DE1171519B - Schaltungsanordnung zur Umformung einer Widerstandsaenderung in einen proportionalen Gleichstrom - Google Patents

Description

• Schaltungsanordnung zur Umformung einer Widerstandsänderung in einen proportionalen Gleichstrom Bei der Messung und Regelung nichtelektrischer Größen wird vielfach die Aufgabe gestellt, eine Widerstandsänderung in einen Gleichstrom umzuformen. Beispiele hierfür sind die Temperaturmessung mit Hilfe von Widerstandsthermometern, die Messung mechanischer Größen mittels Dehnungsmeßstreifen, die Messung der Kraft unter Verwendung von Kohledruckgebern und die Feuchtigkeitsmessung unter Benutzung eines Widerstandes als Ersatzmeßgröße. Nach Möglichkeit soll bei der Umformung ein eingeprägter Gleichstrom erzeugt werden, der für eine Fernübertragung brauchbar ist.
• Es ist bereits eine Meßanordnung bekanntgeworden, bei welcher der sich ändernde Widerstand im Meßstromkreis eines Kompensators liegt. Bei Verwendung eines normalen Gleichstrommeßwerkes im Kompensator wird der Ausgangsgleichstrom von den Schwankungen der Netzspannung fehlerhaft beeinflußt. Eine spannungsunabhängige Anzeige wurde zwar durch Anwendung eines Kreuzspulmeßwerkes im Kompensatorausgangskreis erzielt. Mit einer solchen Anordnung können jedoch normale Drehspulmeßwerke von Meß- und Regelgeräten nicht betrieben werden. Die beschriebene Meßanordnung ist also nur in den Sonderfällen brauchbar, in denen die nachgeschalteten Meß- und Regelgeräte mit Kreuz-oder T-Spulmeßwerken ausgerüstet sind.
• Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Umformung einer Widerstands änderung in einen proportionalen Gleichstrom, bestehend aus einer Wheatstoneschen Brücke mit dem sich ändernden Widerstand in einem Brückenzweig und einem selbstabgleichenden Kompensator, dessen Drehspulgalvanometer vom Brückendiagonalstrom durchflossen wird.
• Gemäß der Erfindung ist ein vom Ausgangsstrom des Kompensators durchflossenes Verstellglied vorgesehen, das einen in einem anderen Brückenzweig als der sich ändernde Widerstand liegenden Widerstand so lange verstellt, bis der Kompensatorausgangsstrom der Änderung des Meßwiderstandes proportional ist.
• Durch die Verwendung eines Brückenabgleichwiderstandes, der in einem anderen Brückenzweig liegt als der Meßwiderstand, erzielt man in vorteilhafter Weise in jedem Falle einen echten Nullabgleich der Brücke, der sich unabhängig von Schwankungen der Speisespannung vollzieht. Zur Verstellung des Brückenabgleichwiderstandes wird der Kompensatorausgangsstrom benutzt, der als eingeprägter Gleichstrom für Fernmeßzwecke gut geeignet ist. Die Proportionalität zwischen der Anderung des Meßwiderstandes und dem Ausgangsgleichstrom ist unabhängig von Schwankungen der Speisespannungsquelle gegeben. Zu beachten ist, daß diese Spannungsunabhängigkeit nicht - wie bei bekannten Meßanordnungen - durch Verwendung von Kreuzspulmeßwerken erkauft werden muß.
• Die Erfindung wird an zwei Ausführungsbeispielen gemäß F i g. 1 und 2 der Zeichnung erläutert.
• Gemäß F i g. 1 besteht die Wheatstonesche Brücke aus den Widerständen R1,R2, R3 und dem Meßwiderstand Rrn. Die Brücke wird von einem Netztransformator T gespeist, dessen Sekundärspannung in der Doppelweggleichrichteranordnung G gleichgerichtet wird. Die Diagonalspannung der Brücke beaufschlagt das Drehspulinstrument D des Schwenkspulkompensators S. Die von der Schwenkspule abgegriffene und nach Verstärkung gleichgerichtete Spannung liefert den Ausgangsgleichstrom I des Kompensators, der ein Verstellglied V und eine Meß- oder Regeleinrichtung M durchfließt. Dieses Verstellglied kann entweder als Drehspulinstrument mit ausreichendem Drehmoment oder als Verstellmotor ausgebildet sein.
• Das Verstellglied betätigt den Schleifer des Brückenwiderstandes R, so daß der abgegriffene Teilwiderstand R3, verändert wird.
• Die Arbeitsweise der Einrichtung ist folgende: Wenn sich der Meßwiderstand Rm um den Betrag AR ändert, ändert sich auch der im Diagonalzweig der Brücke fließende Strom. Das Drehspulinstrument D des Schwenkspulkompensators schlägt aus und verstellt die Schwenkspule. Da nunmehr in der Schwenkspule eine geänderte Spannung induziert wird, ändert sich auch der Ausgangsstrom I des Schwenkspulkompensators. t Über das Verstellglied wird der abgegriffene Teilwiderstand R3' so lange verändert, bis bolgende Bedingung gilt: R3, = AR.
• R1 Da einerseits das Verhältnis R2 konstant ist und R da andererseits der Teilwiderstand R3' dem Strom 1 proportional gemacht werden kann, ergibt sich die gewünschte Linearität zwischen dR und I. Wie man aus der obenerwähnten Gleichung erkennen kann, geht die Speisespannung der Brücke nicht in die Messung ein. Der Aufwand für die Spannungsversorgung der Brücke kann daher sehr klein gehalten werden, weil eine Konstantspannungsquelle nicht erforderlich ist.
• Bei der beschriebenen Schaltung kann es als nachteilig angesehen werden, daß der Widerstand des Schleifers in die Messung eingeht. In F i g. 2 ist daher eine Schaltung wiedergegeben, die gegenüber der Schaltung nach Fig. 1 so abgeändert ist, daß der Schleifenviderstand keinen Fehler verursacht. Der Nachstellwiderstand R liegt abweichend von F i g. 1 zwischen den Widerständen R2 und R3 der Brücke.
• Der Schleiferabgriff führt zur einen Klemme des Kompensatorinstrumentes D. Bei der Schaltung gemäß F i g. 2 ist es zur Erzielung der Proportionalität zwischen der Änderung A R des Meßwiderstandes und dem Ausgangsstrom I des Kompensators erforderlich, daß der Widerstand R sehr viel kleiner gewählt wird als der Widerstand R2.
• Wenn die beschriebenen Schaltungen zur Temperaturmessung benutzt werden, ergeben sich folgende Empfindlichkeiten: Bei Verwendung der üblichen Widerstandsthermometer, die bis etwa 10 mA belastbar sind, kann man bei Platinthermometern einen kleinsten Meßbereich von etwa 0 bis 50 e, bei Nickelthermometern von O bis 3,50 C erreichen. Innerhalb dieser Temperaturbereiche ändert sich dann der eingeprägte Ausgangsstrom I des Kompensators zwischen 0 und 5 mA. Am Anzeige- oder Registrierinstrument sind bei entsprechend großer Skala noch Temperaturänderungen von 1/1000 C bequem ablesbar.

Claims (3)

1. Patentansprüche: 1. Schaltungsanordnung zur Umformung einer Widerstandsänderung in einen proportionalen Gleichstrom, bestehend aus einerWheatstoneschen Brücke mit dem sich ändernden Widerstand in einem Brückenzweig und einem selbstabgleichenden Kompensator, dessen Drehspulgalvanometer vom Brückendiagonalstrom durchflossen wird, gekennzeichnet durch ein vom Ausgangsstrom (1) des Kompensators durchflossenes Verstellglied (V), das einen in einem anderen Brückenzweig als der sich ändernde Widerstand (Rm) liegenden Widerstand (R) so lange verstellt; bis der Kompensatorenausgangsstrom (I) der Anderung des Meßwiderstandes (A R) proportional ist.
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Speisung der Brückenschaltung ein Netztransformator mit nachgeschaltetem Doppelweggleichrichter dient.
3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Meßwiderstand (Rm) diagonal gegenüberliegende Brückenwiderstand (R2) sehr viel größer als der vom Verstellglied (V) betätigte Abgleichwiderstand (R) ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Zeitschrift: »ATM« I 912-3.

   K r ö n er t, »Handbuch der techn. Betriebskontrollen III«, Physikalische Meßmethoden, 2. Auflage, 1951, S. 183.