiedenen Punkten abgegriffenen Wechselspannungen festgestellt werden. Dabei gelten Wechselspannungen mit einer Phasendifferenz bis zu 15° noch als phasengleich. BeiSuch phase comparators are primarily used to test medium-voltage systems. Medium-voltage systems are systems that work with alternating voltages between 1 and 52 kilovolts (kV). The operating status of such medium-voltage systems must be determined. To do this, it must be determined whether a certain phase of the alternating voltage is present at all. Furthermore, the phase difference between two alternating voltages tapped at different points must be determined. Alternating voltages with a phase difference of up to 15° are still considered to be in phase.

Wechselspannungen mit Phasendifferenzen von mehr als 60° liegt eindeutig Phasenungleichheit vor. Dazwischen liegt ein Übergangsbereich.Alternating voltages with phase differences of more than 60° clearly indicate phase imbalance. There is a transition area in between.

Um bei den Messungen mit handhabbaren Spannungen arbeiten zu können, werden von den Spannungen mittels eines kapazitiven Spannungsteilers Teilspannungen in der Größenordnung von wenigen Volt abgegriffen. Diese werden dann weiterverarbeitet (DIN VDE 0681 Teil 7). Der Phasenvergleicher liefert dann "binäre" Anzeigen in der Form "Spannung vorhanden", "Phasen gleich" oder "Phasen ungleich". Die Anzeigen können z.B. durch Leuchtdioden erfolgen.In order to be able to work with manageable voltages during measurements, partial voltages in the order of a few volts are taken from the voltages using a capacitive voltage divider. These are then further processed (DIN VDE 0681 Part 7). The phase comparator then provides "binary" displays in the form of "voltage present", "phases equal" or "phases unequal". The displays can be made using light-emitting diodes, for example.

Es ist wesentlich, daß der Phasenvergleicher selbst mit Sicherheit selbst funktionsfähig ist. Eine Fehlanzeige durch Fehlfunktion des Phasenvergleichers kann schwerwiegende Konsequenzen haben.It is essential that the phase comparator itself is functional. A false reading due to a malfunction of the phase comparator can have serious consequences.

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Phasenvergleicher für die vorliegenden oder ähnliche Zwecke zu schaffen.The innovation is based on the task of creating an improved phase comparator for the present or similar purposes.

Insbesondere liegt der Neuerung die Aufgabe zugrunde, einen Phasenvergleicher zu schaffen, der einfach aufgebaut ist und zuuverlässig arbeitet.In particular, the innovation is based on the task of creating a phase comparator that is simple in design and works reliably.

Der neuerungsgemäße Phasenvergleicher ist gekennzeichnet durchThe new phase comparator is characterized by

Mittel zum Erzeugen eines Zeittaktes, Nullpunktschalter zumMeans for generating a time clock, zero point switch for

Bestimmen von wenigstens jeweils drei Nulldurchgängen derDetermining at least three zero crossings of the

Wechselspannungen in bezug auf diesen Zeittakt, und Mittel zumAC voltages with respect to this timing, and means for

Bestimmen der Phasenlagen der Wechselspannung bezogen auf denDetermining the phase positions of the alternating voltage related to the

Zeittakt aus den jeweiligen Nulldurchgängen und Mittel zum Bestimmen der Differenz der so ermittelten Phasenlagen.Timing from the respective zero crossings and means for determining the difference between the phase positions thus determined.

Das Grundprinzip des Phasenvergleichs nach der Neuerung ist somit folgendes: Von jeder der beiden Wechselspannungen werden drei Nulldurchgänge bestimmt. Aus der Lage dieser Nulldurchgänge bezogen auf den Zeittakt kann die Phase jeder der Wechselspannungen in bezug auf den Zeittakt bestimmt werden. Dann wird die Differenz der so bestimmten Phasen in Form einer entsprechenden Anzahl von Zeittakten bestimmt.The basic principle of phase comparison according to the innovation is as follows: Three zero crossings are determined for each of the two alternating voltages. From the position of these zero crossings in relation to the time cycle, the phase of each of the alternating voltages in relation to the time cycle can be determined. The difference between the phases determined in this way is then determined in the form of a corresponding number of time cycles.

Jede der Wechselspannungen kann u.U. gegen die Nullinie etwas versetzt sein. Die Nulldurchgänge folgen dann nicht in genau gleichen Abständen aufeinander. Es ist etwa das Zeitintervall zwischen dem ersten (ansteigenden) und dem zweiten (abfallenden) Nulldurchgang kleiner als das Zeitintervall zwischen dem zweiten (abfallenden und dem dritten (ansteigenden) Nulldurchgang. Das zeigt an, daß die Nullinie der Messung relativ zu der Wechselspannung nach oben versetzt ist. Ist es größer, zeigt es an, daß die Nullinie der Messung relativ zu der Wechselspannung nach unten versetzt ist. Der Versatz ist umso größer, je größer der Unterschied der Zeitintervalle ist.Each of the alternating voltages may be slightly offset from the zero line. The zero crossings then do not follow one another at exactly the same distance. The time interval between the first (rising) and the second (falling) zero crossing is smaller than the time interval between the second (falling) and the third (rising) zero crossing. This indicates that the zero line of the measurement is offset upwards relative to the alternating voltage. If it is larger, it indicates that the zero line of the measurement is offset downwards relative to the alternating voltage. The offset is greater the greater the difference between the time intervals.

Die "Mittel zum Bestimmen der Phasenlagen11 enthalten daher in weiterer Ausbildung der Neuerung Mittel zur Bestimmung und rechnerischen Berücksichtigung eines Nullinien-Versatzes der Wechselspannungen aus ungleichen Zeitabständen der Nulldurchgänge.The "means for determining the phase positions 11" therefore contain, in a further development of the innovation, means for determining and mathematically taking into account a zero line offset of the alternating voltages from unequal time intervals of the zero crossings.

Auf diese Weise wird die Messung und Korrektur eines Nullinien-Versatzes zurückgeführt auf eine Zählung von Zeittakten.In this way, the measurement and correction of a zero line offset is reduced to a count of time cycles.

Vor dem Phasenvergleich wird vorzugsweise festgestellt, ob überhaupt Wechselspannungen ausreichender Amplitude in den Meßpunkten vorhanden sind. Das kann geschehen durch je einen Schwellwertschalter für jede der beiden Wechselspannungen, auf den die Wechselspannung aufgeschaltet ist, Mittel zurBefore the phase comparison, it is preferably determined whether alternating voltages of sufficient amplitude are present at the measuring points. This can be done by using a threshold switch for each of the two alternating voltages, to which the alternating voltage is connected, means for

10 " · 10 " ·

Bestimmung des Zeitintervalls, während welcher der Schwellwert durch die jeweilige Wechselspannung überschritten ist, und Mittel zur Anzeige, ob das Zeitintervall einen vorgegebenen Grenzwert unterschreitet als Anzeichen für das Vorhandensein oder NichtVorhandensein der Wechselspannung.Determining the time interval during which the threshold value is exceeded by the respective alternating voltage, and means for indicating whether the time interval falls below a predetermined limit value as an indication of the presence or absence of the alternating voltage.

Ist die Amplitude der Wechselspannung zwar größer als der Schwellwert des Schwellwertschalters, übersteigt diesen Schwellwert aber nur geringfügig, dann ist die Wechselspannung nur während eines kurzen Zeitintervalls größer als der Schwellwert. Dieses Zeitintervall wird, z.B. als Anzahl von Zeittakten, bestimmt. Ist dagegen die Amplitude der Wechselspannung groß gegen den Schwellwert des Schwellwertschalters, dann liegt die Wechselspannung während praktisch der vollen Halbperiode oberhalb des Schwellwertes. Es kann nun ein Grenzwert-Zeitintervall festgelegt werden: Ist das Zeitintervall, während dessen die Wechselspannung den Schwellwert des Schwellwertschalters überschreitet, kürzer als dieses Grenzwert-Zeitintervall, dann bedeutet dies: "Keine Spannung". Ist das Zeitintervall während dessen die Wechselspannung den Schwellwert des Schwellwertschalters überschreitet, länger als dieses Grenzwert-Zeitintervall, dann bedeutet dies: "Spannung vorhanden". Auch hier wird die Spannungsmessung auf eine Zählung von Zeittakten zurückgeführt.If the amplitude of the alternating voltage is greater than the threshold value of the threshold switch, but only slightly exceeds this threshold value, then the alternating voltage is only greater than the threshold value for a short time interval. This time interval is determined, for example, as the number of time cycles. If, on the other hand, the amplitude of the alternating voltage is large compared to the threshold value of the threshold switch, then the alternating voltage is above the threshold value for practically the full half period. A limit time interval can now be set: If the time interval during which the alternating voltage exceeds the threshold value of the threshold switch is shorter than this limit time interval, then this means: "No voltage". If the time interval during which the alternating voltage exceeds the threshold value of the threshold switch is longer than this limit time interval, then this means: "Voltage present". Here too, the voltage measurement is reduced to a count of time cycles.

Vorzugsweise sind weiterhin Mittel zur Prüfung der Frequenzgleichheit der beiden Wechselspannungen vor der Bestimmung der Differenz der Phasen vorgesehen. Damit wird sichergestellt, daß die Frequenzen der beiden Wechselspannungen hinreichend genau übereinstimmen, um eine sinnvolle Phasenmessung zu ermöglichen. Die Frequenzen können aus den Anzahlen der Zeittakte im Intervall zwischen dem einen Nulldurchgang und dem übernächsten bestimmt werden. Die Frequenzmessung ist daher ebenfalls auf eine Zählung vonPreferably, means are also provided for checking the frequency equality of the two alternating voltages before determining the difference in the phases. This ensures that the frequencies of the two alternating voltages match sufficiently precisely to enable a meaningful phase measurement. The frequencies can be determined from the number of time cycles in the interval between one zero crossing and the next but one. The frequency measurement is therefore also limited to a count of

11 * 11 *

Zeittakten zurückgeführt. Der Frequenzvergleich besteht in einem Vergleich von Zeittakt-Zahlen.The frequency comparison consists of a comparison of timing numbers.

Die Mittel zum Prüfen der Frequenzgleichheit, die Mittel zum Bestimmen der Phasenlagen und der Differenz der Phasenlagen, die Mittel zur Bestimmung des Nullinien-Versatzes und die zeitintervallbestimmenden und -auswertenden Mittel können von einem hierfür programmierten Mikroprozessor gebildet sein. Stattdessen kan aber auch z.B. ein anwende rspez if ischer integrierter Schaltkreis (ASIC) für diese Funktionen vorgesehen werden.The means for checking frequency equality, the means for determining the phase positions and the difference between the phase positions, the means for determining the zero line offset and the time interval determining and evaluating means can be formed by a microprocessor programmed for this purpose. Instead, however, an application-specific integrated circuit (ASIC) can also be provided for these functions.

Der Phasenvergleicher kann weiterhin Selbstprüfungsmittel zur Prüfung der Funktionsfähigkeit des Phasenvergleichers enthalten. Diese Selbstprüfungsmittel können Mittel zur Kontrolle der Batteriespannung einer den Phasenvergleicher speisenden Batterie, Mittel zum Prüfen von Anzeige-Bauteilen, durch welche Ergebnisse des Phasenvergleichers anzeigbar sind, z.B. von Leuchtdioden, und Mittel zur Selbstprüfung der Phasenmessung enthalten.The phase comparator can also contain self-testing means for testing the functionality of the phase comparator. These self-testing means can contain means for checking the battery voltage of a battery that supplies the phase comparator, means for testing display components by which results of the phase comparator can be displayed, e.g. light-emitting diodes, and means for self-testing the phase measurement.

Ein Ausführungsbeispiel der Neuerung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert:An embodiment of the innovation is explained in more detail below with reference to the accompanying drawings:

Fig.l ist eine schematische Darstellung eines Spannungs-Anzeigesystems, bei welchem der Phasenvergleicher angewandt wird.Fig.l is a schematic representation of a voltage display system in which the phase comparator is applied.

Fig.2 ist ein Blockschaltbild eines Phasenvergleichers. 30Fig.2 is a block diagram of a phase comparator. 30

Fig.3 zeigt eine Ausführung der Eingangsimpedanz bei der Schaltung von Fig.2.Fig.3 shows an implementation of the input impedance in the circuit of Fig.2.

Fig.4 zeigt den Aufbau des Nullspannungs-Schalters bei der Schaltung von Fig.2.Fig.4 shows the structure of the zero-voltage switch in the circuit of Fig.2.

1212

Fig.5 zeigt den Aufbau des Schwellwert-Schalters bei der Schaltung von Fig.2.Fig.5 shows the structure of the threshold switch in the circuit of Fig.2.

Fig.6 zeigt den Signalverlauf der Wechselspannung, die einen Nullinien-Versatz zeigt, und das zugehörige Ausgangssignal des Nullpunkt-Schalters mit drei Nulldurchgängen, das dem Mikroprozessor zugeführt wird.
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Fig.6 shows the waveform of the alternating voltage, which shows a zero line offset, and the corresponding output signal of the zero point switch with three zero crossings, which is fed to the microprocessor.
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Fig. 7 veranschaulicht die Wirkungsweise des Schwellwert-Schalters von Fig.2 und zeigt zwei Wechselspannung unterschiedlicher Amplitude und ihr Verhältnis zu dem Schwellwert des Schwellwert-Schalters.
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Fig. 7 illustrates the operation of the threshold switch of Fig. 2 and shows two alternating voltages of different amplitudes and their relationship to the threshold of the threshold switch.
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Fig.8 zeigt eine Abwandlung der Schaltung zur Erueugung eines "Spannung vorhanden"-Signals mittels eines Schwellwert-Schalters.Fig.8 shows a modification of the circuit for generating a "voltage present" signal using a threshold switch.

Fig.9 zeigt die Stromversorgung des Mikroprozessors mittels eines Tasters.Fig.9 shows the power supply of the microprocessor using a button.

Fig.10 zeigt die Schaltung von Leuchtdioden zur Anzeige des Betriebszustandes der überprüften Mittelspannungs-Anlage. Fig.10 shows the circuit of light-emitting diodes for displaying the operating status of the medium-voltage system being tested.

Fig.11 zeigt eine Schaltung zur Überprüfung der Funktion der Leuchtdioden.Fig.11 shows a circuit for checking the function of the LEDs.

Fig.12 zeigt eine Schaltung zur internen Erzeugung von Wechchelspannungen für Selbstprüfungszwecke.Fig.12 shows a circuit for internally generating AC voltages for self-testing purposes.

Fig.13 zeigt eine Schaltung zur Durchführung einer Batterie-Prüfung.
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Fig.13 shows a circuit for performing a battery test.
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Fig.14 ist ein Ablaufdiagramm für das Einschalten des Mikroprozessors.Fig.14 is a flow chart for turning on the microprocessor.

Fig.15 zeigt einen ersten Abschnitt eines Ablaufdiagramms für die Selbstprüfung des Phasenvergleichers.Fig.15 shows a first section of a flow chart for the self-test of the phase comparator.

Fig.16 zeigt einen zweiten Abschnitt des Ablaufdiagramms für die Selbstprüfung des Phasenvergleichers.Fig.16 shows a second section of the flow chart for the self-test of the phase comparator.

Fig.17 zeigt einen dritten Abschnitt des Ablaufdiagramms für die Selbstprüfung des Phasenvergleichers.Fig.17 shows a third section of the flow chart for the phase comparator self-test.

Fig.18 zeigt ein Ablaufdiagramm für die interne Signalerzeugung nach Maßgabe der in der Wertetabelle gespeicherten Werte.Fig.18 shows a flow chart for the internal signal generation according to the values stored in the value table.

Fig.19 zeigt ein Ablaufdiagramm für eine Programm-Unterbrechung (Interrupt-Routine) zur Auslesung von gespeicherten Werten einer Wertetabelle. 20Fig.19 shows a flow chart for a program interruption (interrupt routine) for reading stored values from a value table. 20

Fig.20 zeigt eine Tabelle mit den Fallunterscheidungen der Meßroutine.Fig.20 shows a table with the case distinctions of the measurement routine.

Fig.21 zeigt ein Ablaufdiagramm des Phasenvergleichs bei der Meßroutine.Fig.21 shows a flow chart of the phase comparison in the measurement routine.

Fig.l veranschaulicht die Anwendung des Phasenvergleichers zur Bestimmung des Betriebszustandes einer Mittelspannungs-Anlage, d.h. einer Anlage mit Spannungen zwischen 1 kV und 52 kV. Die Mittelspannungs-Anlage enthält ein n-phasiges System, von diesem sind zwei Leitungen 10 und 12, an denen die zu prüfenden hohen Spannungen liegen. Von jeder der Leitungen wird eine verarbeitbare Teilspannung kapazitiv abgegriffen. Hierzu dient eine Koppelelektrode 14 mit einem Dielektrikum 16. Diese Koppelelektrode 14 bildet mit der Leitung, z.B. 12, und demFig.l illustrates the use of the phase comparator for determining the operating state of a medium-voltage system, i.e. a system with voltages between 1 kV and 52 kV. The medium-voltage system contains an n-phase system, of which there are two lines 10 and 12, on which the high voltages to be tested are located. A processable partial voltage is capacitively tapped from each of the lines. A coupling electrode 14 with a dielectric 16 is used for this purpose. This coupling electrode 14 forms with the line, e.g. 12, and the

dazwischenliegenden Dielektrikum einen ersten Kondensator 18. Der erste Kondensator 18 bildet mit einem zweiten Kondensator 20 einen kapazitiven Spannungsteiler zwischen Leitung 12 und Erde. An dem Kondensator 20 wird eine der Spannung auf der Leitung 12 (oder 10) proportionale und mit dieser im wesentlichen phasengleiche Teilspannung abgegriffen. Diese Teilspannung liegt über eine Schnittstelle 22 an einem noch zu beschreibenden Phasenvergleicher 24 an. Der Phasenvergleicher 24 hat Eingangsimpedanzen, die hier durch einen Widerstand 26 repräsentiert sind. Parallel zu dem Kondensator 20 liegt ein Überspannungsschutz 28. Das ist an sich bekannt und dient nur der Erläuterung des Einsatzes des Phasenvergleichers.a first capacitor 18 in the dielectric between them. The first capacitor 18 forms a capacitive voltage divider between line 12 and earth with a second capacitor 20. A partial voltage proportional to the voltage on line 12 (or 10) and essentially in phase with it is tapped off from capacitor 20. This partial voltage is applied via an interface 22 to a phase comparator 24, which is yet to be described. Phase comparator 24 has input impedances, which are represented here by a resistor 26. An overvoltage protection device 28 is connected in parallel to capacitor 20. This is known per se and only serves to explain the use of the phase comparator.

Fig.2 ist ein Blockschaltbild des Phasenvergleichers 24. An den Phasenvergleicher 24 sind über zwei Eingänge 30 und 32 zwei Wechsel spannungen anlegbar, die mit L und Lx bezeichnet sind.Fig.2 is a block diagram of the phase comparator 24. Two alternating voltages, designated L and L x , can be applied to the phase comparator 24 via two inputs 30 and 32.

Die Wechselspannung L liegt über eine Eingangs impedanz 34 parallel einmal an einem Nullpunkt-Schalter 36 und zum anderen an einem Schwellwert-Schalter 38. Der Ausgang des Nullpunkt-Schalters 36 liegt an einem Eingang 40 eines Rechners 42. Der Rechner 42 ist hier von einem Microcontroller gebildet, der unter der Bezeichnung PIC 16C84 handelsüblich erhältlich ist. Die am Ausgang des Schwellwert-Schalters 38 erhaltenen Signale werden in noch zu beschreibender Weise von einer Signalaufbereitungs-Schaltung 44 verarbeitet und liefern ein Signal an einem Eingang 46 des Rechners 42. Die Signale von dem Nullpunkt-Schalter 36 sind Rechteck-Spannungen und liefern wenigstens drei aufeinanderfolgende Nulldurchgänge der Wechselspannung L. Das Signal von der Signalaufbereitungs-Schaltung 44 ist ein binäres Signal und signallisiert, ob überhaupt eine Wechselspannung L anliegt oder nicht. In entsprechender Weise liegt die Wechselspannung Lx über eine Eingangsimpedanz 48 parallel einmal an einem Nullpunkt-Schalter 50 und zum anderen an einem Schwellwert-Schalter 52. Der Ausgang des Nullpunkt-Schalters 50 liegt an einem Eingang 54The alternating voltage L is applied in parallel via an input impedance 34 to a zero point switch 36 and to a threshold switch 38. The output of the zero point switch 36 is applied to an input 40 of a computer 42. The computer 42 is formed here by a microcontroller which is commercially available under the name PIC 16C84. The signals received at the output of the threshold switch 38 are processed in a manner to be described by a signal conditioning circuit 44 and deliver a signal to an input 46 of the computer 42. The signals from the zero point switch 36 are square-wave voltages and deliver at least three consecutive zero crossings of the alternating voltage L. The signal from the signal conditioning circuit 44 is a binary signal and signals whether or not an alternating voltage L is present at all. In a corresponding manner, the alternating voltage L x is applied via an input impedance 48 in parallel to a zero point switch 50 and to a threshold switch 52. The output of the zero point switch 50 is applied to an input 54

X 3X3

des Rechners 42. Die am Ausgang des Schwellwert-Schalters 52 erhaltenen Signale werden ebenfalls von einer Signalaufbereitungs-Schaltung 56 ähnlich der Signalaufbereitungs-Schaltung 44 verarbeitet und liefern ein Signal an einem Eingang 58 des Rechners 42. Die Signale von dem Nullpunkt-Schalter 50 sind wieder Rechteck-Spannungen und liefern wenigstens drei aufeinanderfolgende Nulldurchgänge der Wechselspannung Lx. Das Signal von der Signalaufbereitungs-Schaltung 56 ist ein binäres Signal und signallisiert, ob eine Wechselspannung Lx anliegt.of the computer 42. The signals received at the output of the threshold switch 52 are also processed by a signal conditioning circuit 56 similar to the signal conditioning circuit 44 and deliver a signal at an input 58 of the computer 42. The signals from the zero point switch 50 are again square-wave voltages and deliver at least three consecutive zero crossings of the alternating voltage L x . The signal from the signal conditioning circuit 56 is a binary signal and signals whether an alternating voltage L x is present.

Der Rechner 42 erhält einen Zeittakt von einem Taktgenerator 60.The computer 42 receives a timing signal from a clock generator 60.

Der Rechner 42 steuert seine Betriebsspannung, und die Betriebsspannung des Phasenvergleichers 24 von einer Stromversorgung 62 über eine EIN/AUS-Schaltung 64 und einen Steuereingang 66. Die Spannung der Betriebsspannung ist durch eine Stabilisierungs-Schaltung 68 stabilisiert.The computer 42 controls its operating voltage and the operating voltage of the phase comparator 24 from a power supply 62 via an ON/OFF circuit 64 and a control input 66. The voltage of the operating voltage is stabilized by a stabilization circuit 68.

An einem Port 70 liegen Schaltungen 72 und 74 zur Porterweiterung. Dadurch werden zusätzliche Ports für die Anzeigevorrichtung 76 und für einen durch Block 78 dargestellten Schalter zur Steuerung der Selbstprüfung geschaffen. Die Selbstprüfung umfaßt eine durch einen Block dargestellte Schaltung 80 zur Batterieprüfung sowie die Prüfung der Abschirmungen für die Wechselspannungen L und Lx, was durch Blöcke 82 bzw. 84 dargestellt ist. Für die Selbstprüfung ist weiterhin ein "Fensterkomparator" 86 zur Prüfung der Brennspannungen der für die Anzeige verwendeten Leuchtdioden vorgesehen.Circuits 72 and 74 for port expansion are located at a port 70. This creates additional ports for the display device 76 and for a switch represented by block 78 for controlling the self-test. The self-test includes a circuit 80 represented by a block for battery testing and testing of the shields for the alternating voltages L and L x , which is represented by blocks 82 and 84 respectively. A "window comparator" 86 is also provided for the self-test to test the burning voltages of the light-emitting diodes used for the display.

An einem Port 88 des Rechners 42 liegt eine externe Überwachungs-Schaltung ("Watchdog"). Der Port 88 ist außerdem mit einer Schaltung 92 verbunden. Die Schaltung 92 erzeugt undAn external monitoring circuit ("watchdog") is connected to port 88 of the computer 42. Port 88 is also connected to a circuit 92. The circuit 92 generates and

16 " '16 " '

speist zwei Verstärker 94 und 96 mit der für die Sinuserzeugung benötigten höheren Spannung. Ports 98 und 100 liefern, wie noch beschrieben wird, Pulsbreiten-Signale. Aus diesen Pulsbreiten-Signalen werden durch Schaltungen 102 bzw. 104 Sinussignale für die Selbstprüfung des Phasenvergleichs erzeugt. Diese Sinussignale werden durch die Verstärker 94 bzw. 96 verstärkt und liegen an Klemmen 106 bzw. 108.feeds two amplifiers 94 and 96 with the higher voltage required to generate the sine wave. Ports 98 and 100 supply pulse width signals, as will be described later. From these pulse width signals, sine signals are generated by circuits 102 and 104 for the self-test of the phase comparison. These sine signals are amplified by amplifiers 94 and 96 and are connected to terminals 106 and 108.

Die Schaltung der Eingangs impedanzen 34 und 48 ist in Fig. 3 dargestellt.The circuit of the input impedances 34 and 48 is shown in Fig. 3.

An den Klemmen 110 und 112 der Schnittstelle 22 liegt über einen Widerstand 114 nochmals ein kapazitiver Spannungsteiler bestehend aus Kondensatoren 116 und 118. Der Widerstand 114 schützt die Kondensatoren 116 und 118 vor kritischen Spannungsanstiegsgeschwindigkeiten Du/Dt und kompensiert die phasenverschiebende Komponente des Realteils der Parallelschaltung aus Kondensator 118, der gegeneinander geschalteten Z-Dioden 124 und 126 und des Meßwiderstands 128.A capacitive voltage divider consisting of capacitors 116 and 118 is connected to terminals 110 and 112 of interface 22 via a resistor 114. Resistor 114 protects capacitors 116 and 118 from critical voltage rise rates D u /Dt and compensates for the phase-shifting component of the real part of the parallel circuit comprising capacitor 118, the Z-diodes 124 and 126 connected in opposition to one another, and measuring resistor 128.

Zwischen den Klemmen 110 und 112 liegt die durch die Anschluß letung verursachte Kabel-Kapazität 120 des Anschlußkabels. Parallel zu dem Kondensator 118 liegt eine Überspannungsicherung 122 bestehend aus zwei gegeneinandergeschalteten Zenerdioden 124 und 126. Eine an einem Widerstand 128 abfallende Wechselspannung liegt zwischen zwei Klemmen 130 und 132. Wird die Klemme 132 nicht als virtueller Nullpunkt geschaltet, sondern auf GND (Gerätemasse) gelegt, so ist die Klemme 130 über einen Widerstand 134 mit einer Vorspannung zu belegen.The cable capacitance 120 of the connecting cable caused by the connection line is located between terminals 110 and 112. Parallel to capacitor 118 is an overvoltage protection device 122 consisting of two Zener diodes 124 and 126 connected in opposition. An alternating voltage drop across a resistor 128 is located between two terminals 130 and 132. If terminal 132 is not connected as a virtual zero point, but is connected to GND (device ground), terminal 130 must be biased via a resistor 134.

Die Spannung an der Klemme 130 liegt über einen Widerstand 134 (Fig.4) an einem Eingang eines Operationsverstärkers 136. Die an dem Eingang des Operationsverstärkers anliegende Spannung ist begrenzt durch Dioden 138 und 140. Der Widerstand 134 und die Dioden 138 und 140 schützen den Eingang desThe voltage at terminal 130 is connected via a resistor 134 (Fig.4) to an input of an operational amplifier 136. The voltage at the input of the operational amplifier is limited by diodes 138 and 140. The resistor 134 and the diodes 138 and 140 protect the input of the

Operationsverstärkers 136 gegen Überspannungen, welche größer sind, als seine Versorgungsspannung. An dem zweiten Eingang des Operationsverstärkers 136 liegt eine Referenzspannung von einem Referenzspannungs-Erzeuger 142.
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Operational amplifier 136 against overvoltages that are greater than its supply voltage. A reference voltage from a reference voltage generator 142 is present at the second input of operational amplifier 136.
5

Die Spannung an der Klemme 130 liegt weiterhin über einen Widerstand 144 (Fig.5) an einem Eingang eines Operationsverstärkers 146. Die an dem Eingang des Operationsverstärkers 146 anliegende Spannung ist ebenfalls begrenzt durch Dioden 148 und 150. Der Widerstand 144 und die Dioden 148 und 150 schützen wieder den Eingang des Operationsverstärkers 146 gegen Spannungen, welche größer als die Versorgungsspannung sind. An dem zweiten Eingang des Operationsverstärkers 146 liegt eine Referenzspannung von einem Referenzspannungs-Erzeuger 152.The voltage at terminal 130 is also connected to an input of an operational amplifier 146 via a resistor 144 (Fig. 5). The voltage at the input of operational amplifier 146 is also limited by diodes 148 and 150. Resistor 144 and diodes 148 and 150 again protect the input of operational amplifier 146 against voltages that are greater than the supply voltage. A reference voltage from a reference voltage generator 152 is connected to the second input of operational amplifier 146.

Die Schaltung von Fig.4 stellt den Nullspannungs-Schalter 36 oder den Nullspannungs-Schalter 50 von Fig.2 dar. Die Schaltung von Fig.5 stellt den Schwellwert-Schalter 38 oder den Schwellwert-Schalter 52 von Fig.2 dar.The circuit of Fig.4 represents the zero voltage switch 36 or the zero voltage switch 50 of Fig.2. The circuit of Fig.5 represents the threshold switch 38 or the threshold switch 52 of Fig.2.

Die Wirkungsweise der Nullspannungs-Schalter 36 oder 50 ist anhand von Fig.6 näher erläutert.The operation of the zero-voltage switches 36 or 50 is explained in more detail in Fig.6.

In Fig.6 ist eine zu prüfende Wechselspannung als sinusförmiger Signalverlauf 154 dargestellt. Auf der Zeitachse t sind schematisch die von dem Takterzeuger 60 vorgegebenen Zeittakte 156 markiert. Wie man sieht, ist die Wechselspannung etwas gegenüber der durch die Zeitachse symbolisierten Nullinie versetzt (dieser Versatz kann ein positives bzw. ein negatives Vorzeichen haben und ist durch die Bauteiletoleranzen bedingt). Der Operationsverstärker 136 macht daraus eine Rechteckspannung 158, wie sie im unteren Teil von Fig. 6 dargestellt ist. Die Flanken der Rechteckspannung 158 definieren drei Nulldurchgänge A, B und C der Wechselspannung 154. Infolge des Nullinien-In Fig.6, an alternating voltage to be tested is shown as a sinusoidal signal waveform 154. The time cycles 156 specified by the clock generator 60 are marked schematically on the time axis t. As can be seen, the alternating voltage is slightly offset from the zero line symbolized by the time axis (this offset can have a positive or negative sign and is due to the component tolerances). The operational amplifier 136 converts this into a square wave voltage 158, as shown in the lower part of Fig.6. The edges of the square wave voltage 158 define three zero crossings A, B and C of the alternating voltage 154. As a result of the zero line

18 "" ■ 18 "" ■

Versatzes sind die Zeitabstände t^, t2 zwischen den Nulldurchgängen A und B und zwischen den Nulldurchgängen B und C ungleich. Die Nulldurchgänge werden dem Rechner zugeführt. Die Anzahl der Zeittakte 156 in den Zeitabständen t^ und t£ werden gezählt. Aus den Unterschieden der Anzahlen der Zeittakte 156 bestimmt der Rechner 42 den Nullinien-Versatz und die korrekte Phase der Wechselspannung in bezug auf den Zeittakt.offset, the time intervals t^, t2 between the zero crossings A and B and between the zero crossings B and C are unequal. The zero crossings are fed to the computer. The number of time pulses 156 in the time intervals t^ and t£ are counted. From the differences in the number of time pulses 156, the computer 42 determines the zero line offset and the correct phase of the alternating voltage in relation to the time pulse.

Die Referenzspannung von dem Referenzspannungs-Erzeuger 142 dient hier dazu, einen wenigstens annähernden Nullinien-Abgleich vorzunehmen.The reference voltage from the reference voltage generator 142 serves here to carry out at least an approximate zero line adjustment.

Fig.7 veranschaulicht, wie unter Verwendung des Schwellwertschalters von Fig.5 ein Signal dafür gewonnen wird, ob eine Wechselspannung überhaupt vorhanden ist oder nicht. Mit 160 ist der Signalverlauf einer an dem Operationsverstärker 146 anliegenden Wechselspannung relativ geringer Amplitude bezeichnet. Mit 162 ist der Signalverlauf einer an dem Operationsverstärker 146 anliegenden Wechselspannung relativ großer Amplitude bezeichnet. Der Schwellwert-Schalter 38 mit dem Operationsverstärker 146 und dem Referenzspännungs-Erzeuger 152 legt einen Schwellwert 164 fest. Die beiden Wechselspannungen überschreiten den Schwellwert in einem mittleren Bereich um das Maximum herum. Im Falle der Wechselspannung 160 wird der Schwellwert 164 von dem Signalverlauf in einem Zeitintervall t3 überschritten. Im Falle der Wechselspannung 162 wird der Schwellwert 164 durch den Signalverlauf in einem Zeitintervall t.4. überschritten, das größer ist als das Zeitintervall t3. Der Operationsverstärker 146 liefert Rechtecksignale wie das Rechtecksignal 166. Diese Rechtecksignale 166 sind auf den Rechner 42 aufgeschaltet. Der Rechner 42 bestimmt die Länge der Rechtecksignale 166 durch Zählung der während des Anstehens der Rechtecksignale 166 erscheinenden Zeittakte des Taktgenerators 60. Wenn die AnzahlFig.7 illustrates how, using the threshold switch of Fig.5, a signal is obtained as to whether or not an alternating voltage is present at all. 160 designates the signal curve of an alternating voltage of relatively low amplitude applied to the operational amplifier 146. 162 designates the signal curve of an alternating voltage of relatively high amplitude applied to the operational amplifier 146. The threshold switch 38 with the operational amplifier 146 and the reference voltage generator 152 sets a threshold 164. The two alternating voltages exceed the threshold in a middle range around the maximum. In the case of the alternating voltage 160, the threshold 164 is exceeded by the signal curve in a time interval t3. In the case of the alternating voltage 162, the threshold 164 is exceeded by the signal curve in a time interval t.4. which is greater than the time interval t3. The operational amplifier 146 supplies square-wave signals such as the square-wave signal 166. These square-wave signals 166 are connected to the computer 42. The computer 42 determines the length of the square-wave signals 166 by counting the time pulses of the clock generator 60 that appear while the square-wave signals 166 are present. If the number

der so gezählten Zeittakte kleiner als ein bestimmter Grenzwert ist, dann signalisiert der Rechner: "Keine Spannung". Ist dagegen die Anzahl der gezählten Zeittakte größer als der Grenzwert, wird "Spannung vorhanden" signalisiert. 5of the time cycles counted in this way is less than a certain limit, then the computer signals: "No voltage". If, on the other hand, the number of time cycles counted is greater than the limit, then "Voltage present" is signalled. 5

Um den Rechner 42 von der Aufgabe der Zählung der Zeittakte zu entlasten, kann auch die Anordnung von Fig.8 verwendet werden. Dabei wird das Überschreiten oder Unterschreiten des Grenzwertes analog festgestellt und dementsprechend ein einziges binäres Signal erzeugt, das auf den Rechner 42 aufgeschaltet ist.In order to relieve the computer 42 of the task of counting the time cycles, the arrangement of Fig. 8 can also be used. In this case, the exceedance or undershoot of the limit value is determined analogously and a single binary signal is generated accordingly, which is connected to the computer 42.

Bei der Anordnung nach Fig.8 ist ebenfalls ein Schwellwert-Schalter nach Art von Fig.5 vorgesehen. Entsprechende Teile sind in Fig.8 mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in Fig.5. Das Ausgangssignal des Schwellwert-Schalters ist, wie unter Bezugnahme auf Fig.7 erläutert wurde, eine Folge von impulsen, deren Impulsbreite von der Amplitude der Wechselspannung abhängt. Diese Impulse werden nun durch ein Filter 168 gefiltert und durch einen Gleichrichter 170 gleichgerichtet. Dadurch wird eine Gleichspannung erhalten, deren Höhe von der Impulsbreite der Impulse abhängig ist. Die Gleichspannung ist auf einen Schmitt-Trigger 172 geschaltet. Der Schmitt-Trigger 172 geht in einen ersten, das Vorhandensein einer Wechselspannung signalisierenden Schaltzustand, wenn die Gleichspannung einen bestimmten Grenzwert überschreitet. Der Schmitt-Trigger 172 geht in einen zweiten, das NichtVorhandensein einer Wechselspannung signalisierenden Schaltzustand, wenn die Gleichspannung den Grenzwert unterschreitet. Das so von dem Schmitt-Trigger erhaltene binäre Signal (1 oder 0) ist ebenfalls auf den Rechner 42 geschaltet.In the arrangement according to Fig.8, a threshold switch is also provided in the manner of Fig.5. Corresponding parts are provided in Fig.8 with the same reference numerals as in Fig.5. The output signal of the threshold switch is, as explained with reference to Fig.7, a sequence of pulses, the pulse width of which depends on the amplitude of the alternating voltage. These pulses are then filtered by a filter 168 and rectified by a rectifier 170. This produces a direct voltage, the level of which depends on the pulse width of the pulses. The direct voltage is connected to a Schmitt trigger 172. The Schmitt trigger 172 goes into a first switching state, signaling the presence of an alternating voltage, when the direct voltage exceeds a certain limit value. The Schmitt trigger 172 goes into a second switching state, signaling the absence of an alternating voltage, when the direct voltage falls below the limit value. The binary signal (1 or 0) thus obtained from the Schmitt trigger is also connected to the computer 42.

Fig.9 zeigt im einzelnen die EIN/AUS-Schaltung 64 von Fig.2.Fig.9 shows in detail the ON/OFF circuit 64 of Fig.2.

20 "20 "

Der Phasenvergleicher 24 wird durch einen Taster 174 ein- und ausgeschaltet. Wenn der Phasenvergleicher 24 eingeschaltet ist, dann muß er durch einen Tastendruck ausgeschaltet werden. Wenn der Phasenvergleicher 24 ausgeschaltet ist, muß der Tastendruck eine Einschaltung bewirken.The phase comparator 24 is switched on and off by a button 174. If the phase comparator 24 is switched on, then it must be switched off by pressing a button. If the phase comparator 24 is switched off, pressing the button must switch it on.

Bei vorübergehendem Betätigen des Tasters 174 wird von der Versorgungsspannung von der Stromversorgung (Batterie) 62 auf der Leitung 176 eine durch eine Zenerdiode 178 bestimmte Teilspannung über einen Widerstand 180 auf eine monostabile Kippstufe 182 gegeben. Die monostabile Kippstufe 182 steuert über ein ODER-Glied 184 und einen Widerstand 186 einen Längstransistor 188 an, der mit seiner Emitter-Kollektor-Strecke in der Leitung 176 liegt und die Stromversorgung 62 (Fig.2) mit dem Port 66 des Rechners 42 verbindet. Der Impuls von der monostabilen Kippstufe 182 geht daher durch das ODER-Glied 184 hindurch. Der Rechner 42 wird an Spannung gelegt. Der Rechner 42 liefert, wenn er an Spannung liegt, ein Signal an einem Ausgang 194, der mit dem zweiten Eingang des ODER-Gliedes verbunden ist. Nach Rückstellen der monostabilen Kippstufe wird der Längstransistor über den Ausgang 194 und das ODER-Glied 184 leitend gehalten. Der Rechner 42 bleibt an die Stromversorgung 62 angeschaltet.When the button 174 is temporarily pressed, a partial voltage determined by a Zener diode 178 is passed from the supply voltage from the power supply (battery) 62 on the line 176 via a resistor 180 to a monostable flip-flop 182. The monostable flip-flop 182 controls a series transistor 188 via an OR gate 184 and a resistor 186, which lies with its emitter-collector path in the line 176 and connects the power supply 62 (Fig. 2) to the port 66 of the computer 42. The pulse from the monostable flip-flop 182 therefore passes through the OR gate 184. The computer 42 is connected to voltage. The computer 42, when it is connected to voltage, supplies a signal at an output 194, which is connected to the second input of the OR gate. After resetting the monostable flip-flop, the series transistor is kept conductive via the output 194 and the OR gate 184. The computer 42 remains connected to the power supply 62.

Wenn der Rechner 42 an die Stromversorgung 62 angeschaltet ist, dann bewirkt eine kurzfristige Betätigung des Tasters 174 über eine Eingang 190 eine Ausschaltung des Rechners 42. Eine Zener-Diode 178 begrenzt die Höhe des auf den Eingang 190 geschalteten Impulses. Wenn der Rechner 42 ausgeschaltet ist, dann entfällt die Aus gangs spannung an dem Ausgang 194 des Rechners 42. Nach Rückkippen der -wieder angestoßenenmonostabilen Kippstufe 182 wird daher der Transistor 188 gesperrt.If the computer 42 is connected to the power supply 62, then a brief actuation of the button 174 via an input 190 causes the computer 42 to be switched off. A Zener diode 178 limits the height of the pulse connected to the input 190. If the computer 42 is switched off, then the output voltage at the output 194 of the computer 42 is eliminated. After the monostable flip-flop 182 has been triggered again, the transistor 188 is blocked.

Fig.10 zeigt im einzelnen die Anzeigevorrichtung 76 von Fig.2. Die Zustände der zu prüfenden Spannungen werden "binär" als "Spannung vorhanden" oder "Spannung nicht vorhanden", "Spannungen gleichphasig" oder "Spannungen ungleichphasig" sowie "Fehlmessungen" bzw. "Störung" mittels Leuchtdioden 196, 198, 200, 202, 204, 206 und 208 angezeigt. Jede der Leuchtdioden 196 bis 208 liegt, wie anhand der Leuchtdiode 196 beschrieben wird, über einen Widerstand 210 an der Versorgungsspannung· Die Versorgungsspannung wird über eine Leitung 212 zugeführt. In Reihe mit der Leuchtdiode 196 liegt die Emitter-Kollektor-Strecke eines Transistors 214. Der Emitter des Transistors 214 liegt an GND (Gerätemasse) . Die Basis des Transistors liegt über einen Widerstand 216 an einer Ader eines Bus 218, über den Steuersignale von dem Rechner 42 auf die Anzeigevorrichtung 76 auf geschaltet werden. Außerdem liegt die Basis des Transistors 214 über einen Kondensator 220 an GND (Gerätemasse). Über die Adern eines Kabels 222 werden die an den Leuchtdioden 196 abfallenden Spannungen zu Prüfzwecken abgegriffen.Fig.10 shows the display device 76 of Fig.2 in detail. The states of the voltages to be tested are displayed "binary" as "voltage present" or "voltage not present", "voltages in phase" or "voltages out of phase" as well as "incorrect measurements" or "fault" by means of LEDs 196, 198, 200, 202, 204, 206 and 208. Each of the LEDs 196 to 208 is connected to the supply voltage via a resistor 210, as described using the LED 196. The supply voltage is supplied via a line 212. The emitter-collector path of a transistor 214 is connected in series with the LED 196. The emitter of the transistor 214 is connected to GND (device ground). The base of the transistor is connected via a resistor 216 to a wire of a bus 218, via which control signals from the computer 42 are switched to the display device 76. In addition, the base of the transistor 214 is connected via a capacitor 220 to GND (device ground). The voltages dropped across the LEDs 196 are tapped via the wires of a cable 222 for testing purposes.

Fig.11 zeigt einen "Fensterkomparator" 86 (Fig.2) zur Prüfung der Brennspannungen der Leuchtdioden 196 bis 208 (Fig.10). Der Fensterkomparator 86 ist von dem Rechner 42 gesteuert. Er prüft, ob die Brennspannungen der Leuchtdioden innerhalb vorgegebener "Fenster" liegen. Der Fernsterkomparator 86 enthält elektronische Schalter 224, 226, 228, 230, 232, 234 und 236, die von dem Rechner über einen Bus 238 im Verlauf des Prüfprogramms nacheinander aufgesteuert werden. Jeder der elektronischen Schalter 224 bis 236 schaltet eine Ader des Kabels 222 (Fig.10) auf eine Komparator-Anordnung 240 durch. Die Komparator-Anordnung 240 enthält zwei Komparatoren 242 und 244. Die jeweils durchgeschaltete Brennspannung liegt einmal an dem "unteren" Eingang des Komparators 242 und zum anderen an dem "oberen" Eingang des Komparators 244. Ein Spannungsteiler mit drei Widerständen 246, 248 und 250, der zwischen derFig.11 shows a "window comparator" 86 (Fig.2) for testing the burning voltages of the LEDs 196 to 208 (Fig.10). The window comparator 86 is controlled by the computer 42. It checks whether the burning voltages of the LEDs are within predetermined "windows". The window comparator 86 contains electronic switches 224, 226, 228, 230, 232, 234 and 236, which are controlled one after the other by the computer via a bus 238 during the course of the test program. Each of the electronic switches 224 to 236 switches a wire of the cable 222 (Fig.10) to a comparator arrangement 240. The comparator arrangement 240 contains two comparators 242 and 244. The respective switched-through voltage is applied to the "lower" input of the comparator 242 and to the "upper" input of the comparator 244. A voltage divider with three resistors 246, 248 and 250, which is connected between the

Versorgungsspannung und GND (Gerätemasse) liegt, liefert eine obere Referenzspannung an einem Abgriff 252 und eine untere Referenzspannung an einem Abgriff 254. Die obere Referenzspannung liegt an dem "oberen" Eingang des Komparators 242. Die untere Referenzspannung liegt an dem "unteren" Eingang des Komparators 244. Der Komparator 242 schaltet und liefert ein Ausgangssignal, wenn die an dem unteren Eingang liegende, über den jeweiligen Schalter 224 bis 236 durchgeschaltete Brennspannung kleiner als die obere Referenzspannung am Abgriff 252 ist. Der Komparator 244 schaltet und liefert ein Ausgangssignal, wenn die jeweils durchgeschaltete Brennspannung größer als die untere Referenzspannung am Abgriff 254 ist. Die Ausgänge der Komparatoren 242 und 244 sind durch ein UND-Glied 256 verknüpft. Das UND-Glied 256 liefert über seinen Ausgang 258 ein "Logisch 1" - Signal an den Rechner 42, wenn die jeweils aufgeschaltete Brennspannung in einem durch die obere und die untere Referenzspannung vorgegebenen "Fenster" liegt. Die Brennspannungen der Leuchtdioden sind unterschiedlich abhängig von der Farbe der Leuchtdiode. Im vorliegenden Fall haben die Leuchtdioden 196, 200 und 204 andere Farben als die übrigen Leuchtdioden und eine geringere Brennspannung. Um das zu berücksichtigen sind die Ansteuersignale des Rechners 42 für die zugeordneten elektronischen Schalter 224, 228 und 232 über ein ODER-Glied 260 verknüpft. Der Ausgang des ODER-Gliedes 260 steuert einen weiteren elektonischen Schalter 262 durch. Der Schalter 262 wird dann leitend und legt einen Widerstand 264 parallel zu dem Widerstand 250 des Spannungsteilers. Damit werden die obere und die untere Referenzspannung nach unten gezogen und das Fenster an die niedrigere Brennspannung der Leuchtdioden 196, 200 und 204 angepaßt.supply voltage and GND (device ground), supplies an upper reference voltage at a tap 252 and a lower reference voltage at a tap 254. The upper reference voltage is at the "upper" input of the comparator 242. The lower reference voltage is at the "lower" input of the comparator 244. The comparator 242 switches and supplies an output signal if the burning voltage at the lower input, switched through via the respective switch 224 to 236, is less than the upper reference voltage at tap 252. The comparator 244 switches and supplies an output signal if the burning voltage switched through in each case is greater than the lower reference voltage at tap 254. The outputs of the comparators 242 and 244 are linked by an AND gate 256. The AND gate 256 supplies a "logic 1" signal to the computer 42 via its output 258 when the respective applied burning voltage is in a "window" specified by the upper and lower reference voltage. The burning voltages of the LEDs vary depending on the color of the LED. In the present case, the LEDs 196, 200 and 204 have different colors than the other LEDs and a lower burning voltage. To take this into account, the control signals of the computer 42 for the associated electronic switches 224, 228 and 232 are linked via an OR gate 260. The output of the OR gate 260 controls another electronic switch 262. The switch 262 then becomes conductive and places a resistor 264 in parallel with the resistor 250 of the voltage divider. This pulls the upper and lower reference voltages down and adjusts the window to the lower operating voltage of the LEDs 196, 200 and 204.

Fig. 12 zeigt im einzelnen die Bildung der sinusförmigen Prüfspannungen für die Prüfung der Phasenvergleichs-Mittel.Fig. 12 shows in detail the formation of the sinusoidal test voltages for testing the phase comparison devices.

Von dem Rechner 42 werden zu Prüfzwecken über die Ports 98 und 100 (Fig.2) und ein Kabel 266 Impulsfolgen geliefert, bei denen sich die Pulsbreite sinusförmig ändert. Die Impulsfolgen werden durch Filter geglättet. Jedes der Filter besteht aus einem Widerstand 268 bzw. 270 und einem Kondensator 272 bzw. 274. Die geglätteten, sinusförmigen Spannungen werden durch die Verstärker 94 und 96 (siehe auch Fig.2) verstärkt. Die Verstärker 94 und 96 liefern sinusförmige Prüfspannungen mit bekannter Phasenbeziehungen an den Klemmen 106 bzw. 108.For testing purposes, the computer 42 supplies pulse sequences in which the pulse width changes sinusoidally via ports 98 and 100 (Fig. 2) and a cable 266. The pulse sequences are smoothed by filters. Each of the filters consists of a resistor 268 or 270 and a capacitor 272 or 274. The smoothed, sinusoidal voltages are amplified by the amplifiers 94 and 96 (see also Fig. 2). The amplifiers 94 and 96 supply sinusoidal test voltages with known phase relationships at the terminals 106 or 108.

Fig.13 zeigt die Schaltung 80 zur Batterieprüfung. Eine Teilspannung der an einer Klemme 276 anliegenden Batteriespannung wird an einem Komparator 278 mit einer Spannung eines Referenzspannungs-Erzeugers 280 verglichen. Der Referenzspannungs-Erzeuger 280 wird gespeist von der Versorgungsspannung. Die Teilspannung der Batteriespannung wird an einem Spannungsteiler mit Widerständen 282 und 284 abgegriffen. Die Versorgungsspannung wird abgeschaltet, wenn der Phasenvergleicher nicht in Betrieb ist. Über den Spannungsteiler 282, 284 würde jedoch ständig Strom fließen und die Batterie belasten. Aus diesem Grunde liegt in Reihe mit dem Spannungsteiler 282, 284 die Emitter-Kollektor-Strecke eines Transistors 286. Die Basis dieses Transistors 286 liegt an eimern zwischen der Klemme 276 und GND (Gerätemasse) liegenden Spannungsteiler mit einem Widerstand 288 und 290. In Reihe mit dem Widerstand 290 liegt noch die Emitter-Kollektor-Strecke eines Transistors 292. Die Basis des Transistors 292 liegt an einem zwischen die Versorgungsspannung und GND (Gerätemasse) geschalteten Spannungsteile mit Widerständen 294 und 296.Fig.13 shows the circuit 80 for battery testing. A partial voltage of the battery voltage applied to a terminal 276 is compared at a comparator 278 with a voltage of a reference voltage generator 280. The reference voltage generator 280 is fed by the supply voltage. The partial voltage of the battery voltage is tapped at a voltage divider with resistors 282 and 284. The supply voltage is switched off when the phase comparator is not in operation. However, current would constantly flow through the voltage divider 282, 284 and load the battery. For this reason, the emitter-collector path of a transistor 286 is connected in series with the voltage divider 282, 284. The base of this transistor 286 is connected to a voltage divider with a resistor 288 and 290 connected between the terminal 276 and GND (device ground). The emitter-collector path of a transistor 292 is also connected in series with the resistor 290. The base of the transistor 292 is connected to a voltage divider with resistors 294 and 296 connected between the supply voltage and GND (device ground).

Dadurch wird bei Abschalten der Versorgungsspannung der Transistor 292 gesperrt, und damit wird auch der Transistor 286 gesperrt.As a result, when the supply voltage is switched off, the transistor 292 is blocked, and thus the transistor 286 is also blocked.

Die Arbeitsweise des Rechners 42 und der damit zusammenwirkenden Schaltungen ist nachstehend anhand von Ablaufdiagrammen beschrieben.The operation of the computer 42 and the circuits interacting with it is described below using flow charts.

Fig.14 illustriert den Einschaltvorgang. Ein Rechteck 298 "EIN/AUS" symbolisiert die Betätigung des Tasters 174 in Fig.9. Ein Rhombus 300 entspricht der Prüfung, ob eine Einschaltung erfolgt oder eine Ausschaltung. Im ersteren Fall (Ja) wird das Signal am Port 194 gemäß Rechteck 302 auf "logisch 1" gesetzt.Fig.14 illustrates the switching on process. A rectangle 298 "ON/OFF" symbolizes the actuation of the button 174 in Fig.9. A rhombus 300 corresponds to the check whether switching on or switching off occurs. In the former case (yes), the signal at port 194 is set to "logical 1" according to rectangle 302.

Damit wird ein Rücksprung zum Hauptprogramm eingeleitet, wie durch das Oval 304 dargestellt ist. Im zweiten Fall (Nein) erfolgt ein Rücksetzen des Signals am Port 194 auf "logisch 0". Das ist durch das Rechteck 306 dargestellt. Es erfolgt keine weitere Aktivität, wie durch das Rechteck 308 "Warten" angedeutet ist.This initiates a return to the main program, as shown by the oval 304. In the second case (No), the signal on port 194 is reset to "logical 0". This is shown by the rectangle 306. No further activity takes place, as indicated by the "Wait" rectangle 308.

Das Hauptprogramm steuert zunächst eine Selbstprüfung desThe main program first controls a self-test of the

Phasenvergleichers. Es werden nacheinander die Batterie, diePhase comparator. The battery, the

Schirmung, die Leuchtdioden der Anzeige und Spannungs- undShielding, the LEDs of the display and voltage and

Phasenmessung geprüft. Ein Ablaufdiagramm dieses Teiles des Hauptprogramraes ist in den Figuren 15, 16 und 17 dargestellt,Phase measurement is checked. A flow chart of this part of the main program is shown in Figures 15, 16 and 17.

die sich aneinander anschließende Abschnitte des Ablaufdiagramms darstellen.which represent consecutive sections of the flow chart.

In Fig.15 ist zunächst die EIN/AUS-Schaltung gemäß Fig.14 als Rechteck 310 dargestellt, wobei davon ausgegangen wird, daß eine Einschaltung erfolgte. Es wird dann ein Selbstprüfungs-Kennzeichen (Flag) gesetzt. Dieses Selbstprüfungs-Kennzeichen signalisiert dem Gerät, daß ein Se lbs tp ruf ungs -Programm läuft und z.B. keine Anzeige erfolgen soll. Das Setzen des Selbstprüfungs-Kennzeichens ist durch ein Rechteck 312 dargestellt. Daraufhin wird die Batterie für die Batterieprüfung gemäß Fig.13 angewählt. Praktisch wird der Ausgang des Komparators 278 in Fig.13 abgefragt. Das ist durch ein Rechteck 314 dargestellt. Vor der Auswertung derIn Fig.15, the ON/OFF circuit according to Fig.14 is initially shown as a rectangle 310, whereby it is assumed that a switch-on has taken place. A self-test flag is then set. This self-test flag signals to the device that a self-test program is running and, for example, no display should be made. The setting of the self-test flag is shown by a rectangle 312. The battery is then selected for the battery test according to Fig.13. In practice, the output of the comparator 278 in Fig.13 is queried. This is shown by a rectangle 314. Before the evaluation of the

2b2 B

Batterieprüfung wird eine Wartezeit von 10 ms eingeschaltet, um Einschwingvorgänge zu berücksichtigen. Das ist durch ein Rechteck 316 dargestellt. Nach Ablauf dieser Zeit erfolgt die Auswertung der Batterieprüfung. Das ist durch ein Rechteck 318 dargestellt. Es wird bei der Auswertung geprüft, ob die Batterie einwandfrei ist, also die erforderliche Batterie-Spannung an der Klemme 276 in Fig.13 anliegt. Das ist symbolisiert durch den Rhombus 320. Ist das nicht der Fall (Nein), dann wird ein Batteriefehler-Kennzeichen gesetzt. Das ist durch ein Rechteck 322 dargestellt. Von dort aus geht eine Schleife 324 wieder zurück zum normalen Programmablauf. Ist die Batterie in Ordnung (Ja), dann wird dieser Befund in einem EEPROM gespeichert. Das ist durch ein Rechteck 326 dargestellt.A waiting time of 10 ms is switched on during the battery test to take into account transient processes. This is represented by a rectangle 316. After this time has elapsed, the battery test is evaluated. This is represented by a rectangle 318. During the evaluation, it is checked whether the battery is in good condition, i.e. whether the required battery voltage is present at terminal 276 in Fig.13. This is symbolized by the rhombus 320. If this is not the case (No), then a battery error flag is set. This is represented by a rectangle 322. From there, a loop 324 goes back to the normal program flow. If the battery is OK (Yes), then this finding is stored in an EEPROM. This is represented by a rectangle 326.

Es wird dann gefragt, ob nur eine Batterieprüfung stattfinden oder das gesamte Prüfprogramm ablaufen soll. Die Batterie wird nicht nur beim Einschalten sondern auch zwischendurch im Verlauf der Messungen kontrolliert. Diese Frage ist in Fig.15 durch einen Rhombus 328 dargestellt. Wenn nur eine Batterieprüfung erfolgen soll (Ja), wird das Selbstprüfungs-Kennzeichen wieder auf "logisch 0" zurückgesetzt. Das ist durch ein Rechteck 330 dargestellt. Das Ablaufdiagramm kehrt dann zu dem Hauptpro.gramm zurück. Das ist durch ein Oval 332 ("Return") dargestellt. Ist die Antwort auf die Frage "nein", dann läuft das Prüfprogramm weiter.You will then be asked whether only a battery test should be carried out or whether the entire test program should be run. The battery is checked not only when it is switched on but also during the course of the measurements. This question is shown in Fig. 15 by a rhombus 328. If only a battery test should be carried out (yes), the self-test indicator is reset to "logic 0". This is shown by a rectangle 330. The flow chart then returns to the main program. This is shown by an oval 332 ("Return"). If the answer to the question is "no", then the test program continues.

Es werden dann die Mittel zur Prüfung der Schirmung der Leitungen für die beiden Wechselspannungen L und Lx angewählt, die in Fig. 2 mit 82 und 84 bezeichnet sind. Solche Mittel zur Prüfung einer Schirmung sind an sich bekannt und daher hier nicht im einzelnen beschrieben. Diese Anwahl der Mittel zur Prüfung der Schirmung ist durch ein Rechteck 334 dargestellt.The means for testing the shielding of the lines for the two alternating voltages L and L x are then selected, which are designated 82 and 84 in Fig. 2. Such means for testing shielding are known per se and are therefore not described in detail here. This selection of the means for testing the shielding is represented by a rectangle 334.

Auch hier wird vor der Auswertung der Prüfung eine Verzögerung eingeschaltet, um Einschwingvorgängen Rechnung zu tragen. Das ist durch ein Rechteck 336 dargestellt. Dann wird geprüft, obHere too, a delay is switched on before the test is evaluated in order to take into account transient processes. This is represented by a rectangle 336. Then it is checked whether

die Schirmung einwandfrei ist. Das ist wieder durch einen Rhombus 338 dargestellt. Wenn die Schirmung nicht einwandfrei ist (Nein), dann wird ein Schirmungsfehler-Kennzeichen gesetzt. Das ist durch ein Rechteck 340 dargestellt. Das Prüfergebnis wird in dem EEPROM gespeichert. Das ist durch ein Rechteck 342 dargestellt. Ist die Schirmung einwandfrei (Ja), dann wird auch dieses Prüfergebnis in dem EEPROM gespeichert. Das ist durch die Schleife 344 dargestellt.the shielding is flawless. This is again represented by a rhombus 338. If the shielding is not flawless (No), then a shielding error flag is set. This is represented by a rectangle 340. The test result is stored in the EEPROM. This is represented by a rectangle 342. If the shielding is flawless (Yes), then this test result is also stored in the EEPROM. This is represented by the loop 344.

Das Prüfprogramm setzt sich mit dem Ablaufdiagramm von Fig.16 fort, wie durch das Dreieck "1" angedeutet ist.The test program continues with the flow chart of Fig.16 as indicated by the triangle "1".

Fig. 16 zeigt die Prüfung der Leuchtdioden 196 bis 208 gemäß Fig.10 und 11.Fig. 16 shows the testing of the LEDs 196 to 208 according to Fig. 10 and 11.

Es wird die Leuchtdioden-Prüfung "angewählt", d.h. es wird in der Schaltung von Fig.10 und 11 die hierfür erforderliche Konfiguration von Eingaben und Ausgaben hergestellt. Das ist durch ein Rechteck 344 dargestellt. Die Leuchtdioden 196 bis 208 sind durch eine fortlaufende Zahl von "1" bis "7" gekennzeichnet und werden durch den Rechner 42 über den Bus 238 und die Schalter 224 bis 236 in dieser Reihenfolge nacheinander angesteuert.The LED test is "selected", i.e. the necessary configuration of inputs and outputs is created in the circuit of Fig. 10 and 11. This is represented by a rectangle 344. The LEDs 196 to 208 are identified by a consecutive number from "1" to "7" and are controlled one after the other by the computer 42 via the bus 238 and the switches 224 to 236 in this order.

Das Programm arbeitet mit zwei Variablen, die in zwei Zählern des Rechners 42 anstehen. Die erste Variable "LED" ist die Leuchtdiode, die bei der Leuchtdioden-Prüfung durch den Rechner 42 eingeschaltet wird. Die zweite Variable "LEDtest" gibt die Leuchtdiode an, deren Brennspannung jeweils mit dem Fensterkomparator 86 geprüft werden soll. Bei intakter Anzeigevorrichtung 76 sollte nur die jeweils eingeschaltete Leuchtdiode brennen, während an den übrigen Leuchtdioden keine Brennspannung abfällt.The program works with two variables that are present in two counters of the computer 42. The first variable "LED" is the light-emitting diode that is switched on by the computer 42 during the light-emitting diode test. The second variable "LEDtest" specifies the light-emitting diode whose burning voltage is to be tested with the window comparator 86. If the display device 76 is intact, only the light-emitting diode that is switched on should burn, while no burning voltage drops on the other light-emitting diodes.

• *• *

Zu diesem Zweck wird der Rechner 42 zunächst auf eine "LED"-Zahl =1 gesetzt. Das ist durch ein Rechteck 346 dargestellt. Eine vorherige Anzeige der Leuchtdioden wird gelöscht. Das ist durch ein Rechteck 348 dargestellt. Dann schaltet der Rechner 42 über den Schalter 226 zunächst die Leuchtdiode 196 ("1") ein. Das ist durch ein Rechteck 350 dargestellt. Der Zähler für die jeweils zu prüfende Leuchtdiode wird auf LEDtest=1 gesetzt. Es erfolgt dann zunächst eine Prüfung der Brennspannung der Leuchtdiode 196 mittels des Fensterkomparators 86 von Fig.11. Das ist durch ein Rechteck 254 dargestellt. Das Ergebnis der Prüfung wird als Bit eines Bitmusters in der zugeordneten Speicherstelle gesetzt. Das ist durch ein Rechteck 356 dargestellt. Dann wird der Rechner 42 auf die nächste "LED-(-est"~Zani fortgeschaltet. Das ist durch ein Rechteck 358 dargestellt. Es wird geprüft, ob damit die Gesamtzahl der vorhandenen Leuchtdioden überschritten ist. Das ist durch den Rhombus 360 dargestellt. Ist das noch nicht der Fall (Nein), dann wird der Programmablauf über Schleife 362 wieder zu dem "Eingang" des Rechtecks 354 zurückgeführt. Es wird -bei weiter eingeschalteter Leuchtdiode 196- die Brennspannung der der Leuchtdiode 198 ("2"), geprüft und das Prüfergebnis als zweiter Bit in dem Bitmuster gespeichert. Dann erfolgt wieder eine Fortschaltung auf die nächste "LED-t:est"~Zanl · Das setzt sich mit wiederholtem Durchlaufen der Schleife fort, bis bei dieser Fortschaltung die Gesamtzahl der Leuchtdioden überschritten wird. Dann ist das Ergebnis der Abfrage an Rhombus 360 "ja". Es ist dann ein Bitmuster gespeichert, das bei intakter Anzeigevorrichtung 0000001 ist: Die eingeschaltete Leuchtdiode 196 brennt und liefert eine Brennspannung innerhalb des durch den Fensterkomparator 86 vorgegebenen Fensters, die anderen Leuchtdioden 198 bis 208 brennen nicht. Das aus den Prüfungen des Fensterkomparators 86 erhaltene Bitmuster (z.B. 0000001) wird nun mit einem Bitmuster, in dem eine der eingeschalteten Leuchtdiode, hier der Leuchtdiode 196) entsprechende Stelle durch eine "1" und die übrigen Stellen durch eine "0"For this purpose, the computer 42 is first set to an "LED" number = 1. This is represented by a rectangle 346. A previous display of the LEDs is deleted. This is represented by a rectangle 348. The computer 42 then switches on the LED 196 ("1") via the switch 226. This is represented by a rectangle 350. The counter for the LED to be tested is set to LEDtest = 1. The burning voltage of the LED 196 is then tested using the window comparator 86 of Fig. 11. This is represented by a rectangle 254. The result of the test is set as a bit of a bit pattern in the assigned memory location. This is represented by a rectangle 356. Then the computer 42 is advanced to the next "LED-(-est"~ Zani . This is represented by a rectangle 358. A check is made to see whether the total number of LEDs present has been exceeded. This is represented by the rhombus 360. If this is not yet the case (no), then the program flow is returned to the "input" of the rectangle 354 via loop 362. With the LED 196 still switched on, the operating voltage of the LED 198 ("2") is checked and the test result is stored as the second bit in the bit pattern. Then there is another advance to the next "LED-t : est"~ Zan l This continues with repeated running through of the loop until the total number of LEDs is exceeded during this advance. Then the result of the query at the rhombus 360 is "yes". A bit pattern is then stored which, if the display device is intact, is 0000001: The switched on LED 196 lights up and supplies a voltage within the window specified by the window comparator 86, the other LEDs 198 to 208 do not light up. The bit pattern obtained from the tests of the window comparator 86 (eg 0000001) is now compared with a bit pattern in which one position corresponding to the switched on LED (here the LED 196) is replaced by a "1" and the remaining positions by a "0".

gekennzeichnet sind, einer Exklusiv-ODER-Verknüpfung unterworfen. Wenn an einer nicht eingeschalteten Leuchtdiode eine "1" auftritt, oder wenn eine eingeschaltete Leuchtdiode keine Brennspannung liefert und ein Bit "0" erzeugt, dann liefert die Exklusiv-ODER-Verknüpfung einen Ausgang "logisch 1". Wenn nur die eingeschaltete Leuchtdiode eine Brennspannung liefert, dann ist der Ausgang der Exklusiv-ODER-Verknüpfung "0". Entweder sind dann zwei Eingänge "1" oder beide Eingänge "0". Diese Exklusiv-Oder-Verknüpfung ist durch ein Rechteck 362 dargestellt. Ist das Ergebnis der Exklusiv-ODER-Verknüpfung >0 (Ja), dann ist eine Leuchtdiode defekt. Diese Prüfung ist durch einen Rhombus 364 dargestellt. In diesem Fall verläuft das Ablaufdiagramm weiter zu Rechteck 366. Das Rechteck 366 symbolisiert die Speicherung der Nummer der defekten Leuchtdiode. Daraufhin wird die Variable LED, d.h. die Nummer der einzuschaltenden Leuchtdiode um 1 erhöht. Das ist durch ein Rechteck 368 dargestellt. Wenn die Exklusiv-ODER-Verknüpfung 362 nicht >0 ist (Nein), dann geht das Ablaufdiagramm über eine Schleife 370 unmittelbar zu dem Rechteck 368.are subjected to an exclusive OR operation. If a "1" occurs on a LED that is not switched on, or if a switched on LED does not supply a voltage and generates a bit "0", then the exclusive OR operation provides an output of "logical 1". If only the switched on LED supplies a voltage, then the output of the exclusive OR operation is "0". Either two inputs are then "1" or both inputs are "0". This exclusive OR operation is represented by a rectangle 362. If the result of the exclusive OR operation is >0 (yes), then a LED is defective. This test is represented by a rhombus 364. In this case, the flow chart continues to rectangle 366. Rectangle 366 symbolizes the storage of the number of the defective LED. The variable LED, i.e. the number of the LED to be switched on, is then increased by 1. This is represented by a rectangle 368. If the exclusive OR link 362 is not >0 (No), then the flow chart goes directly to the rectangle 368 via a loop 370.

Die nächste, durch einen Rhombus 372 dargestellte Prüfung ist darauf gerichtet, ob die Variable LED nach der Erhöhung um 1 größer als die Gesamtzahl der Leuchtdioden ist. Wnn das nicht der Fall ist (Nein), dann führt eine Schleife 374 zurück zu dem Rechteck 348 "Anzeige löschen". Die Leuchtdiode 196 wird gelöscht. Es wird jetzt die nächste Leuchtdiode 198 eingeschaltet, die der um 1 erhöhten LED-Zahl entspricht. Dann läuft der PrüfVorgang für alle Leuchtdioden von der Leuchtdiode 196 (LEDtest~Zahl "llf) über die eingeschaltete Leuchtdiode 198 bis zu der Leuchtdiode 208 erneut ab. Das geht so weiter, bis schließlich die Leuchtdiode 208 (LED-Zahl=7) eingeschaltet ist und nach dem Prüfvorgang die Erhöhung der LED-Zahl um 1 eine die Anzahl der Leuchtdioden überschreitende Zahl liefert. Dann wird das Prüfergebnis gesichert. Das ist durch ein Rechteck 376 dargestellt.The next test, represented by a rhombus 372, is aimed at whether the variable LED is greater than the total number of LEDs after being increased by 1. If this is not the case (No), then a loop 374 leads back to the "Clear display" rectangle 348. The LED 196 is cleared. The next LED 198 is now switched on, which corresponds to the LED number increased by 1. The test process then runs again for all LEDs from the LED 196 (LED test number " llf ) via the switched on LED 198 to the LED 208. This continues until finally the LED 208 (LED number = 7) is switched on and after the test process the increase in the LED number by 1 produces a number that exceeds the number of LEDs. The test result is then saved. This is represented by a rectangle 376.

Das Ablaufdiagramm geht dann über zu Fig.17. Das ist durch die mit "2" bezeichneten Dreiecke angedeutet.The flow chart then goes to Fig.17. This is indicated by the triangles marked "2".

Gemäß Fig.17 erfolgt eine Selbstprüfung der Phasenmessung. Zu diesem Zweck werden zwei Wechselspannungen mit definierter relativer Phasenlage erzeugt. Die Phasenlagen dieser Wechselspannungen werden auf die eingangs unter Bezugnahme auf die Figuren 4 und 6 beschriebene Weise bestimmt. Es wird geprüft, ob die so bestimmten Phasenlagen mit den Phasenlagen der für die Prüfung erzeugten Wechselspannungen übereinstimmen. Zur Bildung der Wechselspannungen sind die Werte der Wechselspannung in einem Speicher als Tabelle abgelegt. Die Werte werden durch "Zeiger" nacheinander in festem Zeittakt aufgerufen und auf zwei Kanäle aufgeschaltet. Die Zeiger können dabei die Werte synchron aufreufen. In diesem Fall werden zwei gleichphasige Wechselspannungen erzeugt. Die Zeiger können die Werte aber auch mit einem Versatz aufrufen, also bildlich gesprochen jeweils auf verschiedenen "Zeilen" der "Tabelle" stehen. In diesem Fall werden zwei gegeneinander phasenverschobene Wechselspannungen erzeugt. Die jeweils in einem vorgegebenen Zeittakt aufgerufenen Werte der Wertetabelle werden in Impulse entsprechender Dauer umgesetzt (Pulsdauermodulation). Es entstehen somit Impulsfolgen mit Impulsen unterschiedlicher Breite, entsprechend dem Verlauf der zu erzeugenden Wechselspannung. Diese Impulsfolgen werden gefiltert und liefern Wechselspannungen mit dem der Tabelle entsprechenden Signalverlauf. Dieser Signalverlauf ist üblicherweise sinusförmig. Es können aber in gleicher Weise auch z.B. sägezahn- oder dreieckförmige Signalverläufe erzeugt werden.According to Fig. 17, a self-test of the phase measurement is carried out. For this purpose, two alternating voltages with a defined relative phase position are generated. The phase positions of these alternating voltages are determined in the manner described at the beginning with reference to Figures 4 and 6. It is checked whether the phase positions determined in this way match the phase positions of the alternating voltages generated for the test. To form the alternating voltages, the values of the alternating voltage are stored in a memory as a table. The values are called up one after the other by "pointers" at a fixed time interval and switched to two channels. The pointers can call up the values synchronously. In this case, two alternating voltages in phase are generated. The pointers can also call up the values with an offset, i.e., figuratively speaking, they can each be on different "rows" of the "table". In this case, two alternating voltages are generated that are out of phase with each other. The values of the value table, called up at a given time interval, are converted into pulses of the corresponding duration (pulse duration modulation). This creates pulse sequences with pulses of different widths, corresponding to the course of the alternating voltage to be generated. These pulse sequences are filtered and produce alternating voltages with the signal course corresponding to the table. This signal course is usually sinusoidal. However, sawtooth or triangular signal courses can also be generated in the same way.

In Fig.17 wird die Pulsdauermodulation (PDM) "angewählt". Die Versorgungsspannung für die Verstärker 94 und 94 (Fig.12) angelegt und die Ausgänge 98 und 100 aktiviert. Das ist durchIn Fig.17, the pulse width modulation (PDM) is "selected". The supply voltage for the amplifiers 94 and 94 (Fig.12) is applied and the outputs 98 and 100 are activated. This is done by

ein Rechteck 378 dargestellt. Die "Zeiger" für die beiden zu erzeugenden Wechselspannungen L^ und Lx werden auf 0° gesetzt.a rectangle 378 is shown. The "pointers" for the two alternating voltages L^ and L x to be generated are set to 0°.

Das ist in Fig.17 durch die Rechtecke 380 und 382 dargestellt. Dann läuft das in Fig.17 durch Rechteck 384 dargestellte Unterprogramm "PDM-Vorlauf" ab. Dieses Unterprogramm ist in Fig.18 dargestellt. Das Unterprogramm enthält nach dem durch Rechteck 386 dargestellten Start eine Abfrage "PDML1 > 0 ?".This is shown in Fig.17 by the rectangles 380 and 382. Then the subroutine "PDM pre-run" shown in Fig.17 by rectangle 384 runs. This subroutine is shown in Fig.18. After the start shown by rectangle 386, the subroutine contains a query "PDM L1 > 0 ?".

Das ist durch einen Rhombus 388 dargestellt. Dabei ist PDMLi der in der Tabelle abgelegte Wert für L^. Ist das nicht der Fall (Nein), dann wird an der Leitung 98 (Fig.2) das Signal "0" ausgegeben. Das ist durch Rechteck 390 dargestellt. Ist das der Fall, dann wird an dem Ausgang 98 das Signal "logisch 1" ausgegeben. Das ist in Fig.18 durch ein Rechteck 392 dargestellt. In beiden Fällen geht das Ablaufdiagramm dann weiter zu einer Abfrage "PDMlx > ° ?Das ist ^n Fig· 18 durch einen Rhombus 394 dargestellt. Dabei ist PDMlx die ^ur &i-e zweite Wechselspannung Lx in der Tabelle abgelegte Spannung, Die beiden Werte PDMli und PDMlx können voneinander verschiedenThis is represented by a rhombus 388. PDM L i is the value for L^ stored in the table. If this is not the case (No), then the signal "0" is output on line 98 (Fig.2). This is represented by a rectangle 390. If this is the case, then the signal "logic 1" is output on output 98. This is represented in Fig.18 by a rectangle 392. In both cases, the flow chart then continues with a query "PDMl x > ° ? " This is represented in Fig . 18 by a rhombus 394. PDMl x is the second alternating voltage L x stored in the table. The two values PDMli and PDMl x can be different from one another .

sein, wenn die Zeiger auf verschiedenen "Zeilen" der Tabelle stehen. Wenn die Frage zu verneinen ist (Nein), wird an dem Ausgang 100 das Signal "0" erzeugt. Das ist durch ein Rechteck 396 dargestellt. Ist die Frage zu bejahen (Ja), dann wird an dem Ausgang 100 das Signal "logisch 1" erzeugt. Das ist durch ein Rechteck 398 dargestellt.
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if the pointers are on different "rows" of the table. If the question is answered in the negative (No), the signal "0" is generated at output 100. This is represented by a rectangle 396. If the question is answered in the affirmative (Yes), the signal "logical 1" is generated at output 100. This is represented by a rectangle 398.
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Dann wird ein Zeitzähler auf die maximal mögliche Pulsdauer "MaxPDM" gesetzt. Diese maximal mögliche Pulsdauer kann beispielsweise 255 Zeittakte des Takterzeugers 60 (Fig.2) betragen. Das Setzen des Zeitzählers auf die maximal mögliche Pulsdauer ist durch ein Rechteck 400 dargestellt. Dieser Zeitzähler wird dann schrittweise heruntergezählt. "Zeit" bedeutet den Zählerstand des Zeitzählers. Dieser Zählerstand wird beim nächsten Takt um 1 vermindert. Das ist durch ein Rechteck 402 dargestellt.A time counter is then set to the maximum possible pulse duration "MaxPDM". This maximum possible pulse duration can be, for example, 255 time cycles of the clock generator 60 (Fig. 2). Setting the time counter to the maximum possible pulse duration is represented by a rectangle 400. This time counter is then counted down step by step. "Time" means the counter reading of the time counter. This counter reading is reduced by 1 at the next cycle. This is represented by a rectangle 402.

Die Signale "logisch 1" an den Ausgängen 98 und 100 bleiben bestehen, bis sie im Verlauf des Unterprogramms geändert werden.
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The "logic 1" signals at outputs 98 and 100 remain until they are changed during the subroutine.
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Es folgen dann verschiedene Abfragen: Ist der Zeitzähler leergezählt, d.h. würde nach der Verminderung des Zählerstandes um eins der Zählerstand "Zeit" gleich null ? Das ist durch einen Rhombus 404 dargestellt. Wenn das nicht der Fall ist (Nein), dann folgt die nächste, wieder durch einen Rhombus 406 symbolisierte Abfrage: Ist der Zählerstand "Zeit" kleiner als der durch den "Zeiger" für die erste Wechselspannung gerade abgegriffene Wert aus der Tabelle, nämlich PDMli ? Wenn das der Fall ist (Ja), dann wird am Ausgang 98 das Signal "0" ausgegeben. Der Ausgang 98 kippt somit von "logisch 1" auf "0".Various queries then follow: Is the time counter empty, i.e. would the "time" counter reading be zero after the counter reading is reduced by one? This is represented by a rhombus 404. If this is not the case (no), then the next query follows, again symbolized by a rhombus 406: Is the "time" counter reading less than the value from the table just tapped by the "pointer" for the first alternating voltage, namely PDMli? If this is the case (yes), then the signal "0" is output at output 98. Output 98 thus switches from "logical 1" to "0".

Das ist durch ein Rechteck 408 dargestellt. Es wird bei "Ja" und "Nein" an dem Rhombus 406 weiter geprüft, ob der Zählerstand "Zeit" kleiner als der durch den zugehörigen Zeiger für die zweite Wechselspannung gerade abgegriffene Wert der Tabelle ist. Das ist durch einen Rhombus 410 dargestellt. Ist Zeit < PDMlx (Ja) / wird der Ausgang 100 auf "0" gesetzt. Das ist in Fig.18 durch ein Rechteck 412 dargestellt. In diesem Fall wird ebenso wie nach dem Nullsetzen des Ausgangs 100 über eine Schleife 414 der Zählerstand des Zeitzählers um 1 vermindert.This is represented by a rectangle 408. If "Yes" and "No" are selected, a further check is carried out on the rhombus 406 to see whether the counter reading "Time" is less than the value of the table just read by the corresponding pointer for the second alternating voltage. This is represented by a rhombus 410. If Time < PDMl x ( Yes ) /, the output 100 is set to "0". This is represented in Fig. 18 by a rectangle 412. In this case, just as after setting the output 100 to zero, the counter reading of the time counter is reduced by 1 via a loop 414.

Dann wird die beschriebene Schleife weiter durchlaufen, bis schließlich bei der Abfrage gemäß Rhombus 404 "Zeit = 0 ?" die Antwort "Ja" wird.
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Then the loop described is continued until the answer to the query according to Rhombus 404 "Time = 0 ?" is "Yes".
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Mit diesem Zyklus wird je ein Impuls mit konstanter Höhe an den Ausgängen 98 und 100 erzeugt, wobei die Dauer des Impulses jeweils von dem digital gespeicherten und ausgelesenen Wert PDMli bzw. PDMlx bestimmt ist. Es werden nun nacheinander alle Werte der Tabelle auf die geschilderte Weise in ImpulseThis cycle generates a pulse of constant height at outputs 98 and 100, whereby the duration of the pulse is determined by the digitally stored and read-out value PDMli or PDMl x . All values in the table are then converted into pulses one after the other in the manner described.

variabler Breite umgesetzt. Die Vorderflanken der Impulse haben jeweils gleiche Abstände voneinander. Die Dauer jedes Impulses hängt von dem jeweiligen gespeicherten Wert PDMli oder PDMlx ab. Auf diese Weise werden von den Wechselspannungen mehrere Zyklen erzeugt.variable width. The leading edges of the pulses are spaced equally apart from one another. The duration of each pulse depends on the respective stored value PDMli or PDMl x . In this way, several cycles are generated by the alternating voltages.

Das ist in Fig.19 als Ablaufdiagramm dargestellt.This is shown in Fig.19 as a flow chart.

In festen Zeitabständen, die durch einen Zeitgeber festgelegt und etwas länger als die maximal mögliche Pulsdauer sind, wird das Unterprogramm von Fig.18 unterbrochen. Es wird zunächst geprüft, ob die Unterbrechung tatsächlich durch den Zeitgeber veranlaßt ist. Das ist durch einen Rhombus 416 dargestellt.The subroutine of Fig. 18 is interrupted at fixed time intervals, which are determined by a timer and are slightly longer than the maximum possible pulse duration. First, it is checked whether the interruption is actually caused by the timer. This is represented by a rhombus 416.

Wenn das nicht der Fall ist (Nein), dann hat die unterbrechung andere Ursachen. Das ist durch ein Rechteck 418 dargestellt. In diesem Fall erfolgt über eine Schleife 420 die Rückkehr in das Unterprogramm von Fig.18. Ist die Unterbrechung auf den Zeitgeber zurückzuführen (Ja), dann schalten die "Zeiger" auf die nächste Zeile der Tabelle von gespeicherten Signalwerten weiter. Das ist durch die Rechtecke 422 und 424 für die beiden Wertesätze PDMli unc^· P0^Lx dargestellt. Es wird geprüft, ob der dann erhaltenen PDMLi~Wert größer als die maximal mögliche Pulsdauer MaxPDM ist. Das ist durch einen Rhombus 426 dargestellt. Wenn dies der Fall ist (Ja), wird der Wert für PDMli au-f 0 gesetzt. Anschließend erfolgt in gleicher Weise eine Prüfung, ob der PDMLX-Wert größer als die maximal mögliche Pulsdauer ist. Das ist durch einen Rhombus 428 dargestellt. Wenn dies der Fall ist (Ja) , wird der Wert für PDMlx auf ° gesetzt. Das ist durch ein Rechteck 430 dargestellt. In beiden Fällen werden dann in dem Unterprogramm von Fig. 18 die Werte für PDMli unc^ p^MLx durch die gemäß Fig. 19 gebildeten aktuellen Werte ersetzt. Das ist in Fig.19 durch ein Rechteck 432 dargestellt. Es erfolgt dann ein Rücksprung in das Unterprogramm von Fig.18. Diese Unterbrechung undIf this is not the case (No), then the interruption has other causes. This is represented by a rectangle 418. In this case, a loop 420 returns to the subroutine of Fig. 18. If the interruption is due to the timer (Yes), then the "pointers" switch to the next line of the table of stored signal values. This is represented by the rectangles 422 and 424 for the two sets of values PDMli and ^· P 0 ^Lx. A check is made to see whether the PDMLi value obtained is greater than the maximum possible pulse duration MaxPDM. This is represented by a rhombus 426. If this is the case (Yes), the value for PDMli is set to -f 0. A check is then made in the same way to see whether the PDML X value is greater than the maximum possible pulse duration. This is represented by a rhombus 428. If this is the case (yes), the value for PDMl x is set to °. This is represented by a rectangle 430. In both cases, the values for PDMli and ^ p ^ M Lx are then replaced in the subroutine of Fig. 18 by the current values formed according to Fig. 19. This is represented in Fig.19 by a rectangle 432. There is then a return to the subroutine of Fig.18. This interruption and

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Weiterschaltung der Zeiger erfolgt jeweils im festen Takt des Zeitgebers.The hands are advanced at the fixed rate of the timer.

In dem Unterprogramm von Fig.18 erfolgt dann eine Abfrage "Oft wiederholt", d.h. es wird gefragt, ob der beschriebene Zyklus mehrfach wiederholt wurde, um Einschwingvorgänge z.B. an Verstärkern zu berücksichtigen. Diese Abfrage ist durch einen Rhombus 434 dargestellt. Wenn das nicht der Fall ist (Nein) springt das Ab lauf diagramm über eine Schleife 436 wieder zum Start, nämlich zu dem Rhombus 388. Dann wird das gesamte Unterprogramm noch einmal durchlaufen. Ist die Antwort bejahend (Ja), geht das Programm zu der Messung im Verlauf der Selbstprüfung über. Das ist in Fig.18 durch ein Rechteck 438 dargestellt.In the subroutine of Fig. 18, a query "often repeated" is then made, i.e. it asks whether the cycle described has been repeated several times in order to take into account transient processes, e.g. in amplifiers. This query is represented by a rhombus 434. If this is not the case (no), the flow chart jumps back to the start, namely to the rhombus 388, via a loop 436. The entire subroutine is then run through again. If the answer is affirmative (yes), the program goes on to the measurement during the self-test. This is represented in Fig. 18 by a rectangle 438.

Das geschilderte Programm liefert Pulsfolgen mit einer festen Frequenz, wobei sich die Pulsbreiten nach Maßgabe der digital gespeicherten Werte der Tabelle verändern. Die so erhaltene pulsdauermodulierten Signale werden durch Filter 268, 272 bzw. 270, 274 geglättet und durch Verstärker verstärkt. Es entstehen Wechselspannungen mit vorgegebener Phasenbeziehung.The program described supplies pulse sequences with a fixed frequency, whereby the pulse widths change according to the digitally stored values in the table. The pulse-duration modulated signals thus obtained are smoothed by filters 268, 272 or 270, 274 and amplified by amplifiers. This produces alternating voltages with a predetermined phase relationship.

Die Phasenbeziehungen der so für Prüfzwecke erzeugten Wechselspannungen werden nach Art von Fig.4 und 6 gemessen und mit der vorgegebenen Phasenbeziehung verglichen. Die erhaltenen Ergebnisse werden ausgewertet. Das ist in Fig.17 durch ein Rechteck 440 dargestellt. Ein Rhombus 442 in Fig.17 symbolisiert eine Abfrage, ob die Selbstprüfung ergab, daß die Mittel für die Phasenmessung einwandfrei arbeiten. Ist das nicht der Fall (Nein), wird ein Fehlerkennzeichen gesetzt. Das ist durch ein Rechteck 444 dargestellt. Das positive oder negative Ergebnis wird gespeichert. Das ist durch ein Rechteck 446 dargestellt. Schließlich wird untersucht, ob das Fehlerkennzeichen auf "0" gesetzt ist. Das ist durch einen Rhombus 448 dargestellt. Ergab sich ein Fehler, ist also dasThe phase relationships of the alternating voltages generated in this way for test purposes are measured in the manner of Fig.4 and 6 and compared with the specified phase relationship. The results obtained are evaluated. This is shown in Fig.17 by a rectangle 440. A rhombus 442 in Fig.17 symbolizes a query as to whether the self-test showed that the means for phase measurement are working properly. If this is not the case (No), an error flag is set. This is shown by a rectangle 444. The positive or negative result is stored. This is shown by a rectangle 446. Finally, it is checked whether the error flag is set to "0". This is shown by a rhombus 448. If an error was found, then the

Fehlerkennzeichen nicht "O" (Nein), dann wird der Phasenvergleicher ausgeschaltet. Das ist durch ein Rechteck 450 dargestellt. Ist das Fehlerkennzeichen "0" (Ja), dann wird ein Selbstprüfungs-Kennzeichen auf "0" gesetzt. Das ist durch ein Rechteck 452 dargestellt. Dann kann die Messung beginnen.If the error flag is not "O" (No), then the phase comparator is switched off. This is represented by a rectangle 450. If the error flag is "0" (Yes), then a self-test flag is set to "0". This is represented by a rectangle 452. Then the measurement can begin.

Die Messung wird für die intern erzeugten Wechselspannungen wie für die zu prüfenden Spannungen mit den gleichen Mitteln durchgeführt.The measurement is carried out using the same means for the internally generated alternating voltages as for the voltages to be tested.

Es werden zunächst die drei Nulldurchgänge A, B und C der Spannungen bestimmt. Im Zeitpunkt A geht das Signal von "logisch 0" auf logisch "1", im Zeitpunkt B geht das Signal von "logisch 1" auf "logisch 0" und im Zeitpunkt C geht das Signal wieder von "logisch 0" auf "logisch 1". Die Zeitpunkte A, B und C werden in bezug auf den Takt des Takterzeugers 60 festgelegt. Zur Frequenzprüfung werden die Periodendauern T-^i und T^x für die beiden WechselspannungenFirst, the three zero crossings A, B and C of the voltages are determined. At time A the signal goes from "logic 0" to "logic 1", at time B the signal goes from "logic 1" to "logic 0" and at time C the signal goes from "logic 0" to "logic 1" again. The times A, B and C are determined in relation to the clock of the clock generator 60. For the frequency test, the period durations T-^i and T^ x for the two alternating voltages are

TL1 = CL1 - AL1 T L1 = C L1 - A L1

- ALx- A Lx

gebildet. Die Periodendauern dürfen nicht mehr als
voneinander abweichen. Es muß
The period lengths must not exceed
differ from each other. It must

sein. Ist das nicht der Fall, wird ein Fehlerkennzeichen gesetzt. Stimmen die Periodendauern und damit die Frequenzen der beiden Wechselspannungen im Rahmen der vorgegebenen Toleranzen überein, erfolgt eine Korrektur des Nullinien-Versatzes. If this is not the case, an error flag is set. If the period lengths and thus the frequencies of the two alternating voltages match within the specified tolerances, the zero line offset is corrected.

IpT -V T HP W ■» -^ -^ ~m IpT -VT HP W ■» -^ -^ ~m ~r~r ~-v &mdash;~-v &mdash;

Wenn etwa der Nullpunktschalter 36 für die Wechselspannung L^ genau bei 0 Volt schaltet, also schaltet, wenn die Spannung Li>0 wird, der Nullpunktschalter 52 für die Wechselspannung Lx jedoch erst schaltet, wenn Lx>2 Volt wird, dann würde bei genau phasengleichen Wechselspannungen eine Phasenverschiebung angezeigt werden. Die Verschiebung der Nullinie führt dazu, daß bei der erzeugten Rechteckspannung die zeitlichen Abstände der Nulldurchgänge ungleich werden, wie in Fig.6 dargestellt ist. Aus dieser Ungleichförmigkeit läßt sich ein Korrekturwert für die Nulldurchgänge berechnen:If, for example, the zero point switch 36 for the alternating voltage L^ switches at exactly 0 volts, i.e. switches when the voltage Li>0, but the zero point switch 52 for the alternating voltage L x only switches when L x >2 volts, then a phase shift would be displayed for alternating voltages that are exactly in phase. The shift in the zero line means that the time intervals between the zero crossings become unequal in the generated square wave voltage, as shown in Fig.6. A correction value for the zero crossings can be calculated from this non-uniformity:

K = C/4 - B/2 ..+ A/4.K = C/4 - B/2 ..+ A/4.

Wenn A-B = B-C ist, dann wird dieser Korrekturwert null. Dieser Korrekturwert K muß von den Zeiten A und C subtrahiertIf A-B = B-C, then this correction value becomes zero. This correction value K must be subtracted from the times A and C

werden. Dann erhält man korrigierte Zeiten A* bzw. B* für die Nulldurchgänge. Mit diesen Korrekturen würde sich in dem vorstehend angegebenen Beispiel keine Phasenverschiebung mehr ergeben.
20
Then you get corrected times A* and B* for the zero crossings. With these corrections there would no longer be any phase shift in the example given above.
20

Mit den so korrigierten Zeitpunkten für die Nulldurchgänge kann dann der Phasenwinkel &rgr; zwischen den beiden Wechselspannungen berechnet werden. Es wird:With the times for the zero crossings corrected in this way, the phase angle ρ between the two alternating voltages can then be calculated. It is:

&rgr; = 2 ( AL1 - ALx ) 360° / [(CL1 - AL1) + (CLx - A Lx)].&rgr; = 2 ( A L1 - A Lx ) 360° / [( C L1 - A L1 ) + ( C Lx - A Lx )].

Der Phasenwinkel ergibt sich aus der Differenz der Zeitpunkte der ersten Nulldurchgänge der beiden Spannungen, dividiert durch den Mittelwert der Periodenlängen. Dieses Verhältnis wird mit 360° multipliziert.The phase angle is the difference between the times of the first zero crossings of the two voltages, divided by the average of the period lengths. This ratio is multiplied by 360°.

Wenn der so berechnete Phasenwinkel kleiner als 45° ist, wird "Phase gleich" angezeigt. Anderenfalls erfolgt eine Anzeige "Phase ungleich". Während der Selbstprüfung, d.h. wenn das Selbstprüfungs-Kennzeichen (312 von Fig.15) gesetzt ist, wirdIf the phase angle calculated in this way is less than 45°, "Phase equal" is displayed. Otherwise, "Phase unequal" is displayed. During the self-test, i.e. when the self-test flag (312 of Fig.15) is set,

das Ergebnis dieser Prüfung nicht durch die Anzeige 76 (Fig.2) angezeigt.the result of this test is not shown by the display 76 (Fig.2).

Zur Messung an den zu prüfenden, externen Wechselspannungen werden zunächst die relevanten Nulldurchgänge für beide Wechselspannungen aufgrund einer Fallunterscheidung bestimmt. Diese Fallunterscheidung ist in der Tabelle von Fig.20 dargestellt:To measure the external alternating voltages to be tested, the relevant zero crossings for both alternating voltages are first determined based on a case distinction. This case distinction is shown in the table in Fig.20:

In der ersten Spalte der Tabelle sind Arten die verschiedenen Signale angegeben. Sp-Ll ist ein binäres Signal, aus welchem gemäß Fig.7 auf das Vorhandensein oder NichtVorhandensein der Wechselspannung L^ geschlossen wird. Das ist der Ausgang eines !Comparators, der die Zeit, z.B. t^ mit einem Referenzwert vergleicht. Sp-Lx ist das entsprechende Signal für die Wechselspannung Lx. Ph-Ll ist das Signal des Nullpunktschalters 36 am Eingang 40 des Rechners 42. Ph-Lx ist das Signal des Nullpunktschalters 50 am Eingang 54 des Rechners 42.The first column of the table shows the different types of signals. Sp-Ll is a binary signal from which the presence or absence of the alternating voltage L^ is determined according to Fig.7. This is the output of a comparator which compares the time, e.g. t^, with a reference value. Sp-Lx is the corresponding signal for the alternating voltage L x . Ph-Ll is the signal of the zero point switch 36 at the input 40 of the computer 42. Ph-Lx is the signal of the zero point switch 50 at the input 54 of the computer 42.

Die zweite Spalte der Tabelle gibt Änderungen dieser verschiedenen Signale an, z.B. von "logisch 0" auf "logisch 1" (0-1). Die dritte Spalte gibt an, unter welchen Bedingungen die Änderungen stattfinden, z.B. ob die Messung zum Zeitpunkt der Signaländerung läuft oder nicht. Die vierte Spalte gibt die sich aus der Signaländerung und der "Bedingung" ergebende Aktion an, z.B "Messung Lx starten, Zeit Alx speichern".The second column of the table indicates changes in these different signals, eg from "logical 0" to "logical 1" (0-1). The third column indicates under which conditions the changes take place, eg whether the measurement is running at the time of the signal change or not. The fourth column indicates the action resulting from the signal change and the "condition", eg "start measurement L x , save time Al x ".

Wenn die Signale Sp-Ll und Sp-Lx gemäß Zeilen 1 und 4 der Tabelle sich von 0 auf 1 ändern, dann bedeutet das, daß die Spannungen L^ und Lx vorhanden sind. Dann kann die Messung von L^ bzw. Lx stattfinden. Gehen dagegen die Signale Sp-Ll und Sp-Lx gemäß Zeilen 2, 3 bzw. 5, 6 von 1 auf 0, dann hängen die daraus abzuleitenden Aktionen von den "Bedingungen" ab. Wenn die Messung noch nicht läuft, wird die Messung der betreffendenIf the signals Sp-Ll and Sp-Lx change from 0 to 1 according to lines 1 and 4 of the table, this means that the voltages L^ and L x are present. Then the measurement of L^ or L x can take place. On the other hand, if the signals Sp-Ll and Sp-Lx change from 1 to 0 according to lines 2, 3 or 5, 6, then the actions to be derived from this depend on the "conditions". If the measurement is not yet running, the measurement of the relevant

37 *·37 *·

Wechselspannung "verboten", also gar nicht erst eingeleitet. Die Messung einer nicht vorhandenen Wechselspannung kann keine sinnvollen Ergebnisse bringen. Geschieht der Übergang von 1 auf 0, während die Messung läuft, dann ist die Messung gemäß Zeilen 3 und 6 der Tabelle vollständig abzubrechen. Dann liegt, wie in der letzten Zeile der Tabelle angegeben ist, ein Fehler vor.Alternating voltage is "forbidden", i.e. not initiated at all. Measuring an alternating voltage that is not present cannot produce any meaningful results. If the transition from 1 to 0 occurs while the measurement is running, the measurement must be aborted completely according to lines 3 and 6 of the table. Then, as stated in the last line of the table, an error has occurred.

Für die Änderung der Signale für die Phasenmessung sind eine größere Zahl von Fällen zu unterscheiden. 10A large number of cases have to be distinguished for the change of the signals for the phase measurement. 10

Wenn das Signal Ph-Ll sich von 0 auf 1 ändert und die Messung noch nicht läuft, die Messung gemäß Zeile 1 der Tabelle erlaubt ist und die Messungen sowohl von L^ als auch von Lx noch nicht beendet sind, dann befinden wir uns im Punkt A^ der Wechselspannung L^, also im ersten Nulldurchgang. Die sich daraus ergebende Aktion ist, die Messung der Phase der Wechselspannung L^ zu starten und die Zeit A^ in der entsprechenden Speicherstelle zu speichern. Das gleiche gilt sinngemäß für die Wechselspannung Lx gemäß Zeile 10 der Tabelle von Fig.20.If the signal Ph-Ll changes from 0 to 1 and the measurement is not yet running, the measurement is permitted according to line 1 of the table and the measurements of both L^ and L x are not yet finished, then we are at point A^ of the alternating voltage L^, i.e. at the first zero crossing. The resulting action is to start the measurement of the phase of the alternating voltage L^ and to store the time A^ in the corresponding memory location. The same applies analogously to the alternating voltage L x according to line 10 of the table in Fig.20.

Wenn das Signal Ph-Ll sich von 1 auf 0 ändert, während die Messung läuft, dann zeigt dies einen Nulldurchgang der Wechselspannung vom Positiven zum Negativen hin an. Das ist der Zeitpunkt Bli . Diese Zeit B3^ wird in der zugehörigen Speicherstelle gespeichert. Das gleiche gilt sinngemäß für das Signal Ph-Lx gemäß Zeile 11 der Tabelle.If the signal Ph-Ll changes from 1 to 0 while the measurement is running, this indicates a zero crossing of the alternating voltage from positive to negative. This is the time Bli . This time B 3 ^ is stored in the corresponding memory location. The same applies analogously to the signal Ph-Lx according to line 11 of the table.

Wenn schließlich das Signal Ph-Ll sich von 0 auf 1 ändert (Zeile 9), während die Messung läuft, dann ist der dritte Nulldurchgang Clj_ der Wechselspannung L^ erreicht. Dann wird diese Zeit als C-^i in der zugehörigen Speicherstelle gespeichert. Die Messung von L^ ist beendet. Das wird durch ein entsprechendes Kennzeichen signalisiert. Das gleiche giltFinally, when the signal Ph-Ll changes from 0 to 1 (line 9) while the measurement is running, the third zero crossing Clj_ of the alternating voltage L^ has been reached. This time is then stored as C-^i in the corresponding memory location. The measurement of L^ is finished. This is signaled by a corresponding flag. The same applies

38 ···38 ···

sinngemäß für das Signal Ph-Lx. Das ist in Zeile 12 angegeben. Von den in den Zeilen 7 und 10 behandelten Situationen unterscheiden sich die in den Zeilen 9 und 12 behandelten Situationen dadurch, daß im ersteren Falle die Messung noch nicht läuft, im letzteren Falle aber der Übergang bei laufender Messung erfolgt.analogously for the signal Ph-Lx. This is indicated in line 12. The situations dealt with in lines 9 and 12 differ from the situations dealt with in lines 7 and 10 in that in the former case the measurement is not yet running, but in the latter case the transition takes place while the measurement is running.

In den letzten beiden Zeilen sind Fälle behandelt, wo die Signale Ph-Ll und Ph-Lx sich von 0 auf 1 ändern, während die Messung der jeweils anderen Wechselspannung Lx bzw. Li beendet ist und die Messung der zugehörigen Wechselspannung nicht läuft. In diesen Fällen wird ein Fehler signalisiert.The last two lines deal with cases where the signals Ph-Ll and Ph-Lx change from 0 to 1 while the measurement of the other alternating voltage L x or Li is finished and the measurement of the associated alternating voltage is not running. In these cases, an error is signaled.

Die so gespeicherten Daten werden in der oben geschilderten Weise zur Erzeugung einer Anzeige verarbeitet. Bei der Messung der äußeren Wechselspannungen werden die Ergebnisse der Messung durch die Leuchtdioden 196 bis 208 angezeigt, im Gegensatz zu den Ergebnissen, die bei der Selbstprüfung erhalten werden.The data thus stored are processed in the manner described above to produce a display. When measuring the external alternating voltages, the results of the measurement are displayed by the LEDs 196 to 208, in contrast to the results obtained during the self-test.

Die Verarbeitung der Daten bei der Messung der äußeren Spannung erfolgt notwendigerweise durch die gleichen Mittel und Programme, durch die auch die Verarbeitung der intern erzeugten Wechselspannungen erfolgt. Die intern erzeugten Wechselspannungen werden dabei weiter erzeugt und nach den obigen Beziehungen verarbeitet. Wenn Daten der zu prüfenden, äußeren Wechselspannungen vorliegen, dann erfolgt eine Programmunterbrechung. Das Prüfprogramm wird unterbrochen und die Rechenoperationen werden mit den Daten A, B und C der äußeren Wechselspannungen durchgeführt. Dann läuft das Prüfprogramm an der gleichen Stelle weiter. Wenn die Messung der äußeren Wechselspannungen beendet ist und keine Meßfehler festgestellt wurden, wird die Erzeugung und Messung der internen Wechselspannungen abgebrochen.The processing of the data when measuring the external voltage is necessarily carried out using the same means and programs that are used to process the internally generated alternating voltages. The internally generated alternating voltages are still generated and processed according to the above relationships. If data for the external alternating voltages to be tested are available, the program is interrupted. The test program is interrupted and the calculations are carried out using data A, B and C of the external alternating voltages. The test program then continues at the same point. If the measurement of the external alternating voltages is finished and no measurement errors have been detected, the generation and measurement of the internal alternating voltages is aborted.

Das ist in Fig.21 dargestellt. Fig.21 entspricht im wesentlichen der schon behandelten Fig.18. Vergleichbare Elemente des Ablaufdiagramms sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie dort. Im Anschluß an die Prüfung "Zeit=O" (Rhombus 404) erfolgt jedoch eine Prüfung "Messung beendet". Das ist durch einen Rhombus 454 in Fig.21 dargestellt. Ist die Antwort "Nein", dann wird das Ablaufdiagramm durch eine Schleife 456 wie Schleife 436 von Fig.18 wieder zum Start des Programms zurückgeführt. Ist die Antwort "Ja", dann wird geprüft, ob Meßfehler vorliegen. Das ist durch einen Rhombus 458 dargestellt. Wenn Meßfehler vorliegen (Ja), wird ein Fehler registriert. Das ist durch ein Rechteck 460 dargestellt. Ist kein Meßfehler festgestellt (nein), erfolgt die Auswertung der Messung. Das ist in Fig.21 durch ein Rechteck 462 dargestellt.This is shown in Fig.21. Fig.21 essentially corresponds to Fig.18, which has already been discussed. Comparable elements of the flow chart are provided with the same reference symbols as there. However, following the "time=0" test (rhombus 404), a "measurement completed" test is carried out. This is shown by a rhombus 454 in Fig.21. If the answer is "no", the flow chart is returned to the start of the program by a loop 456 like loop 436 in Fig.18. If the answer is "yes", a check is carried out to see whether there are any measurement errors. This is shown by a rhombus 458. If there are any measurement errors (yes), an error is registered. This is shown by a rectangle 460. If no measurement error is found (no), the measurement is evaluated. This is shown in Fig.21 by a rectangle 462.

Claims (20)

SchutzansprücheProtection claims 1. Phasenvergleicher zum Messen von Phasenwinkeln zwischen zwei Wechselspannungen, gekennzeichnet durch 1. Phase comparator for measuring phase angles between two alternating voltages, characterized by (a) Mittel (60) zum Erzeugen eines Zeittaktes,(a) means (60) for generating a timing clock, (b) Nullpunktschalter (36,50) zum Bestimmen von wenigstens jeweils drei Nulldurchgänge (A,B,C) der Wechselspannungen in bezug auf diesen Zeittakt, und(b) zero point switch (36, 50) for determining at least three zero crossings (A, B, C) of the alternating voltages with respect to this timing cycle, and (c) Mittel zum Bestimmen der Phasenlagen der Wechselspannung bezogen auf den Zeittakt aus den jeweiligen Nulldurchgängen und(c) means for determining the phase positions of the alternating voltage in relation to the timing from the respective zero crossings and (d) Mittel zum Bestimmen der Differenz der so ermittelten Phasenlagen.(d) means for determining the difference between the phase positions thus determined. 2. Phasenvergleicher nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Mittel zur Bestimmung und rechnerischen Berücksichtigung eines Nullinien-Versatzes der Wechselspannungen aus ungleichen Zeitabständen der Nulldurchgänge.2. Phase comparator according to claim 1, characterized by means for determining and mathematically taking into account a zero line offset of the alternating voltages from unequal time intervals of the zero crossings. 3. Phasenvergleicher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß 3. Phase comparator according to claim 2, characterized in that (a) die Zeitpunkte der beiden den Anfang und das Ende einer Wechselspannungs-Periode markierenden, jeweils im gleichen Sinne durch die Nullinie gehenden Nulldurchgänge A und C jeweils um einen Korrekturwert(a) the times of the two zero crossings A and C, which mark the beginning and the end of an alternating voltage period and each pass through the zero line in the same direction, are each adjusted by a correction value K = C/4 - B/2 +A/4K = C/4 - B/2 +A/4 korrigiert werden, wobei B der Zeitpunkt des zwischen A und C liegenden, mittleren Nulldurchgangs ist und 5be corrected, where B is the time of the mean zero crossing between A and C and 5 (b) die Phasendifferenz &rgr; der beiden Wechselspannungen nach der Beziehung(b) the phase difference ρ of the two alternating voltages according to the relationship &rgr; = 2 ( AL1 - ALx ) 360° / [(Cli - AL1) + (CLx - A Lx)].&rgr; = 2 ( A L1 - A Lx ) 360° / [(Cli - A L1 ) + (C Lx - A Lx )]. bestimmt wird.is determined. 4. Phasenvergleicher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch 4. Phase comparator according to one of claims 1 to 3, characterized by (a) je einen Schwellwertschalter (38,52) für jede der beiden Wechsel spannungen, auf den die Wechselspannung aufgeschaltet ist,(a) one threshold switch (38,52) for each of the two alternating voltages, to which the alternating voltage is connected, (b) Mittel zur Bestimmung des Zeitintervalls (t3,t4), während welches der Schwellwert (164) durch die jeweilige Wechselspannung (160,162) überschritten ist, und(b) means for determining the time interval (t3, t4) during which the threshold value (164) is exceeded by the respective alternating voltage (160, 162), and (c) Mittel zur Anzeige, ob das Zeitintervall einen vorgegebenen Grenzwert unterschreitet als Anzeichen für das Vorhandensein oder NichtVorhandensein der Wechselspannung.(c) means for indicating whether the time interval is less than a predetermined limit as an indication of the presence or absence of the alternating voltage. 5. Phasenvergleicher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch Mittel zur Prüfung der Freguenzgleichheit der beiden Wechselspannungen vor der Bestimmung der Differenz der Phasen.5. Phase comparator according to one of claims 1 to 4, characterized by means for checking the frequency equality of the two alternating voltages before determining the difference between the phases. 6. Phasenvergleicher nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Prüfen der Frequenzgleichheit, die Mittel zum Bestimmen der6. Phase comparator according to claims 1 to 5, characterized in that the means for checking the frequency equality, the means for determining the Phasenlagen und der Differenz der Phasenlagen, die Mittel zur Bestimmung des Nullinien-Versatzes und die zeitinterval!bestimmenden und -auswertenden Mittel von einem hierfür programmierten Mikroprozessor (42) gebildet s ind.Phase positions and the difference between the phase positions, the means for determining the zero line offset and the time interval determining and evaluating means are formed by a microprocessor (42) programmed for this purpose. 7. Phasenvergleicher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselspannungen (L,LX) an kapazitiven Spannungsteilern (18,20;116,118) abgreifbar sind, die an die Phasen von Mittelspannungsanlagen anlegbar sind.7. Phase comparator according to one of claims 1 to 6, characterized in that the alternating voltages (L,L X ) can be tapped at capacitive voltage dividers (18,20;116,118) which can be applied to the phases of medium-voltage systems. 8. Phasenvergleicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Anzeige des Phasenvergleichs binäre Anzeigeglieder (196,198,200,202,204,206,208) vorgesehen sind, welche zur Anzeige der Phasengleichheit ansteuerbar sind, wenn die Differenz der Phasen einen vorgegebenen Grenzwert unterschreitet und zur Anzeige der Phasenungleichheit, wenn die Differenz der Phasen den Grenzwert überschreitet.8. Phase comparator according to claim 1, characterized in that binary display elements (196,198,200,202,204,206,208) are provided for displaying the phase comparison, which can be controlled to display the phase equality when the difference between the phases falls below a predetermined limit value and to display the phase inequality when the difference between the phases exceeds the limit value. 9. Phasenvergleicher nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch Selbstprüfungsmittel zur Prüfung der Funktionsfähigkeit des Phasenvergleichers.9. Phase comparator according to one of claims 1 to 8, characterized by self-testing means for testing the functionality of the phase comparator. 10. Phasenvergleicher nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Selbstprüfungsmittel mikroprozessorgesteuert sind.10. Phase comparator according to claim 9, characterized in that the self-testing means are microprocessor-controlled. 11. Phasenvergleicher nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Selbstprüf ungsmittel Mittel (80) zur Kontrolle der Batteriespannung einer den Phasenvergleicher speisenden Batterie enthalten.11. Phase comparator according to claim 9 or 10, characterized in that the self-testing means contain means (80) for checking the battery voltage of a battery feeding the phase comparator. 12. Phasenvergleicher nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß 12. Phase comparator according to claim 11, characterized in that (a) die Mittel zur Kontrolle der Batteriespannung einen Komparator enthalten, an welchem einerseits eine von der Versorgungsspannung abgeleitete, stabilisierte Referenzspannung und andererseits eine an einen Spannungsteiler abgegriffene Teilspannung der Batteriespannung anliegt, und(a) the means for controlling the battery voltage include a comparator to which a stabilized reference voltage derived from the supply voltage is applied on the one hand and a partial voltage of the battery voltage tapped from a voltage divider on the other hand, and (b) in Reihe mit dem Spannungsteiler die Emitter-Kollektor-Strecke eines Transistors geschaltet ist, dessen Basis von einer aus der Versorgungsspannung abgeleiteten Spannung beaufschlagt ist, welche den Transistor bei Vorhandensein der Versorgungsspannung aufsteuert.(b) the emitter-collector path of a transistor is connected in series with the voltage divider, the base of which is supplied with a voltage derived from the supply voltage, which turns the transistor on when the supply voltage is present. 13. Phasenvergleicher nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Selbstprüfungsmittel Mittel (86) zum Prüfen von Anzeige-Bauteilen (196,198,200,202,204,206,208) aufweist, durch welche Ergebnisse des Phasenvergleichers anzeigbar sind.13. Phase comparator according to claim 9 or 10, characterized in that the self-testing means comprises means (86) for testing display components (196,198,200,202,204,206,208) by means of which results of the phase comparator can be displayed. 14. Phasenvergleicher nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeige-Bauteile Leuchtdioden (196» . 198,200,202,204, 206,208) sind.14. Phase comparator according to claim 13, characterized in that the display components are light-emitting diodes (196» . 198,200,202,204, 206,208). 15. Phasenvergleicher nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Prüfen der Leuchtdioden (196,198,200,202,204,206,208) von einem Fensterkomparator (86) gebildet sind, auf welche nacheinander die Brennspannungen der einzelnen Leuchtdioden (196,198,200,202,204,206,208) aufschaltbar sind und welcher signalisiert, ob diese Brennspannung innerhalb vorgegebener Spannungsfenster liegt.15. Phase comparator according to claim 14, characterized in that the means for testing the light-emitting diodes (196,198,200,202,204,206,208) are formed by a window comparator (86) to which the burning voltages of the individual light-emitting diodes (196,198,200,202,204,206,208) can be switched one after the other and which signals whether this burning voltage lies within predetermined voltage windows. 16. Phasenvergleicher nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß 16. Phase comparator according to claim 15, characterized in that (a) der Fensterkomparator (86) einen ersten und einen zweiten Komparator (242,244) mit je einem "oberen" und einem "unteren" Eingang aufweist, wobei jeder der Komparatoren (242,244) einen Ausgang "Logisch 1" liefert, wenn die an dem "oberen" Eingang anliegende Spannung größer ist als die an dem unteren Eingang anliegende,(a) the window comparator (86) has a first and a second comparator (242,244) each having an "upper" and a "lower" input, each of the comparators (242,244) providing a "logic 1" output when the voltage applied to the "upper" input is greater than the voltage applied to the lower input, (b) an dem "oberen" Eingang des einen Komparators (242) eine an einem Spannungsteiler (246,248,250)(b) at the "upper" input of one comparator (242) one at a voltage divider (246,248,250) abgegriffene obere Referenzspannung anliegt und an dem "unteren" Eingang des anderen Komparators (244) eine an dem Spannungsteiler (246,248,250) abgegriffene untere Referenzspannung anliegt,
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tapped upper reference voltage is applied and a lower reference voltage tapped at the voltage divider (246,248,250) is applied to the "lower" input of the other comparator (244),
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(c) an dem "unteren" Eingang des ersteren Komparators (242) und an dem "oberen" Eingang des zweiten Komparators (244) jeweils die Brennspannung einer der Leuchtdioden (196,198,200, 202,204,206,208) über einen von dem Rechner (42) gesteuerten elektronischen Schalter (226,228,230,232, 234,236) anlegbar ist und(c) the burning voltage of one of the light-emitting diodes (196,198,200, 202,204,206,208) can be applied to the "lower" input of the first comparator (242) and to the "upper" input of the second comparator (244) via an electronic switch (226,228,230,232, 234,236) controlled by the computer (42) and (d) die Ausgänge der beiden Komparatoren (242,244) über ein UND-Glied (256) verknüpft sind.(d) the outputs of the two comparators (242,244) are linked via an AND gate (256).
17. Phasenvergleicher nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß 17. Phase comparator according to claim 16, characterized in that (a) ein Teil der der Leuchtdioden (196,200,204) von dem anderen Teil verschiedene Farben besitzen und niedrigere Brennspannungen zeigen,(a) some of the light-emitting diodes (196,200,204) have different colors from the other part and show lower burning voltages, (b) die Ansteuerspannungen der hierzu gehörigen elektronischen Schalter (224,228,232) auf die Eingänge eines ODER-Gliedes geschaltet sind,(b) the control voltages of the associated electronic switches (224,228,232) are connected to the inputs of an OR gate, (c) der Ausgang des ODER-Gliedes einen weiteren Schalter (262) ansteuert und(c) the output of the OR gate controls another switch (262) and (d) über den weiteren Schalter ein Widerstand (264) parallel zu einem Teil des Spannungsteilers (246,248,250) geschaltet wird.(d) a resistor (264) is connected in parallel to a part of the voltage divider (246,248,250) via the further switch. 18. Phasenvergleicher nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Selbstprüfungsmittel Mittel zur Selbstprüfung der Phasenmessung enthalten.18. Phase comparator according to claim 9 or 10, characterized in that the self-testing means contain means for self-testing the phase measurement. 19. Phasenvergleicher nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Selbstprüfung der Phasenmessung enthalten:19. Phase comparator according to claim 14, characterized in that the means for self-testing the phase measurement contain: Mittel (94,96;98,100;102,104) zur internen Erzeugung eines Paares von gegeneinander um einen vorgegebenen Phasenwinkel phasenverschobenen Wechselspannungen,Means (94,96;98,100;102,104) for internally generating a pair of alternating voltages phase-shifted by a predetermined phase angle, - Mittel (106,108) zum Aufschalten dieser Wechselspannungen auf den Phasenvergleicher und- means (106,108) for applying these alternating voltages to the phase comparator and - Mittel zum Vergleichen des gemessenen Phasenwinkels mit- Means for comparing the measured phase angle with dem besagten vorgegebenen Phasenwinkel. 25the said predetermined phase angle. 25 20. Phasenvergleicher nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß 20. Phase comparator according to claim 19, characterized in that (a) die Mittel zur internen Erzeugung der Wechselspannungen ein in dem Rechner (42) gespeichertes Programm (Fig.18, Fig.19) umfassen, durch welches(a) the means for internally generating the alternating voltages comprise a program (Fig.18, Fig.19) stored in the computer (42), by means of which - eine in einem Speicher des Rechners (42) gespeicherte Wertetabelle des Signalverlaufs der intern zu erzeugenden Wechselspannungen durch "Zeiger" im Takt eines Zeitgebers schrittweise ausgelesen wird und- a table of values of the signal curve of the alternating voltages to be generated internally, stored in a memory of the computer (42), is read out step by step by "pointers" in time with a timer, and - die Werte der Wertetabelle in Ausgangspulse mit einer dem jeweiligen Wert entsprechenden Pulsbreite umgesetzt werden, und- the values of the value table are converted into output pulses with a pulse width corresponding to the respective value and (b) die Ausgangspulse durch Filter (268,272;270,274) zur Erzeugung eines stetigen Signalverlaufs geglättet werden.(b) the output pulses are smoothed by filters (268,272;270,274) to produce a continuous signal waveform.
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