DD132814B1

DD132814B1 - Schaltungsanordnung zur temperaturkompensation von nichtdispersiven infrarot-gasanalysatoren

Info

Publication number: DD132814B1
Application number: DD20071877A
Authority: DD
Inventors: Volkmar Hess; Michael Striebing
Original assignee: Volkmar Hess; Michael Striebing
Priority date: 1977-08-24
Filing date: 1977-08-24
Publication date: 1981-02-25
Also published as: DD132814A1

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Kompensation des temperaturbedingten Gasdichtefehlers und des teraperaturbedingten Geratefehler3 in nicJatdispersiven Infrarot-Gasanalyoatoren, die aus einem temperaturabhangigen Netzwerk besteht, welches sich entweder in der Gegenkopplung einer proportional auf den neßeffekt wirkenden Konstantstromquelle oder in der Gegenkopplung eines, den uleßeffekt verarbeitenden Verstärkers befindet·

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Es ist bekannt, daß zur Ausschaltung des physikalischen Gasfehlers, der durch temperaturbedingte Dichteänderungen des Meßgases hervorgerul'en wird, sowie zur Ausschaltung des von den einzelnen Baugruppen herrührenden Temperaturganges, der Meßstromkreis des Strahlungsempfängers mit einer temperaturabhängigen konstanten Spannung gespeist wird. Dazu wird entweder eine Schaltungsanordnung verwendet, in der die Speisespannung mit Hilfe .einer Konstantspannungsquelle und nachgeschaltetern Spannungsteiler erzeugt wird oder in der die Speisespannung durch eine Konstant stromquelle mit anschließendem Lastwiderstand erzeugt wird, und in deren Gegenkopplung sich ein temperaturabhängiges Netzwerk befindet, wie es im Patent DL-PS 97 492 beschrieben ist. Jäs ist weiter bekannt, daß es möglich ist, bei solchen Infrarot-Gasanalysatoren zu Kontrollzwecken einen Meßeffekt zu erzeugen, der durch eine

elektrische InfrarotstrahlerverStimmung realisiert wird· Damit ergeben sich zwei unterschiedliche Temperaturgänge des Infrarot-Gasanalysators. Der in der Betriebsart "Messen" auftretende Temperaturfehler setzt sich zusammen aus dem physikalischen Gasfehler und dem temperaturbedingten Uerätefehler, während der in der Betriebsart "Kontrolle" auftretende Temperaturfehler allein durch den temperatur bedingt en Gerätefehler gebildet wird, üin Nachteil der bekannten Lösungen ist es, daß zur Kompensation sowohl des physikalischen Gasfehlers, als auch zur Kompensation des temperaturbedingten Gerätefehlers das gleiche temperaturabhängige netzwerk verwendet wird, bzw· auf eine Kompensation des temperaturbedingten Gerätefehlers ganz verzichtet wird. Weiterhin ist nachteilig, daß die optimalste Kompensation durch schrittweises Wechseln eines sich im temperaturabhängigen Netzwerk befindlichen Bauelementes ermittelt wird· Eine einfachere .einstellung der Kompensation, z. B. über ein vorgegebenes Diagramm für das temperaturabhängige Netzwerk wird dadurch ausgeschlossen, weil die den Strahlungsempfänger speisende konstante Spannung von dem Zusammenwirken dreier Variablen abhängig ist, wie zum Beispiel die Streuungen einer Z-3pannung, einer Basis-limitterspannung und eines Emitterwider3tandes für solch eine Konstantstromquelle.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung zur Temperaturkompensation sowohl des physikalischen Gasfehlers als auch des Gerätefehlers zu schaffen, bei der nach Aufnahme der temperaturbedingten fehler in der Betriebsart "Messen" sowie in der Betriebsart "Kontrolle" die Kompensation beider Temperaturfehler anhand eines vorgegebenen Uomogrammes möglich ist.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, sowohl den temperaturbedingten Gasdichtefehier als auch den temperaturbedingten Gerätefehler mit Hilfe eines temperaturabhängigen Netzwerkes zu kompensieren, wobei die Temperaturkompensation anhand eines Nomogrammes nach einmaliger Aufnahme des temperaturbedingten Gerätefehlers einstellbar ist. Das temperaturabhängige Netzwerk soll so beschaffen sein, daß durch Betätigen eines Schalters die Temperaturkompensation getrennt für die Betriebsart "Messen" und für die Betriebsart "Kontrolle" einstellbar ist. Darüber hinaus soll dieses Netzwerk so aufgebaut sein, daß es wahiv/eise in der Gegenkopplung einer die Konstantspannung für den Strahlungsempfänger erzeugenden Schaltung als auch in der Gegenkopplung einer den Meßeffekt verarbeitenden Schaltung betrieben werden kann.

Die Erfindungsgemäßen Merkmale zur Lösung der Aufgabe werden in einer Schaltungsanordnung gesehen, die gekennzeichnet ist dadurch, daß ein temperaturabhängiger V/iderstand parallel zu einem .Einstellregler liegt, der sich in ЯеіПе mit einem anderen Einstellregler und einem .Festwiderstand befindet und wahlweise über einen Schalter parallel zu einem weiteren Einstellregler anzuordnen ist der sich ebenfalls mit einem Einstellregler und einem Pestwiderstand in Keihe befindet, daß diese beschriebene Schaltungsanordnung bei Raumtemperatur einen definierten V/iderstandswert besitzt, der den gleichen «Vert wie ein widerstand hat, der über eine Verbindung anstelle des temperaturabhängigen Netzwerkes in die GegenKopplung eines aktiven Schaltungsteiіз einzufügen ist, und daß es für das temperaturabhängige Netzwerk eine eindeutige Zuordnung der Stellung der Einstellregler zu dem zu erzielenden Temperaturgang gibt.

Voraussetzung für eine derartige Temperaturkompensation ist ein funktioneller Zusammenhang der durch die temperatur-

abhängige Gegenkopplung beschriebenen Übertragungsfunktion der nur von einer Variablen abhängig ist. Dazu wird erfindungsgemäß für den Fall der Erzeugung der konstanten Speisespannung für den Strahlungsempfänger mit Hilfe einer Konstantstromquelle diese derart ausgeführt, daß der Einfluß der anderen Variablen wie U^ und U_BE eliminiert wird, indem durch einen parallel zur Z-JJiode liegenden Einstellregler und für diesen Zweck sich in der Gegenkopplung befindlichen Festwiderstand, der den gleichen V/ert wie das temperaturabhängige Netzwerk bei Raumtemperatur besitzt, der Strom der von der Konstantstromquelle geliefert wird, auf einen bestimmten vorgegebenen .»'ert eingestellt wird. Im Falle der Anordnung des temperaturabhängigen Netzwerkes in der Gegenkopplung eines den ivießeffekt beeinflussenden Verstärkers wird erfindungsgemäß dieses lietzwerk so geschaltet, daß der Übertragungsfaktor des Verstärkers nur eine Temperaturabhängigkeit besitzt, die durch das Netzwerk bestimmt wird.

Ausfuhrung3beispiel

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Auaführungsbeispiels mit Hilfe der Zeichnungen dargestellt. Es zeigt: Fig. 1: Eine Schaltungsanordnung des temperaturabhängigen Netzwerkes

Fig. 2: Eine Schaltung einer Konstant3tromquelle, in der das temperaturabhängige Hetzwerk in der Gegenkopplung angeordnet ist.

Fig. 3: Eine Schaltung, in der das temperaturabhängige Netzwerk in der Gegenkopplung eines nichtinvertierenden Verstärkers angeordnet ist.

Gemäß Fig. 1 besteht das temperaturabhängige Netzwerk aus einem temperaturabhängigen Widerstand R,- der durch die Parallelschaltung eines Einstellreglers R. in seiner Steil-

Jtieit sowie in seiner Linearität beeinflußbar ist, wobei in Keine mit dieser Parallelschaltung der Eins teilregier R, und der Festwiderstand Ro liegen, mit denen nach erfolgter Einstellung von Яд der aus den Widerständen Hg» *Ц, ^д> ^5 bestehende Zweig bei Raumtemperatur auf einen VYiderstandswert abgeglichen wird, der dem V/ert von Widerstand R- entspricht. Der Einstellregler R* wird bei in Stellung 1/7 befindlichem Schalter S entsprechend einem Nomogramm so eingestellt, daß der in Stellung 3 der Brücke Br ermittelte Temperaturfehler des Infrarot-Uasanalysators für die Betriebsart "Messen" genau kompensiert wird. Bei Stellung 2/8 des Schalters S kann der in Stellung 3 der Brücke Br ermittelte Temperaturfehler des Infrarot-Gasanalysators für die Betriebsart "Kontrolle" kompensiert werden, indem der sich in dem Widerstandszweig K₁-, R^₁ > Ry» R3 befindliche Einstellregler Kg entsprechend dem gleichen Uomogramm eingestellt wird.

Gemäß ü'ig. 2 wird dieses temperaturabhängige Netzwerk K^₇ in der Gegenkopplung einer Konstantstromquelle betrieben, die sich dadurch auszeichnet, daß die Ausgangsspannung U₀

nur eine Funktion der Temperatur qji ist. Dazu wird die Eingangsspannung U die durch einen spannungsabhängigen, widerstand R..Q eines Spannungsteilers Rq, R-, q vorstabilisiert und mit Hilfe der beiden Z-Dioden D^, Dp» die über die Vorwiderstände R-j-j» K-j 2 S^esP^eis"b> sowie durch die Diode D., temperaturkompensiert wird, als Bezug3potential zur Steuerung des Transistors T der Konstantstromquelle verwendet wird« Mit dem uinstellregler ü^~ wird der Transistor T einmalig so eingestellt, daß bei Stellung 3 der Brücke i3r gemäß Fig. 1 ein solcher Strom durch den Widerstand R^, fließt, daß über ihm die festgelegte Ausgangsspannung U abfällt. In dieser Stellung der Brücke Br wird auch der Temperaturfehler für die beiden Betriebsarten "!Jessen" und "Kontrolle" aufgenommen, während die Stellung 4 der Brücke Br die Kompensation der temperaturbedingten fehler für diese beiden

Betriebsarten, sowie den temperaturkompensierten Betrieb in diesen Betriebsarten gestattet.

üemäß .Fig. 3 wird dieses temperaturabnängige Netzwerk ti-fr in der Gegenkopplung eines nichtinvertierenden Verstärkers V betrieben, wobei der widerstand R^c einen vernachlässigbar kleinen Temperatur gang besitzt, so daß das Temperaturverhalten dieser Anordnung nur vom Temperatürgang des Netzwerkes !^bestimmt wird. Die gemäß Fig. 3 beschriebene Schaltungsanordnung ermöglicht die Kompensation negativer Temperaturgänge, hat also selbst einen positiven Temperaturgang. Durch Austauschen des Netzwerkes ϋη^ι mit dem Widerstand а*с ist allerdings auch die Kompensation positiver Temperaturgänge möglich.

Claims

Erfindungsanspruch

1· Schaltungsanordnung zur Temperaturkompensation von nichtdispersiven Infrarot-Gasanalysatoren mit Hilfe eines temperaturabhangigen Netzwerkes, gekennzeichnet dadurch, daß ein temperaturabhängiger Widerstand (R₁-) wahlweise über den Schleifer (6) eines Schalters (S) mit den Anschlüssen (7» 8) parallel zu einem Einstellregler (R,) oder (Rq) liegt, wobei sich der Einstellregler (R,) in Reihe mit einem Festwiderstand (Rp) sowie einem Einstellregler (R^) und der .einstellregier (Rq) in Heihe mit einem Pestwiderstand (Rg) sowie einem Einstellregler (R^) befindet, die Widerstände (Rp) und (R/) mit den Anschlüssen (1) und (2) des Schalters (S) verbunden sind und der Anschluß (3) einer Brücke (Br) mit einem Widerstand (R.,) und der Anschluß (4) der Brücke (Br) mit dem Schleifer (5) des Schalters (S) verbunden ist.

2· Schaltungsanordnung nach Punkt 1 , gekennzeichnet dadurch,. daß sich da3 temperaturabhängige Netzwerk (R/jib ) in der Gegenkopplung einer iionstantstromquelle befindet die derart aufgebaut ist, daß die Basis eines transistors (T), in dessen Emitterzweig sich das Netzwerk (R/ffl ) und in dessen Kollektorzweig sich der 'Widerstand (R-]/) befindet, mit dem Schleifer des Einstellreglers (R-j 3) verbunden ist, der parallel zu den dioden (D₂; D-) liegt, welche in Reihe mit dem Widerstand (R-]2^ angeordnet sind und wobei der Zweig (D₂; D~; R-J₂) parallel zur Diode (D^) geschaltet ist, die sich in Serie mit dem Widerstand (R-J₁) befindet und die Bauelemente (D^; R- -) parallel zu dem Widerstand (R^q) des Spannungsteilers (Rq; R-jq) angeordnet sind.

Schaltungsanordnung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das temperaturabhängige Netzwerk (R^T¹ ) derart in der Gegenkopplung eines Verstärkers (V) angeordnet ist, daß der invertierende Eingang des Verstärkers (V) sowohl mit deai an LIasse liegenden Netzwerk (K^), als auch mit dem auf den Ausgang des Verstärkers (V) zurückgeführten Widerstand (ft-jc) verbunden ist.

Schaltungsanordnung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das temperaturabhängige Netzwerk (H^ ) derart in der Gegenkopplung des Verstärkers (V) angeordnet ist, daß der invertierende Eingang des Verstärkers (V) über den Widerstand (^5) ^an Uasse liegt und der invertierende Eingang des Verstärkers (V) über das temperaturabhängige Netzwerk (R ip ) mit dem Ausgang des Verstärkers (V) verbunden ist.

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