DD240951A1

DD240951A1 - Schaltungsanordnung, insbesondere zur temperaturmessung

Info

Publication number: DD240951A1
Application number: DD28062485A
Authority: DD
Inventors: Werner Meschke
Original assignee: Fortschritt Veb K
Priority date: 1985-09-16
Filing date: 1985-09-16
Publication date: 1986-11-19

Abstract

Ziel ist es, mit geringstem technischen- und Materialaufwand, ohne Zwischenschaltung eines Messumformers, einen direkten Anschluss von Widerstandsthermometern ueber groessere Entfernungen an Anzeigegeraete zu ermoeglichen. Dazu wird das Widerstandsthermometer von einem Strom durchflossen, welcher keine Eigenerwaermung verursacht. Ein zweiter Strom durchfliesst einen Vergleichswiderstand, welcher den Wert des Widerstandsthermometers am Skalennullpunkt besitzt. Ueber beiden Widerstaenden ist eine Differenzspannung messbar, welche proportional der Widerstandsaenderung des Thermometers ist. Die Genauigkeit der Temperaturanzeige wird von der Konstanz der Stromquellen und dem Eingangswiderstand des Anzeigegeraetes bestimmt. Fig. 1

Description

diese damit nicht als Fehler in die Messung eingehen. Die Genauigkeit derTemperaturanzeige wird hierbei von der Konstanz der Stromquellen und dem Eingangswiderstand des Anzeigegerätes bestimmt, wobei ein großer Eingangswiderstand des Anzeigegerätes unbedingt notwendig ist. Eine derartige Schaltungsanordnung hat den Vorteil, daß die Temperatur mit einem auf den Meßbereich geeichten Anzeigegerät abgelesen werden kann. Der als Anzeigegerät wirkende Motorkompensator BMK 101 belastet die Meßschaltung im abgeglichenen Zustand nicht und führt somit zu keinem zusätzlichen Fehler.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: eine Schaltungsanordnung zur Temperaturmessung Fig.2: eine Dreieck-Stern-Transformationsschaltung

Ein temperaturabhängiger Widerstand RO in Form eines Meßfühlers PTIOOwird in Reihenschaltung angeordnet. Die Anschlußleitungen haben den Widerstandswert der Zuleitung R_L. Als Referenzwiderstand R₀ wird ein Präzisionswiderstand von 92,30hm mit extrem kleinem TK eingesetzt. Q₁ und Q₂ sind die beiden einstellbaren Konstantstromquellen mit ihren Innenwiderständen Ri₁ und Ri₂. Re stellt den Eingangswiderstand des Anzeigegerätes vom Typ BMK101 dar. Die Widerstände R_s dienen bei Bedarf zur Einstellung der Symmetrie der beiden Anschlußleitungen an den Punkten A und B. Da sie jedoch auch entfallen können, sollen sie als Bestandteil des Widerstandes der Anschlußleitung R_L nicht einzeln betrachtet werden. Die einstellbare Stromquelle Qi treibt einen eingeprägten Strom li durch den temperaturabhängigen Widerstand RO und zwei seiner Anschlußleitungen R_L, und die einstellbare Stromquelle Q₂ treibt einen betragsgleichen Strom I₂ durch zwei der Anschlußleitungen R_L und den Referenzwiderstand R₀. Befindet sich dertemperaturabhängige Meßfühler in einem Medium, dessen Temperatur am Skalennullpunkt liegt, dann gilt I₁ (R9 + 2R_L) = I₂ (Ro + 2R_L)

Ri₁ Ri₂

Daraus ist erkennbar, daß die Eingangsspannungen des Anzeigegerätes gleich Null ist.

Befindet sich dagegen der temperaturabhängige Meßfühler in einem Medium, dessen Temperatur zum Skalennullpunkt abweicht, so ergibt sich eine gemischte Schaltung von Widerständen, die als Ersatzschaltung eine Stern-Dreieck-Transformation annimmt, wobei

R₁ = Ro +'Rl

R₂ = Ra + Rl

R3 = Re ..

sein soll und damit

R '	R₁J 4	+ R_L>	Re
¹U	(Ro	-2R_L	+ R₀-
		+ R_L)	Re
	(ί*Λ	η 2 Rl	+ R₀
	+ R_L>	(Ro ⁺

f Re

+ Re
Ru

2 Rl⁺ R₀ ⁺

woraus mit I₁ = I₂ folgt

Rl + R₃' + R₁' + Ri₁ = R_L + R₃' + R2' + FJi₂

R₁' + Ri₁ = R₂' + Ri₂ Für die Eingangsspannung des Anzeigegerätes gilt

U_E = I₁ · R₁' - I₂ · R₂' = 1(R₁' - R₂')

) Re - (R₀ ⁺ Rl) ^re

2 Rl⁺ R₀ ⁺ ~ Da der Eingangswiderstand des Motorkomperators im abgeglichenen Zustand unendlich groß wird, gilt

u_E =

R_E- (R₀+ Rl> ^rE

2R_{L +} ^o Re

^⁺M ^RE

I

und damit U_E = (R9 - R₀) · I Und mit RO = R₀ + AR U_E = AR · I = f · (θ)

Der Betrag der Konstantströme I₁ = I₂ ist somit der Quotient des Endwertes des Anzeigegerätes vom Typ BMK101 und der Widerstandsdifferenz von Skalenwert zu Skalennullpunkt

; max

Claims

Patentanspruch:

Schaltungsanordnung, insbesondere zur Temperaturmessung, mit dem eine Fernübertragung ohne Meßumformer erfolgen kann, dadurch gekennzeichnet, daß ein Widerstandsmeßfühler (Rö) und zwei seiner Zuleitungswiderstände (R_L) in Reihe mit einer einstellbaren Konstantstromquelle (Qi) geschaltet sind und von einem definierten eingeprägten Strom (I₁) durchflossen werden und gleichzeitig ein dem Strom (I₁) betragsgleicher Strom (I₂) einer einstellbaren Konstantstromquelle (Q₂) einen in Reihe mit zwei Zuleitungswiderständen (RJ angeordneten Referenzwiderstand (R₀) durchfließt und zwischen beiden Konstantstromquellen (Q₁, Q₂) eine dem temperaturabhängigen Widerstand (Rö) des Meßfühlers proportionale Spannung meßbar ist.

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung insbesondere zur Temperaturmessung von im Wirkbereich variierender technisch-physikalischer Größen, speziell der Temperatur, mit hoher Genauigkeit in einem wählbaren Meßbereich.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Meßgeräte zur Temperaturmessung, wo Meßfühler oder Widerstandsthermometer elektrische Spannungen erfassen und die Meßergebnisse auf unterschiedlichste Weise anzeigen und verarbeiten, sind in verschiedenen Schaltungsanordnungen bekannt und bereits vorgeschlagen.

So ist in der DD-PS 151359 eine Schaltungsanordnung zur linearen Temperaturmessung bei Benutzung nichtlinearer Temperaturmeßfühler beschrieben, bei der ein Widerstandsmeßfühler durch eine konstante Stromquelle gespeist wird und durch eine zweite Stromquelle die Kompensation des Grundwertes erfolgt. Der bei Temperaturveränderung am Meßfühler entstehende Spannungswert wird durch einen Operationsverstärker verstärkt und einem Linearisierungsnetzwerk zugeführt. Dieses Netzwerk wird entsprechend der Funktion des Temperaturmeßfühlers so abgeglichen, daß an diesem eine der Temperatur linear folgende Spannung abgegriffen werden kann und durch ein Digitalvoltmeter direkt zur Anzeige kommt, Des weiteren ist aus der DE-PS 205524 ein Verfahren und Schaltungsanordnung, insbesondere zur Temperaturmessung, bekannt, mit der es ermöglicht werden soll, die Temperatur mit hoher Genauigkeit in einem großen Variationsbereich zu erfassen. Dazu werden von einem mikrorechnergesteuerten Schalter nacheinander im Mikrorechner drei Zählerstände erzeugt, denen allen gemeinsam ist, daß sie gleich Drift- und Offseteinflüsse des Verstärkers und der Komperatoren enthalten und in allen drei Zählerständen der Widerstandswert zweier Zuleitungswiderstände als gleicher Summand vorhanden ist. Der Strom einer Konstantstromquelle wird nacheinander durch eine Reihenschaltung, die aus mehreren Widerständen gebildet ist, geschickt. Dabei entstehen in einem Mikrorechner den Widerstandswerten proportionale Zählerstände, aus denen der Widerstandswert des nicht direkt zugänglichen temperaturabhängigen Widerstandes durch den Mikrorechner ermittelt. Über die Widerstands-Temperatur-Kennlinie wird die gesuchte Temperatur des temperaturabhängigen Widerstandes erhalten. Alle diese bekannten Verfahren und Schaltungsanordnungen haben die Nachteile, daß neben einem großen technischen Aufwand bis hin zu Mikrorechnern, der Widerstand der Anschlußleitungen des Widerstandsthermometers einen konstanten Wert besitzen muß, der wiederum nur mittels zusätzlichen Abgleichswiderständen erreicht wird und damit die gesamte Schaltung sehr materialintensiv ist. Außerdem wird dadurch der Einsatz eines in Meßortnähe montierten Meßumformers erforderlich. Schließlich ist die Genauigkeit der Temperaturanzeige wesentlich von der Konstanz des Zuleitungswiderstandes und dem Meßumformer abhängig.

Ziel der Erfindung

Die Erfindung hat das Ziel, eine Schaltungsanordnung, insbesondere zur Temperaturmessung, zu entwickeln, womit bei geringem technischen- und Materialeinsatz der Einsatz des Meßumformers am Meßort umgangen werden kann und ein direkter Anschluß von Widerstandsthermometern über größere Entfernungen an herkömmliche Anzeigegeräte möglich ist.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung, insbesondere zur Temperaturmessung, so aufzubauen, daß der Wert der Zuleitungswiderstände des Widerstandsthermometers nicht als Fehler in das Meßergebnis eingeht und somit eine Fernübertragung ohne Meßumformer erfolgen kann.

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, indem ein Widerstandsmeßfühler HQ und zwei seiner Zuleitungswiderstände R_L in Reihe mit einer einstellbaren Konstantstromquelle Q₁ geschaltet sind und von einem definierten eingeprägten Strom I₁ durchflossen werden und gleichzeitig ein dem Strom I₁ betragsgleicher Strom I₂ einer einstellbaren Konstantstromquelle Q₂ einen in Reihe mit zwei Zuleitungswiderständen R_L angeordneten Referenzwiderstand R₀ durchfließt und zwischen beiden Konstantstromquellen Q₁, Q₂ eine dem temperaturabhängigen Widerstand R9 des Meßfühlers proportionale Spannung meßbar ist. Diese meßbare Spannung ist der Widerstandsänderung des Widerstandsthermometers deshalb proportional, da sich die Spannungsabfälle über den Zuleitungswiderständen und dem Grundwert am Skalennullpunkt gegenseitig kompensieren und