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Die Erfindung betrifft eine Meßschaltung für eine modulare
Anordnung von elektrisch in Reihe geschalteten Zellen. Die
Nutzung von bestimmten aus elektrisch in Reihe geschalteten
Zellen aufgebauten modularen elektrischen Anordnungen ist
deutlich optimierbar, insbesondere wenn die Zahl der Zellen
relativ groß ist, wenn es möglich ist, auf einfache Weise
die Funktion jeder einzelnen Zelle zu kontrollieren, und
folglich wenn es möglich ist, Messungen zellenweise oder
wenigstens für kleine Gruppen von Zellen einer gleichen
Anordnung durchzuführen. Dies kann z. B. der Fall sein bei
modularen Anordnungen vom Typ Akkumulatorbatterie,
Superkondensator, Superkonverter oder anderen, die
individuell und modular aus Zellen aufgebaut sind, deren
individuelle Funktion man kontrollieren möchte.
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Die Realisierung einer Schaltung, die in der Lage ist,
solche Messungen, z. B. Messungen der elektrischen Spannung,
zellenweise durchzuführen, mag zwar im Prinzip einfach
erscheinen, verkompliziert sich aber, sobald die Zahl der
Elemente groß wird. Die große Zahl von dann erforderlichen
Meßleitungen führt allgemein zu relativ schwerfälligen
Ausgestaltungen, die die Verwendung von Schaltmitteln
implizieren, die eine hohe Anzahl von Schalteinheiten
benötigen, die, insbesondere wenn diese Mittel von
elektromagnetischem Typ sind, dazu geführt haben, daß diese
Schaltungen nur wenig genutzt werden, meist für besondere
Anwendungen, wo sie so gut wie unvermeidlich sind.
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Ein Dokument US-A-5168273 lehrt ein System zum Sammeln von
Daten von in Reihe geschalteten Vorrichtungen, bei dem
anfangs nur die am nächsten an einer Steuereinheit montierte
Vorrichtung erregt wird, und die anderen Vorrichtungen der
Reihe nach geschaltet werden, sobald die vorhergehende
Vorrichtung erregt worden ist.
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Ein Dokument EP-A-0277321 lehrt eine Anordnung, die einen
Analysator zu Meßschaltungen zuordnet, die Zellen einer
mehrzelligen Batterie zugeordnet sind. Der Analysator
umfaßt einen Controller, der ein Startsignal erzeugt, das
an die Meßschaltungen angelegt wird, um sie eine nach der
anderen zu aktivieren.
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Die Erfindung schlägt eine Meßschaltung für eine modulare
Anordnung von elektrisch in Serie geschalteten Zellen vor,
die jeweils aus einem oder mehreren Erzeuger-, Akkumulator-
oder Wandlerelementen für elektrische Energie gebildet
sind, insbesondere von Batterieelementen eines elektrischen
Akkumulators.
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Die Meßschaltung umfaßt individuelle Meßschnittstellen, die
jeweils mit den Energieanschlüssen einer anderen Zelle
verbunden sind und jeweils einen Ein-Draht-Meßausgang für ein
Strommeßsignal aufweisen, das vorgesehen ist, um an einen ·
gemeinsamen Wandler übertragen zu werden, an den die
jeweiligen Meßausgänge der Schnittstellen gemeinsam über eine
erste gemeinsame Ein-Draht-Verbindung in der betreffenden
Meßschaltung angeschlossen sind. Jede Schnittstelle umfaßt
wenigstens einen ersten Stromgenerator zum Erzeugen eines
auf ein veränderliches Merkmal der entsprechenden Zelle
bezogenen Strommeßsignals und eine Steuerschaltung zum
Berücksichtigen eines der Steuerimpulse, die in Serie im
Rahmen eines Zuges über eine zweite Ein-Draht-Verbindung
übertragen werden, um die Meßstromgeneratoren der
Schnittstellen der Reihe nach durchlässig zu schalten.
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Gemäß einem Merkmal der Erfindung ist die Meßschaltung die
Steuerschaltung jeder Schnittstelle eingerichtet, um den
ersten Steuerimpuls eines Zuges, den die Schnittstelle von
einem Element der zweiten Ein-Draht-Verbindung über einen
ersten Eingang empfängt, zu berücksichtigen und jeden
eventuellen folgenden Impuls des gleichen Zuges an eine
eventuelle nachgeordnete Schnittstelle zu übertragen, deren
erster Eingang dann mit ihrem eigenen Ausgang über ein
anderes der aufeinanderfolgenden Elemente verbunden ist, die
die zweite Ein-Draht-Verbindung bilden.
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Die Erfindung, ihre Merkmale und Vorteile ergeben sich
genauer aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit
den nachfolgend genannten Figuren.
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Fig. 1 zeigt ein Prinzipschema einer erfindungsgemäßen
Meßschaltung.
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Fig. 2 zeigt ein auf die Funktionsweise einer
erfindungsgemäßen Meßschaltung bezogenes Zeitdiagramm.
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Fig. 3 zeigt das elektrische Schema eines
Ausführungsbeispiels einer individuellen Zellenschnittstelle für eine ·
Meßschaltung gemäß der Erfindung.
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Fig. 4 zeigt ein Schema einer Variante bezogen auf einen
Teil der in Fig. 3 vorgeschlagenen Schaltung.
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Fig. 5 zeigt ein Zeitdiagramm, das die Funktionsweise der
in den Fig. 3, 4 dargestellten Schaltungen betrifft.
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Wie in Fig. 1 symbolisch dargestellt, ist die
erfindungsgemäße Meßschaltung vorgesehen, um einer modularen
elektrischen Anordnung zugeordnet zu werden, die aus einer
Mehrzahl von Zellen 1 aufgebaut ist, die an
Energieübertragungsanschlüssen, die sie aufweisen, in Reihe geschaltet
sind, wobei angenommen wird, dass jede Zelle
herkömmlicherweise zwei mit "+" und "-" bezeichnete
Anschlüsse aufweist. Die Anordnung 2 wird als aus Zellen 1
gebildet angenommen, die jeweils aus einem oder mehreren
Elementen aufgebaut sind, die z. B. Erzeuger, Akkumulatoren
oder Wandler von elektrischer Energie sind, und die
Meßschaltung ist vorgesehen, um das Sammeln von
Informationen zu ermöglichen, die die Funktion der Zellen,
insbesondere auf individuellem Niveau, betreffen.
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Die in Fig. 1 schematisch gezeigte Meßschaltung soll hier
vorgesehen sein, um hauptsächlich den Wert der
Gleichspannung zu bestimmen, die an den Anschlüssen jeder
der Zellen 1 einer modularen elektrischen Anordnung 2
vorliegt, die durch Elemente oder Blöcke von Elementen
einer elektrischen Versorgung vom Typ Akkumulatorbatterie
gebildet ist. Die Zellen der Anordnung sind in dieser
Anordnung an ihren Energieübertragungsanschlüssen in Reihe
geschaltet, wobei jede Zelle identisch aus einem oder
mehreren Elementen aufgebaut ist und zwei
Energieübertragungsanschlüsse "+" und "-" umfaßt. Erfindungsgemäß
umfaßt die Schaltung individuelle Meßschnittstellen 3 für ·
jede der Zellen 1 der Anordnung 2, der sie zugeordnet ist.
Jede Schnittstelle 3 ist mit den
Energieübertragungsanschlüssen "+" und "-" einer der Zellen verbunden und
umfaßt einen schaltbaren Stromgenerator 4, der hier
zwischen dem Anschluß "+" der Zelle 1, der er zugeordnet
ist, und einem Anschluß eines Wandlers 5 eingefügt gezeigt
ist. Dieser Wandler 5, der z. B. durch einen Widerstand
gebildet ist, dient zum Umwandeln des von einem
Stromgenerator 4 einer Schnittstelle 3 über einen einzigen Draht
gelieferten Stroms in eine Spannung U, die Abbild der an
dieser Schnittstelle gemessenen Größe ist, wie etwa hier
der Spannung, die an den Anschlüssen der Zelle anliegt, der
die betreffende Schnittstelle zugeteilt ist, wenn dieser
Stromgenerator durchlässig geschaltet ist.
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Bei der vorgeschlagenen Ausgestaltung ist der Wandler 5
allen individuellen Schnittstellen 3 der Meßschaltung
gemeinsam und ist durch einen seiner Anschlüsse in
identischer Weise mit einem gemeinsamen Massepotential der
Meßschaltung und der von den Zellen 1 in Reihe gebildeten
Anordnungen und über den anderen seiner Anschlüsse mit einem
individuellen Ein-Draht-Meßausgang M eines jeden der
Stromgeneratoren 4 der Schnittstellen 3 über eine gemeinsame
Ein-Draht-Verbindung verbunden.
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Das Schalten jedes Stromgenerators 4 wird z. B. unter der
Wirkung eines Steuerimpulses erzielt, von dem hier
angenommen wird, daß er im Rahmen eines Steuerimpulszuges
TI übertragen wird, wo von jedem Impuls angenommen wird,
dass er für eine gegebene Schnittstelle aus der Folge der
untereinander in Reihe verbunden angenommenen
Schnittstellen. 3 der Meßschaltung bestimmt ist. Ein
Steuerimpulszug TI, wie in Fig. 2 gezeigt, wird als von
Generatormitteln von üblichem Typ einer nicht dargestellten
Überwachungslogik an den Eingang E der Schnittstelle 3
gesendet angenommen, die eine Zelle bedient, die als Kopf
der Reihe angenommen wird und an einem der Enden der durch
die in Reihe geschalteten Schnittstellen 3 gebildeten
Gruppe plaziert ist, wobei die Kopfzelle hier die Zelle
ist, deren negativer Anschluß "-" direkt mit einem
Massepotential der Anordnung 2 verbunden ist.
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Es ist vorgesehen, daß jede Schnittstelle für sich den
ersten Impuls eines Steuerzuges berücksichtigt, den sie
empfängt, und die eventuell folgenden Impulse dieses Zuges
an die nachgeordnete Schnittstelle überträgt, deren Eingang
E mit ihrem eigenen Ausgang S über ein mit L bezeichnetes
gestückeltes Ein-Draht-Verbindungselement verbunden ist.
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Der Stromgenerator 4 wird in einer später genauer
geschilderten Weise durch den Impuls eines Steuerzuges durchlässig
geschaltet, der von der Schnittstelle 3, die ihn enthält,
berücksichtigt wird; er liefert dann einen Strom an den
Wandler 5, der Funktion der Zelle 1 ist, der die
betreffende Schnittstelle zugeteilt ist. Wenn der Wandler 5 ein
Widerstand ist, wie oben angenommen, tritt also eine
Spannung an den Anschlüssen dieses Widerstandes auf, die
repräsentativ für die Spannung ist, die zwischen den
Anschlüssen der versorgenden Zelle 1 vorhanden ist. Jeder
der aufeinanderfolgenden Impulse eines Steuerzuges TI
betätigt zeitweilig den Stromgenerator 4 einer der
Schnittstellen in der Reihenfolge dieser Schnittstellen
ausgehend von derjenigen, die den ersten Impuls der Züge
empfängt. Dies ist symbolisch dargestellt durch die Kurve
TM aus Fig. 2, die ein angenommenes Abgriffbeispiel
darstellt, das anhand eines Steuerzuges TI realisiert ist,
der aus periodischen binären Impulsen besteht. Diese
Impulse oder hier, genauer gesagt, die Stufen mit Binärwert
Null der Impulse eines gleichen Zuges, TI lösen
nacheinander eine Durchgängigschaltung des Stromgenerators
4 jeder der an die Zellen 1 angeschlossenen Schnittstellen
3 aus, ausgehend von derjenigen der Schnittstellen, die den
ersten Impuls der Steuerzüge empfängt und behält, hier also
diejenige, die der Zelle 1 zugeteilt ist, die direkt mit
dem gemeinsamen Massepotential verbunden ist. Daraus
resultiert das Auftreten eines Zuges von Spannungsimpulsen
TM an den Anschlüssen des Widerstandes, der den Wandler 5
bildet, wobei jeder - hier positive - Impuls repräsentativ
für die Spannung ist, die zwischen den Anschlüssen der
Zelle vorhanden ist, die dann mit dem Wandlerwiderstand
über ihren Stromgenerator 4 zusammengeschaltet ist, wobei
hier vier verschiedene Spannungswerte dargestellt sind.
Wenn es außerdem erforderlich ist, daß der an jeder Zelle
der Anordnung 2 im Laufe der aufeinanderfolgenden, unter
der Steuerung eines Impulszuges durchgeführten Messungen
abgegriffene Strom ausgeglichen ist, ist vorgesehen, einen
zweiten, schaltbaren Stromgenerator 6 in jeder
Schnittstelle 3 und ein gemeinsames Kompensationselement 7,
das wenigstens näherungsweise dem Wandler 5 entspricht, in
der Meßschaltung zuzuordnen. Dieses Kompensationselement 7,
z. B. vom Typ Widerstand, ist mit dem positiven Anschluß
"+V" der Anordnung 2 von Zellen 1 sowie mit jedem der
zweiten Generatoren der Meßschaltung über einen zweiten
Anschluß verbunden. Von jedem zweiten Stromgenerator 6 wird
angenommen, dass er durch den gleichen Befehl wie der ihm
zugeordnete Stromgenerator 4 in der Schnittstelle 3, die
sie enthält, geschaltet wird; er ist zwischen das
gemeinsame Kompensationselement 7 der Meßschaltung, mit der
er über einen hier mit C bezeichneten Anschluß verbunden
ist, und den Anschluß "-" der Zelle 1 eingefügt, der die
Schnittstelle 3, die ihn umfaßt, zugewiesen ist.
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So führt die Steuerung einer Schnittstelle 3, die einer
Zelle 1 zugewiesen ist, zu einem eventuell aufgeteilten
Energieabgriff zugunsten des ersten Stromgenerators 4
dieser Schnittstelle an wenigstens dieser Zelle 1 sowie an
jeder anderen Zelle 1 der Anordnung 2, die zwischen dem
Massepotential und der Zelle 1 eingefügt ist, der die
betreffende Schnittstelle zugeordnet ist. Gleichzeitig wird
eine ebenfalls eventuell aufgeteilte Energieentnahme
zugunsten des zweiten Generators der gleichen Schnittstelle
3 an wenigstens der Zelle 1, der diese Schnittstelle
zugeordnet ist, und jeder anderen Zelle 1 des Ensembles 2
durchgeführt, die zwischen dem positiven Anschluß "+V"
dieser Anordnung und der Zelle 1 eingefügt ist, der die
betreffende Schnittstelle zugeordnet ist. Dies führt also
zu einer ausgeglichenen Verteilung der Abgriffe auf alle
Zellen der Anordnung 2 in jeder Serie von Messungen, die
einem vollständigen Steuerimpulszug entspricht.
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Ein erstes Ausführungsbeispiel einer individuellen
Zellenmeßschnittstelle für eine Schaltung gemäß der Erfindung ist
in Fig. 3 gezeigt. Diese Schnittstelle 3 empfängt jeden
Steuerimpuls, der an sie von einem
Ein-Draht-Verbindungselement L hinter einem Eingang E geliefert wird, mit dem
eine Eingangsschaltung 9 verbunden ist, die für die
Neuformung der empfangenen Impulse zuständig ist. Ein
Steuerzug, der für die Durchführung der Messungen an einer
Anordnung mit vier Zellen vorgesehen ist, ist als Beispiel
durch das Diagramm A von Fig. 5 gezeigt, er umfaßt zu
diesem Zweck fünf hier gezeigte identische Impulse, die
wenigstens näherungsweise zeitlich gleichmäßig verteilt
sind.
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Die Eingangsschaltung 9 umfaßt ein Gatter 10, das durch
einen invertierenden Schwellwertverstärker gebildet ist, an
dem die Steuerimpulse über einen
Gleichspannungsunterdrückungskondensator 11 und zwei Widerstände 12 und 13 in
Reihe anliegen, wobei dieser Verstärker hier über den
negativen Anschluß "-" und den positiven Anschluß "+" der
Zelle versorgt wird, mit deren Schnittstelle er verbunden
ist. Zwei in Reihe zwischen diesen Anschlüssen "-" und "+"
der zugeordneten Zelle montierte Dioden 14, 15 sind
ebenfalls in der Eingangsschaltung enthalten, wo sie eine
Spannungsspitzenunterdrückungsschaltung bilden, wo die
Anode der Diode 12 und die Kathode der Diode 13 mit dem
gemeinsamen Punkt der Widerstände 12 und 13 verbunden sind.
Ein zur Diode 15 paralleler Widerstand 16 von hohem Wert
legt das Potential bei Fehlen eines Steuerimpulses fest und
vervollständigt diese Eingangsschaltung, die dazu
vorgesehen ist, die Impulse der Steuerzüge TI, die sie
empfängt, an eine Schnittstellensteuerschaltung 17
weiterzuleiten.
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Letztere umfaßt zwei Gatter 18 und 19 vom Typ
invertierender Schwellwertverstärker parallel zum Ausgang des Gatters
10 zum Sicherstellen einer Phaseneinstellung des
Eingangssignals, das einerseits auf einen Kondensator 20
über das Gatter 18 und andererseits einen Eingang eines
Zugangskontrollgatters über das Gatter 19 angelegt wird.
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Der Kondensator 20 hat einen Anschluß, der mit, dem Anschluß
des Gatters 18 über eine Diode 22 und einen Widerstand 23
in Reihe verbunden ist, und einen mit dem Anschluß "-" der
zugeordneten Zelle verbundenen zweiten Anschluß, dieser
lädt sich beim ersten Impuls eines Steuerimpulszuges TI auf
und bleibt praktisch für die Dauer des Zuges geladen, wie
das Diagramm B von Fig. 5 zeigt. Ein parallel zu diesem
Kondensator 20 geschalteter Widerstand 24 erlaubt dessen
Entladung am Ende eines Zuges.
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Der gemeinsame Punkt des Kondensators 20 und der
Widerstände 23 und 24 ist mit dem Eingang eines ersten von
zwei logischen Invertern 25 und 26 verbunden, die in Reihe
vor dem Dateneingang D eines Flipflops 27 vom Typ D und dem.
Rücksetzeingang dieses Flipflops montiert sind. In
Abwesenheit eines Impulses und infolgedessen einer Ladung am
Kondensator 20 werden der Dateneingang D und der
Rücksetzeingang RAZ des Flipflops auf Null gehalten. Das
Auftreten eines Impulszuges TI am Eingang E führt zum
Auftreten eines Rechtecksignals, das um die Ladezeit des
Kondensators 20 verzögert wird und dessen Dauer derjenigen
des am Ausgang des Inverters 26 empfangenen Zuges
entspricht, wie man im Diagramm C von Fig. 5 erkennt.
Infolgedessen wird ein Signal mit Niveau logisch 1 am
Eingang D des Flipflops 27 eingegeben. Der Takteingang H des
Flipflops 27 ist mit dem Ausgang des Gatters 19 verbunden
und kopiert somit am Ausgang Q das am Eingang D vorhandene
logische Niveau und das entgegengesetzte logische Niveau am
Ausgang . Der Empfang eines ersten Impulses eines
Steuerzuges durch eine Schnittstellensteuerschaltung 17
führt zur Anlegen dieses ersten Impulses an den Takteingang
H des Flipflops 27 über das Gatter 19, während der Eingang
RAZ dieses Flipflops noch auf Niveau Null liegt, was das
Flipflop sperrt und das Wiederkopieren blockiert.
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Das Steuergatter 21 vom Typ NAND ist mit dem Ausgang des
Gatters 19 über einen ersten Eingang und mit dem
Datenausgang Q des Flipflops 27 über einen zweiten Eingang
verbunden, es erreicht den Ausgang S der Schnittstelle über einen
logischen Inverter 28. Es gewährleistet so die Übertragung
der Impulse, die es vom Gatter 19 empfängt, unter der
Steuerung des Flipflops 27 mit Ausnahme des ersten Impulses
jedes neuen Zuges, der von der es enthaltenden
Schnittstelle empfangen wird, weil dieses Gatter 19 dann von dem
Flipflop 27 blockiert ist, wie in den Diagrammen D und E
von Fig. 5 gezeigt ist, die jeweils die Signale am Ausgang
Q und dem Ausgang S zeigen.
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Das Ende eines Rechtecksignals am Ausgang des Inverters 26
nach dem Ende eines Impulszuges führt zur Rücksetzung des
Flipflops 27, wenn der Kondensator 20 entladen ist. Das
Flipflop 27 steuert so den Stromgenerator 4 der
Schnittstelle 3, die es enthält, wobei der Stromgenerator hier
durch einen Meßverstärker 29 gebildet ist, dessen negative
Versorgung durch den Der negative Versorgungsanschluß des
Meßverstärkers 29 bleibt mit dem Ausgang des Gatters 30 der
Steuerschaltung 17 der Schnittstelle, die ihn enthält,
verbunden, und der Emitter des Transistors 34 bleibt im
Bedarfsfall mit dem Widerstand 36 des Einganges des zweiten
Stromgenerators 6 dieser Schnittstelle verbunden, wenn
dieser zweite Generator existiert. Der negative
Versorgungsanschluß des Meßverstärkers 47 ist über ein
Gatter 49 vom Typ NAND gesteuert, von dem ein Eingang mit
dem Ausgang 1 des Flipflops 27 verbunden ist, die die oben
betrachtete Steuerschaltung 17 enthält. Ein zweiter und ein
dritter Eingang dieses Gatters 49 sind mit einem Ausgang
des Inverters 26 bzw. einem Ausgang des Gatters 19 dieser
gleichen Steuerschaltung 17 verbunden. Dadurch wird der
Meßverstärker 27 durch die gleichen Signale wie der
Meßverstärker 29 gesteuert, mit dem Unterschied eines
entgegengesetzten Taktes, sofern eine Messung dort zu
Beginn eines Steuerimpulses ausgelöst wird, sobald der
entsprechende Kondensator 20 geladen wird, und für die
Dauer des Impulses, wie in dem Diagramm F gestrichelt
dargestellt. Die Hinzufügung der Diode 42, die über ihre
Anode mit der Basis des Transistors 34 verbunden ist und
einer Diode 50, die über ihre Anode mit der Basis des
Transistors 34 und über ihre Kathode mit Ausgang des
Meßverstärkers 47 verbunden ist, erlaubt in Verbindung mit der
Hinzufügung der Widerstände 44, 46 und 48, den Transistor
34 für die zwei Stromgeneratoren 4' und 4" zu nutzen.
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Man erhält so einen in dem Diagramm 1 G gestrichelt
gezeigten zusätzlichen Strompegel, der der über den
Stromgenerator 4" durchgeführten Messung entspricht, vor demjenigen,
der der anderen, über den Stromgenerator 4' durchgeführten
Messung entspricht. Es ist möglich, den im Laufe einer an
einer Schnittstelle 3 über den Stromgenerator 4"
verbrauchten Strom durch einen komplementären Strom an dieser
Schnittstelle mit Hilfe des zweiten Stromgenerators Ei zu
ersetzen, genauso wie den im Laufe einer über den
Stromgenerator 4' an dieser gleichen Schnittstelle verbrauchten
Strom, wie durch das Diagramm H in Fig. 5 gezeigt ist, wo
die zwei Kompensationen, die mit dem Stromgenerator 4"
verknüpfte gestrichelt und die mit dem Stromgenerator 4'
verknüpfte durchgezogen gezeichnet sind.
des Flipflops 27 über ein Gatter 30 vom Typ NAND gesteuert
ist.
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Das Gatter 30 ist über einen ersten Eingang mit dem Ausgang
des Flipflops 27, durch einen zweiten Eingang mit dem»
Inverter 26 und durch einen dritten Eingang mit dem Gatter
19 verbunden. Es steuert so die Versorgung des
Meßverstärkers 29 während der Stufe, die den am Eingang E der
betreffenden Schnittstelle 3 empfangenen ersten Impuls des
Steuerzuges vom nachfolgend empfangenen Impuls trennt,
indem es auf den Pegel des negativen Versorgungsanschlusses
dieses Verstärkers einwirkt, wie im Diagramm F von Fig. 5
gezeigt.
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Der Meßverstärker 29 ist ebenfalls zu seiner Versorgung mit
dem Anschluß "+" der zugeordneten Zelle verbunden, an die
die Schnittstelle 3, die ihn enthält, angeschlossen ist. Er
hat einen nicht-invertierenden Eingang, der mit dem
gemeinsamen Punkt einer Teilerbrücke mit zwei Widerständen 31, 32
verbunden ist, die zwischen die Anschlüsse "-" und "+"
dieser zugeordneten Zelle geschaltet ist, um den Wert der auf
diesem Niveau vorliegenden Spannung zu berücksichtigen. Er
hat auch einen invertierenden Eingang, der einerseits über
einen Widerstand 33 mit dem gleichen Anschluß "+" und
andererseits mit dem Emitter eines Transistors 34 vom PNP-Typ
verbunden ist, dessen Kollektor mit dem Ein-Draht-Ausgang M
verbunden ist, über den die Schnittstelle 3 ihrerseits mit
dem Widerstand verbunden ist, der den gemeinsamen Wandler 5
für alle Zellenschnittstellen bildet. Der Meßverstärker 29
ist eingerichtet, um die an seine zwei Eingänge angelegten
Spannungen zu vergleichen. Wenn er versorgt wird, d. h. wenn
ein erster Impuls an die Schnittstelle im Rahmen eines
Steuerzuges TI angelegt wird, steuert er entsprechend durch
seinen Ausgang die Basis des Transistors 34 derart, daß
dieser dem den Wandler 5 bildenden Widerstand ein
Strommeßsignal liefert, das abhängig von der an die
Schnittstelle 3 durch die zugeordnete Zelle 1 gelieferten
Spannung ist, wie im Diagramm G von Fig. 5 gezeigt.
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Gemäß einer Ausgestaltung und wie weiter oben angegeben,
ist es möglich, einen zweiten Stromgenerator 6 zuzuordnen,
um den Verbrauch durch die Meßschaltung auf der Ebene einer
Zelle bei an dieser Zelle über die Schnittstelle 3, die ihr
zugeordnet ist, durchgeführten Messungen zu kompensieren.
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Bei der hier betrachteten Ausführungsvariante umfaßt der
zweite Stromgenerator 6 einer Schnittstelle 3 im
wesentlichen einen Kompensationsverstärker 35, der gleichzeitig wie
der Meßverstärker 10 der Schnittstelle 3, die ihn enthält,
gesteuert wird, und der eingerichtet ist, um bei jeder
Messung an die von der Messung betroffene und dieser
Schnittstelle 3 zugeordnete Zelle 1 einen Kompensationsstrom zu
liefern, der dem bei dieser Messung verbrauchten
entspricht.
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Zu diesem Zweck ist der Kompensationsverstärker 35 einer
Schnittstelle 3 mit dem Ausgang des Meßverstärkers 10, der
ihm in der gleichen Schnittstelle zugeordnet ist, über
einen invertierenden Eingang und über einen Widerstand 36
verbunden. Er steuert über seinen Ausgang die Basis eines
Transistors 37 vom Typ NPN, der einerseits durch seinen
Emitter über den Anschluß C der ihn enthaltenden
Schnittstelle mit dem Widerstand, der das gemeinsame
Kompensationselement 7 der Zellenschnittstellen 3 bildet,
und andererseits durch seinen Kollektor über einen
Widerstand 38 mit der gemeinsamen Masse verbunden ist.
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Der Kompensationsverstärker 35 einer Schnittstelle 3 wird
zwischen dem Anschluß "+" der der Schnittstelle
zugeordneten Zelle 1 und der gemeinsamen Masse versorgt, er hat
einen nicht-invertierenden Eingang, der in herkömmlicher
Weise mit dem gemeinsamen Punkt der zwei Widerstände 39 und
40 einer Teilerbrücke verbunden ist, die zwischen den
Anschluß "+" der zugeordneten, oben betrachteten Zelle und
die gemeinsame Masse geschaltet ist. So kann an einer
Schnittstelle 3 im Laufe einer über diese Schnittstelle
durchgeführten Messung ein von dem in ihr enthaltenen
Kompensationsverstärker 35 gelieferter Kompensationsstrom
erhalten werden, der die gleiche Stärke hat wie der von der
Schnittstelle für die Messung verbrauchte und
entgegengesetzte Polarität hat, wie das Diagramm H von Fig. 5 zeigt.
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Es tritt also ein impulsförmiger Strom an dem den
gemeinsamen Wandler 5 bildenden Widerstand (Fig. 1) auf, wie das
Diagramm I von Fig. 5 zeigt, wenn die Impulse eines
Steuerzuges TI von einer Schnittstelle 3 zur nächsten
übertragen werden und jede Schnittstelle den ersten von ihr für
einen Steuerzug empfangenen Impuls zurückbehält, um einen
entsprechenden Meßpuls an dem den Wandler 5 bildenden
Widerstand zu erzeugen. So bilden die für einen gleichen
Steuerzug TI nacheinander erhaltenen Impulse, wie das
Diagramm I von Fig. 5 zeigt, einen Zug TM, wo die jeweiligen
zeitlichen Positionen der Impulse den jeweiligen Positionen
der Schnittstellen 3 in der Reihenfolge entsprechen, in der
diese von den Impulsen des Meßzuges erreicht werden.
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Das Diagramm H von Fig. 5 zeigt, daß zu den oben
angegebenen Zwecken einem Zug TM von Meßimpulsen ein Zug von
komplementären Impulsen an dem gemeinsamen
Kompensationselement 7 (Fig. 1) entspricht. Es ist
denkbar, ausgehend von einer gleichen Schnittstelle 3 einer
Zelle 1 mehr als eine Meßinformation zu übertragen, wenn
diese Schnittstelle in der in dem komplementären Schema der
Fig. 4 vorgeschlagenen Weise ergänzt wird. Zu diesem Zweck
ist vorgesehen, den Stromgenerator 4 durch einen
Stromgenerator 4' zu ersetzen, wobei dieser Generator 4'
die Bestandteile 29, 31, 32, 33 und 34 des vorhergehenden
und ihre jeweiligen Verbindungen untereinander mit den
nachfolgend genannten Unterschieden aufweist.
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Der Ausgang des Meßverstärkers 29 ist hier mit der Basis
des Transistors 34 durch eine Diode 42 und einen Widerstand
43 in Reihe verbunden, der invertierende Eingang dieses
Verstärkers ist mit einem Anschluß des Widerstandes 33 über
einen Widerstand 44 verbunden, und der gemeinsame Punkt
dieser zwei Widerstände ist einerseits mit der Basis des
Transistors 34 über einen Widerstand 35 und andererseits
mit einem invertierenden Eingang eines Meßverstärkers 47
über einen Widerstand 48 in einem zusätzlichen
Meßstromgenerator 4" verbunden. Der Meßverstärker 47 ist hier durch
seinen nicht-invertierenden Eingang mit einem Meßpunkt PM
verbunden, der es erlaubt, eine andere als die mit Hilfe
des Stromgenerators 4' durchgeführte Messung zu
berücksichtigen, z. B. eine Temperaturmessung an der zugeordneten
Zelle 1.
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Der negative Versorgungsanschluß des Meßverstärkers 29
bleibt mit dem Ausgang des Gatters 30 der Steuerschaltung
17 der Schnittstelle 3, die ihn enthält, verbunden, und der
Emitter des Transistors 34 bleibt im Bedarfsfall mit dem
Widerstand 36 des Einganges des zweiten Stromgenerators 6
dieser Schnittstelle verbunden, wenn dieser zweite
Generator existiert. Der negative Versorgungsanschluß des
Meßverstärkers 47 ist über ein Gatter 49 vom Typ NAND gesteuert,
von dem ein Eingang mit dem Ausgang des Flipflops 27
verbunden ist, das in der oben betrachteten Steuerschaltung
17 enthalten ist. Ein zweiter und ein dritter Eingang
dieses Gatters 49 sind mit einem Ausgang des Inverters 26
bzw. einem Ausgang des Gatters 19 dieser gleichen
Steuerschaltung 17 verbunden. Dadurch wird der
Meßverstärker 47 durch die gleichen Signale wie der
Meßverstärker 29 gesteuert, mit dem Unterschied eines
entgegengesetzten Taktes, sofern eine Messung dort zu
Beginn eines Steuerimpulses ausgelöst wird, sobald der
entsprechende Kondensator 20 geladen wird, und für die
Dauer des Impulses, wie in dem Diagramm F gestrichelt
dargestellt. Die Hinzufügung der Diode 42, die über ihre
Anode mit der Basis des Transistors 34 verbunden ist und
einer Diode 50, die über ihre Anode mit der Basis des
Transistors 34 und über ihre Kathode mit dem Ausgang des
Meßverstärkers 47 verbunden ist, erlaubt in Verbindung mit
der Hinzufügung der Widerstände 44, 46 und 48, den
Transistor 34 für die zwei Stromgeneratoren 4' und 4" zu
nutzen.
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Man erhält so einen in dem Diagramm 1 G gestrichelt
gezeigten zusätzlichen Strompegel, der der über den
Stromgenerator 4" durchgeführten Messung entspricht, vor demjenigen,
der der anderen, über den Stromgenerator 4' durchgeführten
Messung entspricht. Es ist möglich, den im Laufe einer an
einer Schnittstelle 3 über den Stromgenerator 4"
verbrauchten Strom durch einen komplementären Strom an dieser
Schnittstelle mit Hilfe des zweiten Stromgenerators 6 zu
ersetzen, genauso wie den im Laufe einer über den
Stromgenerator 4' an dieser gleichen Schnittstelle durchgeführten
Messung verbrauchten Strom, wie durch das Diagramm H in
Fig. 5 gezeigt ist, wo die zwei Kompensationen, die mit
dem Stromgenerator 4" verknüpfte gestrichelt und die mit
dem Stromgenerator 4' verknüpfte durchgezogen, gezeichnet
sind.
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Der impulsförmige Meßstrom, der an dem den gemeinsamen
Wandler 5 bildenden Widerstand erzeugt wird, entspricht
folglich der Summe der zwei Impulszüge, die jeweils auf die
zwei Meßschaltungen zurückgehen, die die Stromgeneratoren
4' und 4" enthalten, deren Impulse sich abwechseln, wie im
Diagramm I von Fig. 5 gezeigt. So wird am
Kompensationselement 7 ein Kompensationsstrom erreicht, der dem im
Diagramm J gezeigten entspricht.