DD267805A1

DD267805A1 - Fensterkomparator

Info

Publication number: DD267805A1
Application number: DD31008687A
Authority: DD
Inventors: Jochen Duras
Original assignee: Elektroprojekt Anlagenbau Veb
Priority date: 1987-12-08
Filing date: 1987-12-08
Publication date: 1989-05-10

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Fensterkomparator, der sich fuer Zweipunktmessungen auf Potential, z. B. zur Ueberwachung der Zwischenkreisspannung bei Wechselrichtern, zur Wechselspannungsueberwachung mit Spannungsteiler, Diodenbruecke und Kondensator sowie zur einfachen Triggerung, Nulldurchgangserfassung von Strom, z. B. ueber Shunt und zum Aufbau von potentialgetrennten digitalen Schnittstellen eignet. Erfindungsgemaess ist der Fensterkomparator mit Verknuepfungslogik mit einer Referenzspannungsquelle und einer Schutzbeschaltung versehen, mit einem Leistungstreiber fuer einen digitalen Potentialausgang und mit einem LED-Treiber fuer einen steuerbaren potentialfreien Ausgang des Optokopplers verbunden und als integrierter Schaltkreis ausgebildet.

Description

Ausfuhrungibeltplel

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines in der Zeichnung (Fig. 1) dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.

Der Fensterkornparator 1 mit zugehöriger Logik besteht aus zwei Operationsverstärkern, die mit einer

Eingangsschutzboschaltung 6, die gegen Überspannung sichert, versehen wird. Die Ausgänge der Operationsverstärker werden über ein UND-Gatter zusammengefaßt. Der Ausgang des UND-Gatters ist mit dem LED-Treiber 2 und dem Leistungstreiber 3 für den Potentialauspang U_lulfl. verbunden. Der Optokoppler 4 besteht aus einer Leuchtdiode und dem Fototransistor mit dem potentialfreien Ausgang C und E sowio dem Siouereingang B, der herausgeführten Basis des Fototransistors. Mit der Referenzspannungsquelle 5, die eine Stromquelle und einen Transistor enthält, steht eine sehr genaue Referenzspannung zur Verfügung, die der Schaltkreisgröße angepaßt ist und als Vergleichsspannung genutzt wird. Zu den Bestandteilen der Schaltungsanordnung gehören weiterhin jeweils die Versorgungsspannung +Ub, -Ub und die Schaltkreismasse auf Potentialebene.

U„c und U„r bilden die Referenzspannungseingänge für die Über- bzw. Unterschreitung. U„₍ ist der Referenzspannungsausgang und U, die zu vergleichende Eingangsspannung. Funktionsweise der Schaltungsanordnung:

Die Eingangsspannung U, wird mit Hilfe der Operationsverstärker des Fensterkomparators 1 mit der unteren Referenzspannung U„i- und mit der oberen Referenzspannung U,,»· verglichen. Bei Überschreiten der unteren Referenzspannung bzw. bei Unterschreiten der oberen Referenzspannung wird von den Operationsverstärkern ein positives Signal erzeugt. Beide positiven Signale werden am UND-Glied zusammengefaßt und ergeben am Ausgang des Gatters ein High. Dieses High wird als ein in den Toleranzen liegendes Signal weitergegeben. Eine Unterschreitung der unteren Referenzspannung bzw eine Überschreitung der oberen Referenzspannung bewirkon an den Operationsverstärkern ein negatives Signal, welches don Ausgang des UND-Gatters auf Low setzt. Ein High am Ausgang des UND-Gatters bewirkt, daß die Leuchtdiode des Optokopplers 4 leuchtet und damit der Fototransistor aktiviert wird. Gleichfalls ist das High-Signal auf Potentialebene abgreifbar. Die Aktivierung des Fototransistors kann mit dem Steueranschluß B des Fototransistors unterbunden werden. Die untere und obere Referenzspannung U„i-, U„i· kann durch Spannungsteilung der Spannung, die am Referenzspannungsausgang U„i anliegt, generiert werden. Um die gesamte Schaltungsanordnung hochohmiger am Eingang zu gestalten, kann ein Eingangswiderstand vorgesehen werden. Mit dem ständigen Anliegen der Versorgungsspannung +U_b, -Ub für die Operationsverstärker und die Treiber ist die hochohmige Anpassung des Eingangs möglich.

Claims

Fensterkomparator zur Spennungsüberprüfung mit zwei Operationsverstärkern, einem UND-Gatter und einem optogekoppelten Ausgang, dadurch gekennzeichnet, daß der mit einer Referenzsp(.nnungsquelle (5) und einer Schutzbeschaltung (6) versehene Fensterkomparator mit Verknüpfungslogik (1), mit einem Leistungstreiber (3) für einen digitalen Potentialausgang und mit einem LED-Treiber (2) für einen steuerbaren potentialfreien Ausgang des Optokopplers (4) verbunden und als integrierter Schaltkreis ausgebildet ist.

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Fensterkomparator, der sich für Zweipunktmessungen auf Potential, i. B. zur Überwachung der Zwischenkreisspannung bei Wechselrichtern, zur Wechselapannungsüberwnchung mit Spannungsteiler, Diodenbrücke und Kondensator sowie zur einfachen Triggerung, Nulldurchgangserfassung von Strom z. B. über Shunt und zum Aufbau von potentialgetrennten digitalen Schnittstellen eignet.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Als Prinzipschaltung ist ein Fensterkomparator mit zwei Operationsverstärkern und einem UND-Gatter, mit der festgestellt werden kann, ob die Eingangsspannung im Bereich zwischen zwei Vergleichsspannungen oder außerhalb liegt, bekannt (Tietze, Schenk «Halbleiter-Schaltungstechnik", 7. Auflage, S. 180). Zur Erhöhung dar Funktioni>sicherheit ist es bekannt, den Fensterkomparator einerseits mit einer Überwachungsschaltung auszugestalten, die ausgangsseitig dem Operationsverstärker nachgeschaltet ist und andererseits die Eingangsspannung über je eine in Durchlaßrichtung geschaltete und eine in Sperrichtung geschaltete Diode zuzuführen. Die Überwachungsschaltung weist als Eingangsteil eine Diodon-Brückenschaltung auf, in deren Gleichstromzweig die Leuchtdiodenstrecke eines Optokopplers geschaltet ist (DE-PS 3305626). Mit dieser Anordnung geht die Diodenflußspannung jedoch als Meßfehler mit ein, können nur Spannungen überwacht werden, die größor als die Flußspannung der verwendeten Eingangsdioden sind und stellt sich ein temperaturkritisches Verhalten ein, da sich die Dioden in Reihe zum Signalweg ι efinden.

Weiterhin ist ein Fensterdiskrimini tor zur Spannungsüberwachung bekannt, der eine an die überwachende Spannung angeschlossene Reihenschaltung zv -eier Transistoren unterschiedlichen Leitfähigkeitstyps vorsieht (DE-PS 247081). Eine Kleinspannungsüberwachung ist mit dieser Schaltungsanordnung nicht möglich, da die zu überwachende Spannung gleichzeitig die Versorgungsspannung ist, bzw. es können grundsätzlich nur Spannungen, die größer sind als zweimal die Sättigungsspannung der verwendeten Transistoren, gemessen werden. Aufgrund der Reihenschaltung von zwei Transistoren und der verschiedenen Widerstände ist gleichfalls ein temperaturkritisches Verhalten zu verzeichnen.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, mit einer Konzentration der gesamten Schaltungsanordnung eine einfache und universelle Nutzung des Fensterkomparators zu erreichen.

Darlegung de« Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen universellen Fensterkomparator zu schaffen, der die zu überwachende Eingangsspannung nicht belastet und in der Lage ist, auch kleine Spannungen (< 1 V) zu überprüfen, mit einem eindeutig definierten Temperaturverhalten ausgestattet ist und bei einfacher externer Beschaltung geeignet ist für mikrorechnergestützte Meßtechnik und digitale Systeme.

Erfindungsgemäß ist der Fensterkomparator mit Verknüpfungslogik mit einer Referenzspannungsquelle und einer Schutzbeschaltung versehen, verbunden mit einem Leitungstreiber für einen digitalen Potentialausgang und mit einem LED-Treiber für einen steuerbaren potentialfreien Ausgang des Optokopplers und als integrierter Schaltkreis ausgebildet. Mit der Konzentration des gesamten Aufbaus des Fensterkomparators in einem Chip ist das Temperaturverhalten eindeutig definiert, so daß auch die Ausfallwah.scheinlichkeit z.B. eines Operationsverstärkers entscheidend verringert ist. Vorteilhaft lassen sich mit dieser Schaltungsanordnung auch Spannungsabfälle im mV-Bereich messen, es stehen ein potentialfreier Ausgang und ein Potentialausgang zur Verfügung, und es besteht die Möglichkeit, den potentialfreien Ausgang über den Steuereingang des Fototransistors zu steuern.