DD272016A3 - Schaltungsanordnung zur erzeugung eines pruefsignals - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines Pruefsignals in elektronischen Auswerteschaltungen fuer Widerstandsmessbruecken bei elektromechanischen Waagen. Das Anliegen der Erfindung besteht darin, mit einer geringen Zahl von Bauelementen, insbesondere Praezisionswiderstaenden, ein analoges Pruefsignal zu erzeugen, welches vom Innenwiderstand der Messbruecke unabhaengig ist und eine hohe Stabilitaet aufweist. Dies wird dadurch erreicht, dass eine einstellbare Stromquelle an einen mit den verstaerkungsbestimmenden Widerstaenden des Differenzverstaerkers verbundenen Operationsverstaerker-Eingang anschaltbar ist, wobei der Strom so gewaehlt ist, dass Pruefsignal und maximales Messsignal der Messbruecke gleich gross sind.

Description

Stromquelle enthält und daß zur Erzeugung des Prüfsignals die Stromquelle an einen mit den verstärkungsbestimmenden Widerständen verbundenen Operationsverstärker-Eingang anschaltbar ist, wobei die Stromquelle so einstellbar ist, daß das sich ergebende Prüfsignal dem bei Belastung der Waage mit Höchstlast erzeugten Meßsignal entspricht. In einer weiteren vorteilhaften Ausführung wird der dem Differenzverstärker nachgeschaltete A/D-Wandler hei Betätigung des Prüfsignals auf eine feste Auflösung umgeschaltet.

Weiterhin besteht die Stromquelle aus einem multiplizierenden D/A-Wandlor, einem Operationsverstärker und von diesem über einen Widerstand angesteuerten Feldeffekttransistor, wobei die Stromquelle durch Anlegen des Gate-Anschlusses des Feldeffekttransistors an ein entsprechendes Bezugspovential ausschaltbar ist.

Die Funktion der erfindungsgemäßen Schaltung besteht darin, daß durch Einspeisen eines Stromes in die im Differenzverstärker enthaltenen verstärkungsbestimmeti'Jen Widerstände eine gezielte Verstimmung erreicht wird. Das entstehende Aasgangssignal bewiri.t eino Änderung der Masseanzeige. Die Größe des Stromes wird so eingestellt, daß die bei unbelasteter Waage durch Aktivierung des Prüfsignals entstehende Masseanzeige der Höchstlast der Waage entspricht. Diese Höchstlast ist je nach verwendeter Waage unterschiedlich. Wenn aber gleichzeitig mit Betätigung der Prüfzahl die Auflösung des A/D-Wandlers auf einen festen Wert umgeschaltet wird, erhält man unabhängig von der Höchstlast der Waage an allen Auswerteschaltungen eine konstante Prüfzahlanzeige. Das Ein- und Ausschalten der Stromquelle wird dadurch bewirkt, daß der in der Stromquelle enthaltene Feldeffekttransistor entweder durch den ansteuernden Operationsverstärker als Stromquelle arbeitet oder aber durch Anlegen des Gate-Anschlusses an ein Bezugspotential gesperrt wird. Dadurch ist ein zusätzlicher Stromschalter nicht erforderlich.

Ausführungsbeispiel

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung wird an einem Beispiel und anhand einer Zeichnung näher erläutert.

Die Widerstandsmeßbrücke 1 ist mit einem Speiseteil 2 verbunden. Die Ausgangsspannung der Widerstandsmeßbrücke 1 ist auf einen Differenzverstärker, bestehend aus den Operationsverstärkern 3 bis 5 und den Widerständen R1 bis R7, geführt, demein A'D-Wandler 6 nachgeschaltet ist. Das Speiseteil 2 ist ebenfalls mit einem Referenz-Eingang eines D/A-Wandlers 7 verbunden.

An den Steuereingängnn 11 bis I η ist die Ausgangsspannung des D/A-Wandlers 7 einstellbar. Diese dient als Eingangsgröße für die nachgeschaltete Stromquelle, bestehend aus einem Operationsverstärker 8, einem Feldeffekttransistor 9 und den

Widerständen R8 und R9. Ein Schalter S1 liegt zwischen dem Gate-Anschluß des Feldeffekttransistors und Misünpotential. Der Ausgang der Stromquelle führt auf den mit den Widerständen R3 und R4 verbundenen invertiorenden Eingang des

Operationsverstärkers 3.

3er Schalter S1 ist im Normalbetrieb der Waage geschlossen. Dadurch sperrt der Feldeffekttransistor 9, und die Stromquelle ist ausgeschaltet. Wenn bei unbelasteter Waage der Schalter S1 geöffnet wird, erzeugt die Stromquelle einen Strom, welcher durch die Ausgangsspannung des D/A-Wandlers 7 und dem Widerstand R8 bestimmt ist. Dieser Strom fließt in den Verbinungspunkt von R3 und R4 und bewirkt eine Erhöhung der Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 5 und damit ur.r Anzeige. Die mit Betätigung des Schakers S1 erfolgte Umschaltung von Anzeigeauflösung und Ziffernschritt auf einen festen Wert bewirkt, daß die analoge Prüfzahl bei entsprechender Erstellung des D/A-Wandlers 7 bei allen Waagen, unabhängig von deren Höchstlast, einen konstanten Wert aufweist. Zweckmaßigerweise wird die konstante Anzeigeauflösung der Prüfzahl mindestens gleirli der in der Praxis vorkommenden höchsten Anzeigea'if.i-sung der Waage und der Ziffernschritt 1 gewählt.

Die Auflösu· j Jes D/A-Wandlers 7 und ein eventuell βι forderlicher Feinabgleich über Potentiometer werden den Anforderungen an die Eirv.:e!lbarkeit der Prüfzahl angepaßt. Da die Referenzspannungen von D/A-Wandler 7 und A/D-Wandler 6 mit dem

Speiseteil verbunden sind, haben Schwankungen der Speisespannung keinen Einfluß auf die Genauigkeit der angezeigten

Prüfzahl.

Aus der Zeichnung ist ersichtlich, daß der Innenwiderstand der Widerstandsmoßbrücke 1 keinen Einfluß auf den Wert der

Prüfzahl besitzt. Der Ausgang der Widerstandsmeßbrücke 1 ist direkt mit dem Eingang des Differenzverstärkers gekoppelt. Auf diese Weise werden Fehler, die durch Umschaltung der Verstärkereingänge entstehen können, vermieden.

Wegen der hohen Stabilität des D/A-Wandlers 7 wird die Genauigkeit des von der Stromquelle erzeugten Stromes im

wesentlichen vom Widerstand R8 bestimmt. Daraus ist zu ersehen, daß statt der mit üblichen Verfahren realisierten

Prüfsignalerzeugung bei der erfindungsgemäßen Lösung nur ein Präzisionswiderstand erforderlich ist. Anstelle des in der

Zeichnung dargestellten Instrumentationsverstärkers können auch andere modifizierte Differenzverstärker verwendet werden.

Claims (3)

1. Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines Prüfsignals in elektronischen Auswerteschaltungen für Widerstandsmeßbrücken in elektromechanischen Waagen, enthaltend einen Differenzverstärker mit Operationsverstärkern, dessen Verstärkung durch zwei oder mehrere Widerstände bestimmt ist und dessen Ausgangsspannung einem A/D-Wandler zuführbar ist, sowie eine einstellbare Stromquelle, deren Größe der Speisespannung der Meßbrücke proportional ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromquelle an einen mit den verstärkungsbestimmenden Widerständen verbundener Oporationsverstärker-Ei;.cjann anschaltbar ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit Betätigung des Prüfsignals gleichzeitig die Auflösung des A/D-Wandlers sowie der Ziffernschritt in der Anzeige auf einen festen Wert umschaltbar sind.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, bei der die Stromquelle in an sich bekannter Weise einen multiplizierenden D/A-Wandler, Operationsverstärker und von diesem über einen Widerstand angesteuerten Feldeffekttransistor enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromquelle durch Anlegen des Gate-Anschlusses des Feldeffekttransistors an ein entsprechendes Bezugspotential ausschaltbar ist.

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Schal'ungsanordnung zur Erzeugung eines Prüfsignals in elektronischen Auswerteschaltungen für Widerstandsmeßbrücken in elektromechanischen Waagen.

Charakteristik des bekannten Standes dor Technik

Zur Überprüfung der Genauigkeit von Auswerteschaltungen für elektromechanische Waagen ist es üblich, durch Erzeugen ei. a; analcgen Prüfsignals eine bestimmte Änderung der Massewertanzeige zu erreichen. An die Einstellbarkeit, Temperatur- und Langzeitkonstanz dieses Prüfsignals werden hohe Anforderungen gestellt.

Zur Realisierung dieses Prüfsignals sind mehrere Schaltungs*.nordn;jnpen begannt. So !st es üblich, durch Parallelschalten eines Widerstandes zu einem Zweig der Meßbrücke eine gezielte Brückenverstimmung zu erreichen. Die gleiche Wirkung wird, wie in der DE-OS 2841839 beschrieben, durch Parallelschalten einer zusätzlichen Brückenschaltung zur Meßbrücke ei.e^ht. Beide Lösungen haben den Nachteil, daß der Wert des Prüfwiderstandes beziehungsweise der zur Prüfung benutzten Brückenschaltung für die Erzeugung eines vorgegebenen Prüfsignals vom Innenwiderstand der benutzten Meßbrücke abhängig ist. Da bei elektromechanischen Waagen bis zu 8 Wägezellen unterschiedlicher Innenwiderstände parallelgeschaltet sind, variiert der sich ergebende Innenwiderstand der Meßbrücko in einem weiten Bereich. Im gleichem Maße müssen die zur Erzeugung des Prüfsignals verwendeten Widerstände diesem Innenwiderstand angepaßt werden. Um eine feinfühlige Einstellbarkeit des Prüfsignals zu sichern, ist deshalb eine Vielzahl fein abgestufter Widerstände beziehungsweise Potentiometer hoher Genauigkeit erforderlich. Der Fehler dieses Prüfsignals wird außerdem durch temperaturabhängige Zuleitungswiderstände zur Meßbrücke sowie Durchlaßwiderstände der verwendeten elektronischen Schalter vergrößert. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Eingänge des verwendeten Verstärkers zur Korrektur des Nullp'jnktfehlers auf Massepotential zu legen, während der Messung an d>e Meßbrücke anzuschalten und zur Erzeugung eines Prüfsignals an eine aus der Brückenspeisespannung über Spannungsteiler abgeleitete F'üfspannung zu schalten. Diese Schaltung erfordert eine größere Zahl elektronischer Schalter, deren Sperrströme und Fehlerspannungen den empfindlichen Verstärkereingang nachteilig beeinflussen können. Außerdem treten beim Umschalten des Verstärkers durch das unterschiedliche Gleichtaktpotential an den Verstärkereingängen statische und dynamische Fehlor am Verstärkerausgang auf, wodurch der angezeigte Meßwert unkontrollierbar beeinflußt werden kann.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, den bei den bekannten technischen Lösungen erforderlichen Aufwand an Bauelementen zur Erzeugung eines Prüfsignal? in elektronischen Auswerteschaltungen für Widerstandsmeßbrücken zu verringern.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines Prüfsignals in Auswerteschaltungen für Widerstandsmeßbrücken in elektromechanischen Waagen zu schaffen, die durch eine geringe Anzahl von Bauelementen, insbesondere Präzisionswiderstände, sowie hohe Stabilität und Genauigkeit gekennzeichnet ist. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Auswerteschaltung einen Differenzverstärker mit Operationsverstärkern, dessen Verstärkung durch zwei oder mehrere Widerstände bestimmt ist, sowie eine einstellbare