DE2219905A1 - Verfahren zur messung kleiner hochliegender spannungssignale und anordnung zur durchfuehrung dieses verfahrens - Google Patents

Description

• Verfahren zur Messung kleiner hochliegender Spannungssignale und Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Messung kleiner hochliegender Spannungssignale, die mit normalen Rechenverstärkerschaltungen maßbar sind, d.h. vom Mikrovoltbereich an bis zum Voltbereich erfaßbar sind. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens.
• Bisherige Verfahren ziir Messung solcher hochliegender Spannungssignale sind aus der Telemetrie bekannt. Bei den Anordnungen dieser Verfahren werden beispielsweise die zu messenden Signale iiber einen Meßverstärker in den geeigneten Spannungsbereich umgesetzt und iiber einen spannungskontrollierten Oszillator (VCO) in ein FM-Signal übergeführt. Dieses frequenzmodul)ierte Signal wird dann auf einen Sender gegeben und an der auf Nasse bezogenen Empfangsstation wiedergewonnen. Nach den üblichen Verfahren wird nun iiber einen FEI-Diskriminator das gemessene hochliegende Signal - auf Nasse bezogn - erhalten. Der Aufbau ZU diesen Verfahren ist jedoch durch die Verwendung von zusitzlichen Sendern und Empfängern viel zu aufwendig. Außerdem ist infolge des mehr oder weniger festliegenden Frequenzbereichs der Sendefrequenzen eine erhöhte Störanfälligkeit gegeben, da die Sendesignale den Meßsignalen überlagert sein können. Um dies aber nun wieder zu vermeiden, ist ein weiterer großer Aufwand zur Abschirmung erforderl ich.
• Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zu schaffen, das den FM-Sender und den FM-Empfänger nicht mehr erforderlich macht und außerdem auch die bisherigen anderen Nachteile beseitigt.
• Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß mittels eines Trenntrafos und eines ersten Erzeugerelementes für die Gleichspannungsversorgung des Meßverstärkers der Mittelpunkt der Gleichspannungsversorgung (Common) entsprechend der Spannungsfestigkeit des Trenntrafos frei wählbar auf einen beliebigen Meßpunkt innerhalb der hochliegenden Meßstrecke gelegt wird und ein zweites Erzeugerelement für die Gleichspannungsversorgungs des VCO (voltage controlled oscilator) angeordnet ist, dessen einer Ausgang allenfalls auf den gewählten beliebigen Meßpunkt gegeben wird und mittels eines Trennübertragers das auf den gewählten Meßpunkt bezogene FM-Signal auf entsprechend gewünschte Nasse bezogen wird und iiber einen Diskriminator die über der Meßstrecke gemessene Spannung nunmehr gefahrlos zur Weiterverarbeitung in der ursprünglichen Form herangezogen wird.
• Zur Durchführung dieses erfindungsgemäßen Verfahrens wird vargeschlagen, daß einem zwischen zwei Punkten liegenden Meßverstärker ein Erzeugerkreis und ein Trenntrafo zugeordnet ist und ein zweiter Erzeugerkreis, der v(3n der zweiten Sekundärwicklung des Trenntrafos für die Betriebsspannungsversorgung des VCO versorgt wird, angeordnet ist, wobei dem Ausgang des VCO die Primärwicklung eines Trennübertragers nachgeschaltet ist und die Sekundarwicklung- des Trennübertragers einem auf die gewünschte Nasse bezogenen Diskriminator zugeordnet ist.
• Die Erfindung ist nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben und gezeichnet. Die einzige Figur der- Zeichnung zeigt das Blockschaltbild des beschriebenen Ausführungsbeispiels.
• Eine zwischen zwei Punkten 10 und 11 liegende Spannung, die entweder als Spannungsabfall am Neßwiderstand 30 im Falle der Strommessung gewonnen wird, oder als Potentialunterschied im Falle einer Spannungsmessung sich ergibt, wird über einen Meßverstärker 12 in den für den VCO 15 geeigneten Steuerspannungsbereich transformiert. Die zu messende Spannung wird im beschriebenen Ausführungsbeispiel auf Punkt 11 bezogen. Deshalb ist es notwendig, den Common 17 der üblichen Gleichspannungsversorgungsschaltung 13 auf gewählten Punkt 11 zu schalten. Dies ist jedoch nur möglich, wenn die Gleichspannungserzeugerschaltung 16 erstens gegenüber Nasse isoliert angeordnet wird und zweitens sie von einer genügend spannungsfesten Sekundärwicklung 22 eines Trenntrafos 14 versorgt wird.
• Weiterhin ist es erforderlich, daß auch der VCO 15 auf Punkt 11 bezogen wird Dazu wird auch dessen Gleichspannungsversorgungsschaltung 16 über eine zweite ebenso spannungsfeste Sekundärwicklung 21 des Trenntrafos 14 versorgt und der tiefliegende Punkt 23 der Versorgungsschaltung 16 ebenfalls auf Punkt 11 gegeben.
• r)em Ausgang des VC() 19 ist ein Trennübertrager 20 nachgeschaltet, zur genauso spannungsfest sein muß1 wie der vorbeschriebene Trenntrafo 14. Die Sekundärwicklung des Trennübertragers 20 wird nun auf die gewünschte Meßmasse 18 - beispielsweise den Mittelpunktsleiter eines Drehstromvirliternetzes - gelegt. Das so auf die gewiinschte Masse 18 bezogene frequenzmodulierte Signal Ufm wird von einem handelsüblichen Diskriminator 19 verarbeitet und an dessen Ausgang das zwischen den hochliegenden Punkten 10 und 11 gemessene Signal in der um "v" verstärkten ursprünglichen Form und Größe, auf die gewünschte Masse bezogen, erhalten. Es ist verständlich, daß in dem FM-Signal Ufm das ursprünglich zu messende Signal Us enthalten ist und durch den Diskriminator 19 in der ursprünglichen Form wieder erhalten wird. Dies geschieht durch das übliche FM-Demodulationsverfahren. Der Trennübertrager 20 kann sehr schmalbandig sein, da das am Ausgang des VCO 15 auftretende FM-Signal selbst sehr schmalbandig ist (maximal + 15 96, bezogen auf die Mittenfrequenz des VCO). An die Linearitit des Trennübertragers 20 werden keine speziellen Anforderungen gestellt, er muß nur genügend spannungsfest sein und den schmalen FM-Bereich übertragen können. Dadurch ergibt sich eine sehr große Preisgünstigkeit gegenüber den Anordnungen mit Sender und Empfängern Auch wird die Gesamtanordnung wesentlich einfacher und gewichtsparender Dieser vorbeschriebenen Anordnung können nun weitere gleichartige Sclialtungsanordnungen an weiteren gegeneinander und gegen die Primärwicklung des Trenntrafos Ill genügend spannungsfesten Sekundärwicklungen zugeschaltet werden, um weitere hochliegende Meßpunkte erfassen zu können. Dadurch ist eine beträchtliche Vielseitigkeit der Erfindung gegeben, die je nach den vorliegenden Verhältnissen ausbaufähig ist. Ein wesentlicher Punkt dieser Erfindung ist weiterhin die absolute 13etriebssicherheit beim Aufzeichnen der zu messenden hochliegenden Signale fiir den flediener der Aufzeichnungsgerä'te. Die Erfindung ist fiir alle Vorgänge verwendbar, bei denen hochliegende Signal e meßtechnisch gefahrlos erfaßt werden miissen, d. h. das Anwendungsgebiet dieser Erfindung kann als nahezu universell angesehen werden.

Claims (2)

Patentansprüche

1. Verfahren zur Messung kleiner hochliegender Spannungssignale, die mit normalen Rechenverstärkerschaltungen meßbar und vom Mikrovoltbereich an bis zum Voltbereich erfaßbar sind, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß mittels eines Trenntrafos und eines Erzeugerelementes für die Gleichspannungsversorgung des Meßverstärkers der Mittelpunkt der Gleichspannungsver sorgung (Common) entsprechend der Spannungsfestigkeit des Trenntrafos frei wählbar auf einen beliebigen Meßpunkt innerhalb der hochliegenden Meßstrecke gelegt wird und ein zweites Erzeugerelement für die Gleichspannungsve,rsorgung des VCO (voltage controlled oscillator) angeordnet ist, dessen einer Ausgang ebenfalls auf den gewählten beliebigen Meßpunkt gegeben wird und mittels eines Trennübertragers das auf den gewählten Meßpunkt bezogene FM-Signal auf entsprechend gewünschte Masse bezogen wird und über einen Diskriminator die in der Meßstrecke gemessene Spannung nunmehr gefahrlos zur Weiterverarbeitung in der ursprünglichen Form herangezogen wird.

2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch t, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß einem zwischen zwei Punkten (10, ii) liegenden Xeßverstärker (12) ein Erzeugerkreis (13) und ein Trenntrafo (14) zugeordnet ist und ein zweiter Erzeugerkreis (16), der von der zweiten Sekundärwicklung (21) des Trenntrafos (14) fiir die Betriebsspannungsversorgung des VCO (15) versorgt wird, angeordnet ist, wobei dem Ausgang des VCO (15) die Primärwicklung eines Trenniibertragers (20) nachgeschaltet ist und die Sekundärwicklung des Trennübertragers (20) einem auf die gewünschte Nasse bezogenen Diskriminator (19) zugeordnet ist.