NL8002293A

NL8002293A - DETECTOR.

Info

Publication number: NL8002293A
Application number: NL8002293A
Authority: NL
Original assignee: Siemens Ag
Priority date: 1979-04-20
Filing date: 1980-04-18
Publication date: 1980-10-22
Also published as: DE2916141A1; DE2916141C2

Description

Aa

VO 0137VO 0137

Titel: Detector.Title: Detector.

De uitvinding heeft betrekking op een spanning-tijd-differen-tiaalquotiëntdetector met een van een grondspanningswaarde afhankelijke aanspreekdrempel. In het Duitse octrooischrift 2.6U0.900 is een schakeling voor het bepalen van de aanspreekstroom van een 5 magnetisch ventiel beschreven, met behulp waarvan aan de veld- spoel van een magnetisch ventiel een volgens een helling toenemende stroom wordt toegevoerd en de bij het aanspreken van het ventiel bij de veldspoel geïnduceerde spanningspuls door een differentieer-orgaan wordt bepaald. De hoogte van de spanningspuls is afhankelijk 10 van de grootte van de voor het aantrekken van het magnetische ventiel vereiste veldstroom. Bij een kleine aanspreekstroom van het magnetische ventiel zal de in de veldwikkeling geïnduceerde spanning klein zijn. Bij een grotere, voor het aanspreken vereiste stroom zal ook de geïnduceerde spanning bij het aanspreken groter 15 worden.The invention relates to a voltage-time-differential quotient detector with a response threshold dependent on a ground voltage value. German patent specification 2.6U0.900 describes a circuit for determining the response current of a magnetic valve, by means of which a current increasing at an angle is applied to the field coil of a magnetic valve and the the voltage pulse induced at the field coil is determined by a differentiator. The magnitude of the voltage pulse depends on the magnitude of the field current required to attract the magnetic valve. With a small response current from the magnetic valve, the voltage induced in the field winding will be small. With a larger current required for response, the induced voltage upon response will also increase.

Om nu een gelijkmatige s.toorspanningsafstand over een groot aanspreekstroomgebied te verkrijgen, is het nodig de aanspreekdrempel van de spanning-tijd-differentiaalquotiëntdetector te relativeren, derhalve op de met de betreffende toegevoerde veldstroom 20 overeenkomende spanning te betrekken. Dit wordt volgens de uitvinding bij een detector van het bovenbeschreven type verkregen doordat de ingangsklemmen van een differentiaalversterker aan aftakkingen van' twee aan de ingangssignaalzijde parallel verbonden span-ningsdelers met verschillende deelverhoudingen zijn verbonden en 25 de dwarsweerstand van de spanningsdeler met de grootste deelver-houding door een condensator is overbrugd.Now, in order to obtain a uniform interference voltage distance over a wide response current range, it is necessary to put the response threshold of the voltage-time differential quotient detector into perspective, and therefore to relate it to the voltage corresponding to the relevant field current supplied. According to the invention this is obtained with a detector of the above-described type in that the input terminals of a differential amplifier are connected to taps of two voltage dividers connected in parallel on the input signal side with different partial ratios and the transverse resistance of the voltage divider with the largest partial ratio. is bridged by a capacitor.

Een differentiaalversterker is zodanig uitgevoerd, dat deze slechts een verschil tussen de aan de beide ingangsklemmen daarvan optredende signalen versterkt. Een dergelijke versterker heeft als 30 verdere eigenschap, dat de versterker slechts aanspreekt op een verschil met een bepaalde polariteit. Zo kan met behulp van de met de ingangen daarvan verbonden spanningsdelers met verschillende 800 2 2 93 * 2 spanningsdeelverhoudingen een van de hoogte van de gemeenschappelijke ingangsspanning van de spanningsdelers afhankelijke aanspreek-drempel van de differentiaalversterker vorden verkregen.A differential amplifier is designed such that it amplifies only a difference between the signals occurring at its two input terminals. The further property of such an amplifier is that the amplifier only responds to a difference with a given polarity. Thus, with the help of the voltage dividers connected to their inputs with different 800 2 2 93 * 2 voltage dividing ratios, a response threshold of the differential amplifier depending on the height of the common input voltage of the voltage dividers can be obtained.

Een spanningspuls met een met de grondspanning overeenkomende 5 polariteit brengt de differentiaalversterker tot aanspreken vanneer de stijgtijd van de spanningspuls kleiner is dan de tijdconstante van het RC-orgaan, dat uit de, de dvarsveerstand van de ene spanningsdeler overbruggende condensator en de parallelcombinatie van de langs- en dvarsveerstand van deze spanningsdeler bestaat.A voltage pulse with a polarity corresponding to the fundamental voltage causes the differential amplifier to respond when the rise time of the voltage pulse is shorter than the time constant of the RC member, which is derived from the capacitor bridging the transverse resistance of the one voltage divider and the parallel combination of the longitudinal - and transverse resistance of this voltage divider exists.

10 Tegelijkertijd dient de tijdconstante van het betreffende RC- orgaan klein te zijn ten opzichte van de stijgtijd van die spanning, velke op het trekkersignaal, derhalve de bij het aanspreken van het magnetische ventiel optredende spanningspuls, is gesuperponeerd.At the same time, the time constant of the relevant RC member must be small with respect to the rise time of that voltage, which is often superimposed on the trigger signal, i.e. the voltage pulse occurring when the magnetic valve is triggered.

Wanneer de in de veldspoel vloeiende stroom met een hellend ver-15 loop bestaat uit een trapvormig toenemende stroom, dan kunnen bij de overgangen van de trappen bovenharmoni s chen van de spanning in de veldspoel vorden geïnduceerd, die eveneens de spanning-tijd-dif-f er ent iaal quotiëntdetector doen aanspreken. De grootte van deze bovenharmonischen is onafhankelijk van het niveau van de grond-20 spanning op de veldspoel. Om deze te onderdrukken geeft men de ingang van de differentiaalversterker bij voorkeur een extra constante aanspreekdrempel. Daartoe dient een derde spanningsdeler, aan het aftakpunt vaarvan het voetpunt van de niet met een condensator verbonden spanningsdeler is aangesloten.If the current flowing in the field coil with an inclined gradient consists of a step-wise increasing current, then at the transitions of the stages, upper harmonics of the voltage in the field coil can be induced, which are also the voltage-time difference. f make ent ential quotient detector trigger. The magnitude of these upper harmonics is independent of the level of the ground voltage on the field coil. In order to suppress these, the input of the differential amplifier is preferably given an extra constant response threshold. For this purpose, a third voltage divider is connected to the tap point of which the base point of the voltage divider not connected to a capacitor is connected.

25 De uitvinding zal onderstaand nader vorden toegelicht onder ver wijzing naar de tekening. Daarbij toont : fig. 1 een schema van een eenvoudige spanning-tijd-differentiaal-quotiëntdetector; fig. 2 een dubbelverkende spanning-tijd-differentiaalquotiënt-30 detector, vaarmede zovel het aantrekken alsook het afvallen van ~ een relais, een magnetisch ventiel of dergelijke markerende span-ningspulsen kunnen vorden vastgesteld; en fig. 3 diagrammen van de aan de spanning-tijd-differentiaalquo-ti'ëntdetector toegevoerde ingangs spanning en de uitgangsspanning 35 daarvan.The invention will be explained in more detail below with reference to the drawing. In the drawing: Fig. 1 shows a diagram of a simple voltage-time differential quotient detector; Fig. 2 shows a double explored voltage-time differential quotient detector, with which as much as attracting and dropping off a relay, a magnetic valve or like marking voltage pulses can be determined; and FIG. 3 is diagrams of the input voltage applied to the voltage-time differential quotient detector and its output voltage.

800 22 93 Λ 3 'ï-800 22 93 Λ 3 'ï-

Zoals uit fig. 1 blijkt, zijn de ingangsklemmen van de differentiaalversterker V aangesloten op de aftakkingen van twee span-ningsdel'ers, die aan de ingangssignaalzijde parallel zijn verbonden. Eet aftakpunt van de uit de veerstanden en Rg bestaan-5 de spanningsdeler is met de inverterende ingang van de differen-., . tiaalversterker V verbonden. Het aftakpunt van de uit een veerstandAs shown in Figure 1, the input terminals of the differential amplifier V are connected to the taps of two voltage dividers, which are connected in parallel on the input signal side. The tap-off point of the spring positions and Rg consisting of the voltage divider is the inverting input of the differential. the material amplifier V connected. The branch point of the out of a spring position

Rg en een veerstand R^ bestaande spanningsdeler is verbonden met een niet-inverterende ingang van de differentiaalversterker V. De dvarsveerstand Rg van de ene spanningsdeler is overbrugd door een 10 condensator Cy Het voetpunt van de dvarsveerstand van de andere spanningsdeler is verbonden met het aftakpunt van een derde spanningsdeler, bestaande uit de veerstanden R^ en Rg. De uitgang van de differentiaalversterker V is via een diode D met de basis van een transistor T verbonden. Op een veerstand R^ van de transistor 15 treedt, bij het aanspreken van de differentiaalversterker V een negatieve spanningspuls op. Via een verdere veerstand Rg vordt aan de diode D een positieve voorspanning aangelegd. Aan de uit de veerstanden R^ en Rg bestaande spanningsdeler vordt een negatieve referentiespanning aangelegd. Een op het aftakpunt daarvan aanve-20 zige hulpspanning treedt via de veerstand R^ bovendien op aan de niet-inverterende ingangsklem van de differentiaalversterker V. De hulpspanning dient enerzijds voor een vat de potentiaal betreft, ondubbelzinnige positie van de ingang van de differentiaalversterker V. Verder vordt door deze hulpspanning een absolute aanspreekdrem-25 pel voor de differentiaalversterker V ingesteld, met behulp vaarvan met een vaste vaarde optredende stoorpulsen kunnen vorden onderdrukt.Rg and a spring position R ^ existing voltage divider is connected to a non-inverting input of the differential amplifier V. The dvars resistor Rg of one voltage divider is bridged by a capacitor Cy The base point of the dvars resistor of the other voltage divider is connected to the tap point of a third voltage divider, consisting of the spring positions R ^ and Rg. The output of the differential amplifier V is connected via a diode D to the base of a transistor T. At a spring position R1 of the transistor 15, a negative voltage pulse occurs when the differential amplifier V is activated. A positive bias is applied to the diode D via a further spring position Rg. A negative reference voltage is applied to the voltage divider consisting of the spring positions R ^ and Rg. An auxiliary voltage which is present at the tap point thereof additionally occurs via the spring position R1 on the non-inverting input terminal of the differential amplifier V. The auxiliary voltage serves on the one hand for a vessel as regards the potential, unambiguous position of the input of the differential amplifier V. Furthermore, an absolute response threshold for the differential amplifier V is set by this auxiliary voltage, by means of which interference pulses occurring with a fixed value can be suppressed.

Aan de inverterende ingang van de differentiaalversterker V vordt een op de ingang E van de schakeling optredend ingangssignaal 30 vertraagd met de tijdconstante C van het RC-orgaan, toegevoerd.An input signal 30 on the input E of the circuit is applied to the inverting input of the differential amplifier V with a delay of the time constant C of the RC element.

Bovendien is het signaal in de deelverhouding van de spanningsdeler, bestaande uit de veerstanden R^ en Rg gedeeld. Aan de niet-inverte-rende ingang is de spanningsdeler, bestaande uit de veerstanden Rg en R^ aangesloten, die een andere deelverhouding heeft dan de 35 spanningsdeler, bestaande uit de veerstanden R^ en Rg. Het ingangs- 800 2 2 93 τ * signaal op de ingang E treedt derhalve op de ingangsklemmen van de differentiaalversterker V op als een spanningsverschil. Dit spanningsverschil is, afgezien van de vaste hulpspanning U^, steeds een "bepaald percentage van het ingangssignaal op de ingangsklem E. De 5 polariteit van het spanningsverschil is zodanig, dat de differentiaalversterker niet aanspreekt,In addition, the signal is divided in the division ratio of the voltage divider, consisting of the spring positions R ^ and Rg. The voltage divider, consisting of the spring positions Rg and Rg, is connected to the non-inverting input and has a different dividing ratio than the voltage divider, consisting of the spring positions Rg and Rg. The input 800 2 2 93 τ * signal on input E therefore acts as a voltage difference on the input terminals of the differential amplifier V. This voltage difference, apart from the fixed auxiliary voltage U ^, is always a certain percentage of the input signal on the input terminal E. The polarity of the voltage difference is such that the differential amplifier does not respond,

De condensator wordt zodanig gedimensioneerd, dat de tijdconstante ( van de uit de condensator en de parallelcombinatie van de "beide daarmede verbonden spanningsdelerweerstanden klein is ten 10 opzichte van de stijgtijd van de hellende, in de veldspoel van het magnetische ventiel, respectievelijk het relais, vloeiende stroom. Tegelijkertijd moet de tijdconstante ( echter groot zijn ten opzichte van de stijgtijd van de spanningspuls, die bij het aanspreken van het magnetisch ventiel of het relais in de veldspoel wordt ge-15 ïndnceerd. In de hieronderstaande tabel zijn getalwaarden voor de schakelelementen van een voorkeursuitvoeringsvorm aangegeven : R^ = 330 kohm; Rg » 82 kohm; R^ e 330 kohm; R^ = 75 kohm; R^ = 33 kohm; Rg = 1,15 kohm.The capacitor is dimensioned in such a way that the time constant (of the voltage divider resistors connected therefrom from the capacitor and the parallel combination of the two is small relative to the rise time of the inclined, flowing in the field coil of the magnetic valve or the relay, respectively. At the same time, the time constant (however, must be large in relation to the rise time of the voltage pulse, which is detected in the field coil when the magnetic valve or relay is actuated. The table below shows numerical values for the switching elements of a preferred embodiment indicated: R ^ = 330 kohm; Rg → 82 kohm; R ^ e 330 kohm; R ^ = 75 kohm; R ^ = 33 kohm; Rg = 1.15 kohm.

20 C1 = 0,2 ^uFC1 = 0.2 ^ uF

Op het aftakpunt van de uit de weerstanden R,. en Rg bestaande spanningsdeler treedt bij een referentievoedingsspanning van -15 V een hulpspanning Ug van -0,5 V op.At the tap point of the resistors R1 ,. and Rg existing voltage divider, an auxiliary voltage Ug of -0.5 V occurs at a reference supply voltage of -15 V.

In fig. 2 vindt men een schakeling, die een symmetrische verdub-25 heling van de schakeling volgens fig. 1 vormt. Met deze schakeling kunnen ook pulsen worden gedetecteerd, welke optreden wanneer het magnetische ventiel of een te onderzoeken relais afvalt. Het bovenste deel van de schakeling komt precies overeen met de schakeling volgens fig. 1. Hiermede worden, evenals bij fig. 1, de aantrekpulsen 30 opgenamen. Het onderste deel is op dezelfde wijze als het bovenste deel uitgevoerd en dient om de afvalpulsen te detecteren. De uitgangen van de beide differentiaalversterkers en Vg zijn gecombineerd. in een gemeenschappelijke schakeltransistor Tg. De overige schakelelementen, afgezien van twee dioden D^ en Dg, welke over-35 eenkomen met de diode D van de schakeling volgens fig. 1, zijn 800 2 2 93 5 * voorzien van referenties, welke met de overeenkomstige schakelelement en van de schakeling volgens fig. 1 in het eindcijfer van de indices overeenkomen.In FIG. 2, a circuit is formed which forms a symmetrical duplication of the circuit of FIG. 1. With this circuit, pulses can also be detected, which occur when the magnetic valve or a relay to be examined falls off. The upper part of the circuit corresponds exactly to the circuit according to Fig. 1. With this, as in Fig. 1, the attracting pulses 30 are included. The bottom part is designed in the same way as the top part and serves to detect the waste pulses. The outputs of the two differential amplifiers and Vg are combined. in a common switching transistor Tg. The other switching elements, apart from two diodes D1 and Dg, which correspond to the diode D of the circuit according to Fig. 1, are provided with references of 800 2 2 93 5 *, which correspond to the corresponding switching element and the circuit according to FIG. 1 in the final digit of the indices.

In fig. 3 is in het bovenste diagram het verloop van de grond-5 spanning in de veldspoel en de bij het aanspreken en afvallen van het magnetische ventiel optredende spanningspulsen als fnnctie van de tijd aangegeven. In het tweede diagram is het uitgangssignaal van de differentiaalversterker, respectievelijk de differentiaal-versterkers, aangegeven. De stippellijnen in het eerste diagram 10 stellen de aanspreekdrempels van de spanning-tijd-differentiaal-quotiëntdetector voor.In Fig. 3, in the upper diagram, the course of the ground voltage in the field coil and the voltage pulses occurring when the magnetic valve is triggered and falling off are indicated as a function of time. The second diagram shows the output signal of the differential amplifier or the differential amplifiers. The dotted lines in the first diagram 10 represent the response thresholds of the voltage-time differential quotient detector.

800 2 2 93800 2 2 93

Claims

6 - -i 'r COHCLUSIONS:

1. Voltage time differential equivalence detector with a response threshold dependent on a ground voltage value, characterized in that the input terminals of a differential amplifier with the taps of two voltage dividers connected in parallel on the input signal side with different partial ratios are connected and the transverse resistance of the voltage divider with the largest partial ratio is bridged by a capacitor.

2. Detector according to claim 1, characterized in that the time constant of the RC element, consisting of a parallel connection of the longitudinal and transverse resistance and the capacitor bridging the transverse resistance, is large with respect to the rise time of the trigger signal.

Detector according to claim 2, characterized in that the time constant of the RC member is small relative to the rise time 15 of a ground voltage which is superimposed on the trigger signal. H. Detector according to claim 2 or 3, characterized in that the base point of the voltage divider without RC element is connected to a tap of a voltage divider of a reference voltage. 800 22 93