DE102006036169B3 - Circuit for better synchronization suppression in galvanically directly coupled temperature amplifiers - Google Patents
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Abstract
Bei einer Schaltung zur besseren Gleichlaufunterdrückung bei galvanisch direkt gekoppelten Temperaturverstärkern, wobei ein Temperatursensor (1) über zwei Zuleitungen mit einem Differentialverstärker (5) mit hoher Verstärkung verbunden ist, soll über eine dritte Leitung (6) im Temperaturkabel von dem Temperatursensor (1) eine Erdschlaufenstörspannung, welche Gleichlaufprobleme im Differentialverstärker (5) verursacht, direkt an einen zweiten Differentialverstärker (10) weitergeleitet werden.In a circuit for better synchronization suppression in galvanically directly coupled temperature amplifiers, wherein a temperature sensor (1) via two leads to a differential amplifier (5) with high gain is connected via a third line (6) in the temperature cable from the temperature sensor (1) Erdschlaufenstörspannung, which causes synchronization problems in the differential amplifier (5) are forwarded directly to a second differential amplifier (10).
Description
Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur besseren Gleichlaufunterdrückung bei galvanisch direkt gekoppelten Temperaturverstärkern, wobei ein Temperatursensor über in einem Temperaturkabel angeordnete Zuleitungen mit einem Differentialverstärker mit hoher Verstärkung verbunden ist.The The invention relates to a circuit for better synchronization suppression galvanically directly coupled temperature amplifiers, with a temperature sensor over in a Temperature cable arranged supply lines with a differential amplifier with high gain connected is.
Stand der TechnikState of the art
Temperatursensoren
werden beispielsweise in Spritzgiessmaschinen zur Ermittlung der
Werkzeugtemperatur oder der Temperatur der Innenwand der Kavität benutzt.
Ein derartiger Temperatursensor wird beispielsweise in der
Ein Thermoelement besteht immer aus zwei Drähten unterschiedlicher Materialien, die ein Thermopaar bilden und an einem Ende miteinander verschweisst werden. Bei der Temperaturmessung muss ein zur Auswertung nachgeschalteter Thermospannungsverstärker verwendet werden, welcher eine sehr hohe Spannungsverstärkung benötigt und einen sehr kleinen Offset haben muss. Wenn sehr schnelle Temperaturänderungen erfasst werden müssen, muss der Temperatursensor galvanisch am Gehäuse des Messlings verbunden sein. In diesem Fall werden alle Störungen von diesem Messling direkt auf einen hochempfindlichen stark verstärkenden Differentialverstärker eingekoppelt, so das die Gleichlaufunterdrückung sehr oft nicht mehr reicht, um die Störungen vom Messignal fern halten zu können. Meistens handelt es sich dabei um Erdschlaufen, welche dadurch entstehen, dass mehrere Maschinenteile, die unterschiedlich geerdet sind, an der Messung der Temperatur beteiligt sind.One Thermocouple always consists of two wires of different materials, which form a thermocouple and welded together at one end become. For the temperature measurement must be a downstream for evaluation Thermal voltage amplifier can be used, which requires a very high voltage gain and have to have a very small offset. When very fast temperature changes must be recorded The temperature sensor must be galvanically connected to the housing of the brassware be. In this case, all disturbances of this Messling directly coupled to a high sensitivity, high gain differential amplifier, so that the synchronization suppression very often not enough to keep the interference away from the measurement signal to be able to. Most of these are earth loops, which are caused by that several machine parts that are grounded differently to involved in measuring the temperature.
Ferner
ist aus der
Die
Eine ähnliche
Einrichtung ist auch aus der
Aufgabetask
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltung zur Störspannungsunterdrückung zu entwerfen, die ohne weitere Modulatoren eine hohe Gleichlaufunterdrückung erzeugen kann, so dass die Messsignale bei galvanischer Kopplung ebenfalls nicht oder nur sehr wenig durch Erdschlaufenstörspannungen gestört werden.task The invention is to a circuit for noise suppression design, which produce a high synchronization suppression without further modulators can, so that the measurement signals with galvanic coupling also not or only very slightly disturbed by Erdschlaufenstörspannungen.
Lösung der AufgabeSolution of the task
Zur Lösung der Aufgabe führt, dass über eine dritte Leitung im Temperaturkabel von dem Temperatursensor eine Erdschlaufenstörspannung, welche Gleichlaufprobleme im Differentialverstärker verursacht, direkt an einen zweiten Differentialverstärker weitergeleitet wird.to solution the task leads that over a third line in the temperature cable from the temperature sensor a ground loop interference voltage, which causes synchronization problems in the differential amplifier, directly on a second differential amplifier is forwarded.
Die Idee besteht dabei darin, dass das Gleichlaufverhalten von Verstärkern besser wird, wenn die Verstärkung kleiner wird. Deshalb wird zur Realisierung der Aufgabenstellung die Signalverstärkung, welcher die Temperatursignale verstärkt, in mindestens zwei Teile getrennt. In dem hochverstärkenden Differentialverstärker erfolgt eine Addition der Störspannung auf die Betriebsspannung. Damit wird das Störsignal am Differentialeingang des Verstärkers automatisch zu 0 gemacht. In dem zweiten Differentialverstärker, der auch aus mehreren Stufen bestehen kann, wird nur eine kleine Verstärkung bewirkt, so dass das Gleichlaufverhalten wesentlich besser ist.The idea is that the tracking behavior of amplifiers improves when the Ver strengthening becomes smaller. Therefore, the signal amplification, which amplifies the temperature signals, separated into at least two parts to realize the task. In the high-gain differential amplifier, the disturbance voltage is added to the operating voltage. This automatically makes the noise signal at the differential input of the amplifier 0. In the second differential amplifier, which may also consist of several stages, only a small gain is effected, so that the synchronization behavior is much better.
Das Erdschlaufenstörsignal liegt somit elektrisch nicht am ersten hochverstärkenden Differentialverstärker an, um das schlechte Gleichlaufunterdrückungsverhalten dieses ersten Differentialverstärkers zu verbessern, sondern wird an den zweiten Differentialverstärker weitergeleitet, der infolge seiner niedrigen Verstärkung ein wesentlich besseres Gleichlaufunterdrückungsverhalten aufweist.The Erdschlaufenstörsignal is thus not electrically connected to the first high-gain differential amplifier, around the bad deceleration behavior of this first differential amplifier but is forwarded to the second differential amplifier, the one due to its low gain a much better Synchronization suppression behavior having.
Um die Addition der Störspannung auf die Betriebsspannung des Differentialverstärkers realisieren zu können, wird die Betriebsspannung des ersten Differentialverstärkers gegen die Betriebsspannung des zweiten Differentialverstärkers isoliert. Die isolierte Spannung wird dann z.B. mit drei Widerständen an die Spannung des zweiten Differentialverstärkers so angebunden, dass der gesamte erste Differentialverstärker bezüglich der Betriebsspannung mit der Störung mitschwimmt. Für die Anbindung der beiden Betriebsspannungen untereinander sind aber auch andere schaltungstechnische Kombinationen möglich. So ist durchaus denkbar, dass der erste Verstärker nur durch Widerstände mit der Betriebsspannung des zweiten Verstärkers verbunden ist. Grosse Kondensatoren könnten dann die Betriebsspannung konstant halten, wenn der erste Verstärker schwimmt. Der Widerstand könnte in diesem Fall auch eine Spule sein. Wesentlich für die Neuerung ist nur die Idee, dass der erste Differentialverstärker mit der Störung mitschwimmt.Around the addition of the interference voltage to be able to realize the operating voltage of the differential amplifier, is the operating voltage of the first differential amplifier against the operating voltage of the second differential amplifier isolated. The isolated voltage is then e.g. with three resistors on the voltage of the second differential amplifier so tied up that the entire first differential amplifier in terms of the operating voltage with the fault swims. For the connection of the two operating voltages with each other but are Other circuit combinations possible. So it is quite possible that the first amplifier only by resistance is connected to the operating voltage of the second amplifier. Size Capacitors could then keep the operating voltage constant when the first amplifier is floating. The resistance could in this case also be a coil. Essential for the innovation is just the idea that the first differential amplifier with the disorder swims.
Wie dieses Schwimmen der Betriebspannung erreicht wird, ist für die Verbesserung der Eigenschaften des Systems unerheblich. Der Neuheitsgrad dieser Erfindung besteht darin, das ohne zusätzliche Modulatoren ein quasiisolierender Aufbau sehr kostengünstig aufgebaut werden kann, bei dem keine Alterungserscheinungen des Modulators das Messergebnis verschlechtern.As This floating of the operating voltage is achieved is for the improvement the characteristics of the system irrelevant. The novelty of this Invention is a quasi-isolating without additional modulators Construction very cost-effective can be constructed, in which no aging of the Modulators worsen the measurement result.
Figurenbeschreibungfigure description
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt inpreferred embodiments The invention will become apparent from the following description and based on the drawing; this shows in
In
den
Vom
Temperatursensor
Der
Differentialverstärker
Die
Funktionsweise der vorliegenden Erfindung ist Folgende:
Da
es sich bei dem ersten Differentialverstärker
Since it is the first differential amplifier
Durch
Addition der Störspannung
Istör wegen
Erdschlaufenstrom auf die Betriebsspannung UB1 am Differentialeingang
des ersten Differentialverstärkers
Für die Anbindung
der beiden Betriebsspannungen UB1 und UB2 untereinander sind aber
auch andere schaltungstechnische Kombinationen möglich. So ist durchaus denkbar,
dass der erste Differentialverstärker
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