SE500771C2

SE500771C2 - Sätt och anordning för styrning av en strömgenerator

Info

Publication number: SE500771C2
Application number: SE9202975A
Authority: SE
Inventors: Ole Hellqvist
Original assignee: Landis & Gyr Building Control
Priority date: 1992-10-09
Filing date: 1992-10-09
Publication date: 1994-08-29
Also published as: EP0642681B1; JPH07503352A; DE69306947D1; SE9202975D0; EP0642681A1; DE69306947T2; US5504380A; DK0642681T3; WO1994009415A1; SE9202975L

Description

önskad operationsmod hos en mottagande anordning. Upp- finningen avser även en anordning för genomförande av nämnda sätt.

SAMMANFATTNING y Till grund för föreliggande uppfinning ligger insikten om att ovan nämnda mål kan uppnås genom utnyttjande av det förhållande, att en strömstyrd ingång har en väsentligt lägre inimpedans än en spänningsstyrd dito.

Nämnda ändamål uppnås därvid enligt uppfinningen medelst ett sätt att styra en strömgenerator, med två spännings- ingångar och en till en last ansluten utgång, och vilken generator på utgången alstrar en ström proportionell mot skillnadsspänningen för spänningarna på ingångarna, så att, om lastens impedans understiger ett förutbestämt första, lägre gränsvärde, strömgeneratorn styrs på ett ej åter- kopplat sätt, så att en signal alstras på generatorns utgång, vars strömvärde bestäms av nämnda inspänning, och att, om lastens impedans överskrider ett förutbestämt andra gränsvärde som är större än nämnda första gränsvärde, generatorns utsignal negativt återkopplas, så att en ut- signal alstras på generatorns utgång, vars spänningsvärde bestäms av nämnda inspänning.

Uppfinningen avser även en anordning som utnyttjar sättet enligt uppfinningen. Övriga kännetecken för uppfinningen framgår av efter- följande patentkrav.

Genom uppfinningen erhålles en teknik, som undanröjer ovan nämnda problem förknippade med anpassning av operations- moder för sammankopplade anordningar. f f* fr Cl X1 w _.\ KORT BESKRIVNING AV RITNINGEN Uppfinningen kommer att närmare beskrivas såsom exempel, med hänvisning till bifogade ritning, på vilken: fig. 1 är ett principschema över en anordning enligt före- liggande uppfinning, fig. lb visar karakteristiken hos en i fig. 1 ingående förstärkare, fig. 2 är ett kretsschema över en utföringsform av en anordning enligt föreliggande uppfinning.

EXEMPEL PÃ UTFÖRINGSFORM Anordningen enligt fig. 1 innefattar, förutom en strömgene- rator 1, en förstärkare 3 med hög förstärkning och väsent- ligen oändlig inimpedans, vilken som matningsspänningar har jord och en potential +V. Till förstärkarens 3 positiva ingång 11 matas strömgeneratorns utsignal Um och till förstärkarens negativa ingång 12 matas en insignal Um via en till förstärkarens negativa ingång ansluten inspännings- ingång 2, vilken insignal exempelvis kan representera ett bör- eller ärvärde. Förstärkarens utgång är ansluten till strömgeneratorns negativa ingång 10. Karakteristiken för förstärkaren 3 framgår av fig. lb, som visar förstärkarens utspänning U som en funktion av skillnadsspänningen på dess ingångar 11, 12, i detta fall Um-Um.

Strömgeneratorns utgång 13 är dessutom via en anslutning 7 kopplad till en enhet 5, som skall styras. Denna enhet, som kan vara antingen ström- eller spänningsstyrd, har ett ingångsimpedansvärde motsvarande ett lastmotstånd 6, vars värde vid strömstyrning vanligtvis är lågt, exempelvis mindre 300 ohm, och vid spänningsstyrning är högt, före- trädesvis större än 10 kohm.

Sättet enligt uppfinningen kommer nedan att i detalj be- skrivas. Insignalen Um påförs ingången 2, vilket ger upphov till en ström på strömgeneratorns 1 utgång 13, vilken ström i sin tur alstrar en spänning Um över lastmotståndet 6. Då förstärkarens 3 inimpedans är väsentligen oändlig, mot- svaras strömgeneratorns utström väsentligen av den ström, som flyter genom lastmotståndet 6. Anordningen är så an- passad, att om lasten är strömstyrd kommer utspänningen Um inte att överstiga inspänningen Um. Följaktligen mottar förstärkaren 3 en negativ spänning Um - Um över ingångarna ll, 12, vilket medför att den, till följd av att den som matningsspänningar har jord och potentialen +V, till ström- generatorns negativa ingång 10 avger en utsignal med en potential som är väsentligen lika med jord. Hela anord- ningen fungerar då som en strömgenerator, som alstrar en utström Im, som bestäms av inspänningen Um.

Om däremot lasten är spänningsstyrd, dvs lastmotståndets 6 värde är högt, kommer utspänningen Um att överstiga in- spänningen Um, vid vilken punkt förstärkaren 3 erhåller en positiv skillnadsspänning över ingångarna 11, 12. Detta medför att förstärkaren tillför strömgeneratorns negativa ingång 10 en signal, som är proportionell mot skillnads- spänningen mellan utspänningen Um och inspänningen Um. Det kan enkelt visas att utspänningen Um i detta fall, då förstärkarens 3 förstärkning, och därmed slingförstärk- ningen, är hög, till följd av den negativa återkopplingen av utspänningen, ställer in sig så att UmsUm. Hela anord- ningen fungerar härvid som en generator, som på sin utgång alstrar en spänning som väsentligen motsvarar inspänningen, dvs anordningen arbetar som en spänningsföljare.

Det i fig. 2 visade utföringsexemplet motsvarar i alla väsentliga delar den ovan beskrivna konstruktionens upp- byggnad, så att samma hänvisningsbeteckningar användes för ÖT? samma delar. Vid varje motstånd anges ett resistansvärde, som används vid detta specifika utförande.

Strömgeneratorn 1, vilken är av vanlig typ som exempelvis beskrives i IC Op-Amp Cookbook, Third Edition, Howard W. sams co., IsBN-o-672-224s3-4, omfattar två ingångsmotstånd 14, negativa resp. positiva ingång. Denna operationsförstärkare 15 anslutna till en första operationsförstärkares 16 kan vara av konventionell typ, exempelvis LM324. Mellan operationsförstärkarens 16 ingångar är tre motstånd 17, 18 och 19 seriekopplade. Eftersom operationsförstärkarens 16 båda ingångar befinner sig på väsentligen samma potential, sk virtuell jord, bildar de tre motstånden 17, 18 och 19 en sluten spänningsslinga, som på strömgeneratorns 1 utgång 13, anordnad mellan motstånden 18 och 19, ger upphov till en ström, som är proportionell mot skillnadsspänningen mellan strömgeneratorns båda ingångar 10, 11, dvs över de båda ingångsmotstånden 14, 15. I det visade utföringsexemp- let är en andra operationsförstärkare 20 och ett motstånd 21 inrättade parallellt med motståndet 18 för att förbättra strömgeneratorns drivförmåga.

Till den negativa ingången 10 på strömgeneratorn, dvs till ingångsmotståndet 14, är utgången på en tredje operations- förstärkare 22 ansluten. Denna förstärkares positiva ingång är ansluten till utgången 13 på strömgeneratorn, medan den negativa ingången är ansluten till anordningens ingång 2 via ett motstånd 23.

Mellan de första och tredje operationsförstärkarnas 16, 22 utgångar och jord är motstånd 24 resp. 25 inkopplade för att förbättra förstärkarnas drivning mot jord. Mellan den tredje förstärkarens 22 utgång och negativa ingång är av stabilitetsskäl och för att förbättra operationsförstärka- rens 16 förmåga att driva sin utgång mot negativ matning en diod 4 anordnad. _.\ UW CD C? -J *Q -_\ Till anordningens utgång 7 är lastresistansen 6 ansluten.

Dess värde beror, såsom tidigare nämnts, av om lasten är ström- eller spänningsstyrd och kan i det förra fallet vara ca 200 ohm och i det senare ca 10 kohm.

Ovan har en föredragen utföringsform av en anordning enligt uppfinningen beskrivits. Denna kan emellertid varieras i flera avseenden inom ramen för patentkraven. Exempelvis skulle den andra operationsförstärkaren 20 och motståndet 21 kunna utelämnas om mindre drivförmåga hos strömgenera- torn 1 erfordras, eller skulle operationsförstärkarna som matningsspänningar kunna ha en positiv och en negativ spänning, varvid utsignalen då skulle kunna anta både positiva och negativa värden.

Ett sätt och en anordning enligt ovan kan komma till an- vändning i många sammanhang, såsom vid följare i regula- torer, ärvärdesutgångar i ställdon, eller annan utgång för fysikaliska storheter, där utsignalen representerar hastig- het, flöde etc.

Claims

q I ”'\ CD -l \] ¿ Patentkrav

1. Sätt att styra en strömgenerator medelst en inspänning, varvid generatorn har två spänningsingångar och en till en last ansluten utgång, och vilken generator på utgången alstrar en ström proportionell mot skillnadsspänningen mellan spänningarna på den första, positiva, ingången och den andra, negativa, ingången, k ä n n e t e c k n a t a v att, om lastens impedans understiger ett förutbestämt första, lägre gränsvärde, styrs strömgeneratorn på ett ej återkopplat sätt, så att en signal alstras på generatorns utgång, vars strömvärde bestäms av nämnda inspänning, och att, om lastens impedans överskrider ett förutbestämt andra gränsvärde, som är större än nämnda första gränsvärde, återkopplas strömgeneratorns utsignal negativt, så att en signal alstras på generatorns utgång, vars spänningsvärde bestäms av nämnda inspänning.

2. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t a v att den negativa återkopplingen sker genom att inspänningen tillförs generatorns positiva ingång, och att nämnda inspänning, Um, jämförs med spänningsvärdet hos generatorns utsignal, Um, varvid, om U < Um, generatorns negativa ingång matas med Ill- en signal väsentligen lika med jord, och, om Um> Um, generatorns negativa ingång matas med en signal proportionell mot skillnaden mellan spänningsvärdet Um och inspänningen Um. ff] L.) _ \.l .\T] __\

3. Sätt enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t a v att jämförelsen sker med utnyttjande av en operationsförstärka- IE.

4. Sätt enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a t a v att generatorn vid negativ återkoppling på sin utgång alstrar en signal, vars spänningsvärde väsentligen motsvarar inspänningen.

5. Sätt enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a t a v att det första, lägre gränsvärdet sätts till 300 ohm.

6. Sätt enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a t a v att det andra, högre gränsvärdet sätts till 10 kohm.

7. Anordning för styrning av en strömgenerator medelst en inspänning, vilken generator har två spänningsingångar och en till en last ansluten utgång, och vilken generator på utgången alstrar en ström proportionell mot skillnads- spänningen mellan spänningarna på den första, positiva, ingången och den andra, negativa, ingången, k ä n n e - t e c k n a d a v att den innefattar en inspänningsingång (2) ansluten till strömgeneratorns positiva ingång (9), och en negativ återkopplingsslinga (8) anordnad mellan ström- generatorns utgång (13) och negativa ingång (10), vilken slinga är så utförd, att om lastens impedans (6) understiger ett förutbe- stämt första, lägre gränsvärde, slingan (8) bryts, varvid en signal väsentligen lika med jord till- förs strömgeneratorns negativa ingång (10), och, (fl ,1 \-1 om lastens impedans (6) överskrider ett förutbe- stämt andra gränsvärde, som är större än nämnda första gränsvärde, slingan (8) sluts, så att en signal proportionell mot skillnaden mellan utspän- ningen Um och inspänningen Uh tillförs strömgene- ratorns negativa ingång (10).

8. Anordning enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a d a v att slingan (8) innefattar en operationsförstärkare (3), som har en positiv ingång (ll) ansluten till strömgene- ratorns (1) utgång (13), en negativ ingång (12) ansluten till inspänningsingången (2), och en utgång ansluten till strömgeneratorns negativa ingång (10).

9. Anordning enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a d a v att operationsförstärkaren (3) som matningsspänningar har jord och en potential, som är högre än den högsta möjliga spänningspotentialen för spänningen på inspänningsingången (2). -J _.S