DE1222280B

DE1222280B - Anordnung zur Verhinderung der Fehlanzeige des zu registrierenden Mittelwertes einer umlaufenden Messgroesse

Info

Publication number: DE1222280B
Application number: DEF35869A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Hans-Peter Barthelt
Original assignee: VERSUCHSANSTALT fur LUFT und
Current assignee: VERSUCHSANSTALT fur LUFT und
Priority date: 1962-01-26
Filing date: 1962-01-26
Publication date: 1966-08-04

Description

Anordnung zur Verhinderung der Fehlanzeige des zu registrierenden Mittelwertes einer umlaufenden Meßgröße Die nachfolgend beschriebene Erfindung bezieht sich auf eine Meßeinrichtung zur Vermeidung von Mittelwertverfälschungen bei der Registrierung umlaufender Meßwerte, sofern sie mit Hilfe von Rundpotentiometern in elektrische Signale (Widerstandswertveränderung, Widerstandsverhältnisänderung oder Spannungsverhältnisänderung) umgewandelt werden sollen.
In der Regeltechnik sind Anordnungen bekannt, bei denen Regel- oder Stellgrößen dadurch erhalten werden, daß ein oder mehrere Widerstände relativ zu einem oder mehreren Schleifkontakten rotieren.
Diese Verfahren reichen jedoch nicht aus, um Mittelwertverfäischungen bei der Registrierung umlaufender Signale mit Sicherheit zu verhindern. Auch die in der Fernmeßtechnik gebräuchlichen Verfahren mit den bekannten Widerstandsgebern (z. B. Widerstandswalzen, Ringrohrgeber) sowie durch Verwendung von Kreuzspulmeßwerken, motorischen Gebern, Drehfeldgebern und anderen Meßwertumformern gekennzeichnete Verfahren erfüllen nicht den vorgegebenen Zweck.
Bei umlaufenden Meßwerten wie z. B. bei der Messung der Windrichtung bedient man sich im allgemeinen der einfachen Anordnung gemäß A b b. 1, wonach mit dem umlaufenden Windflügell (windrichtungsanzeigendes System) der Schleifer 2 eines Potentiometers 3 starr verbunden ist. Dieser Schleifer 2 umfährt die Schicht oder Wicklung eines Rundpotentiometers 3 und greift auf ihr ein Widerstandsverhältnis oder Spannungsverhältnis ab. Sofern über die Meßwertveränderung später mittels einfacher RC-Glieder4 gemittelt werden soll, tritt dabei die Schwierigkeit auf, daß an der Stoßstelle der Wicklung des Potentiometers 3 der elektrisch abgetastete Wert sich sprunghaft von einem Endwert, z. B. 3600, auf einen Anfangswert, z.B. 00, verändert (Ab b. 1).
Pendelt nun der Meßwert um diese Sprungstelle, so wird bei symmetrischen Amplituden um die Sprungstelle als Mittelwert nicht etwa 0° oder 3600 hinter dem RC-Glied 4 zur Registrierung zur Verfügung stehen, sondern - in dem speziellen Beispiel - wird der Mittelwert vielmehr um 1800 verfälscht wiedergegeben. Geschieht das Pendeln des Schleifers unsymmetrisch zur Sprungstelle, sind also die Verweilzeiten auf der einen Seite der Sprungstelle größer als auf der anderen, so geschieht eine Mittelwertverfälschung dergestalt, daß man überhaupt keine Aussagen mehr treffen kann über den tatsächlichen, in der Größenordnung von 3600 oder gegebenenfalls von 0° liegenden Mittelwert. Der am Kondensator des nachgeschalteten RC-Gliedes 4 sich einstellende mittlere Lagezustand ist dann völlig undefiniert, wenn über die Unsymmetrie - was in der Regel der Fall sein wird - keine zusätzlichen Aussagen gewonnen bzw. gemacht werden können. Es ist leicht einzusehen, daß sich bei einem Schwanken des Meßwertes beispielsweise zwischen 350 und 3600 als Mittelwert 3550 einstellt und registriert werden kann. Das gleiche trifft zu für eine Schwankung des Meßwertes zwischen 0° und 100. Hier stellt sich der Mittelwert gegebenenfalls exakt auf den Wert 50 ein. Bei einem Pendeln des Meßwertes zwischen 3550 und 50 wird jedoch als Mittelwert - also als mittlerer Ladezustand des Kondensators des mittelnden RC-Gliedes 4 - der Wert 1800 angegeben. Der Wert 3600 - identisch gleich 00 - kann aus den oben dargelegten Gründen nie erreicht werden. Hierin ist der grundsätzliche Mangel im Stand der Technik zu sehen.
Wird das sich schnell verändernde Signal mit einem Registriergerät registriert, dessen zeitliches Auflösungsvermögen höher ist, als es der schnellsten möglichen Meßwertveränderung entspricht, so tritt diese Schwierigkeit bei der Registrierung nicht auf.
Allerdings hat man es dann auch mit einer Registrierung von Momentanwerten zu tun. Die oben angeführte Schwierigkeit tritt nur dann auf, wenn das Registriergerät ein geringeres zeitliches Auflösungsvermögen besitzt, als es in Anbetracht der Schnelligkeit der Meßwertveränderung notwendig wäre, bzw. dann, wenn zusätzlich ein gemittelter Wert registriert werden soll, wobei dann dafür ein Registriergerät verwendet werden kann, dessen zeitliches Auflösungsvermögen nur in der Lage sein muß, den zeitlichen Änderungen des Mittelwertes ohne weiteres folgen zu können.
Im folgenden soll nun eine Anordnung beschrieben werden, die den Mangel der Verfälschung des Mittelwertes erfindungsgemäß vermeidet (A b b. 2), der immer dann entsteht, wenn der Schleifer eines Potentiometers - der Meßgrößenänderung folgend - die Sprungstelle der Potentiometerwicklung überstreicht.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Geberpotentiometer zwei galvanisch voneinander getrennte, mechanisch starr miteinander verbundene und um 1800 gegeneinander versetzte Schleifer enthält.
Die Anordnung besteht darin, daß zwischen dem umlaufenden zu messenden Signal und der Potentiometerachse 5 eine Untersetzung 6 dergestalt getroffen wird, daß bei einer Änderung des Signals um 360° die Potentiometerachse 5 nur um 1800 verstellt wird.
An der Potentiometerachse 5 sind zwei elektrisch Moneiriandër getrennte Schleifer 7 und 8 angebracht, die genau um 1800 gegeneinander versetzt sind. Die an die Potentiometerwicklung 9 angelegte Spannung möge z. B. 720 mV = der doppelten erforderlichen Meßspannung betragen. In der Nullstellung würde dann der eine Schleifer (z. B. 7) die Spannung 180 mV abgreifen und der andere Schleifer 8 die Spannung 540 mV. Die Differenz aus diesen beiden Spannungen entspricht 360 mV und entspricht den 360-Winkelgraden des zu erwartenden Signals. Jeder Schleifer liefert seine Spannung an ein eigenes RC-Glied 10 und 11. Den Kapazitäten dieser RC-Glieder ist z. B. jeweils eine entsprechend hochohmige Wicklung eines Umschaltrelais - in der Umschalteinrichtung 12 enthalten - parallel geschaltet. Die Umschaltrelais werden so ausgelegt, daß sie je nach mittlerem Ladezustand des zugehörigen Kondensators bei Werten kleiner als 180 mV oder größer als 540 mV auf das jeweils andere RC-Glied umschalten und dabei dieses mit dem nachgeschalteten Registriergerät verbinden (Umschalteinheit 12).
Wenn nunmehr das Signal sich um den Wert z. B.
540 mV (gleich 3600) ändert, z. B. zwischen 535 mV und 545 mV schwankt, so ergibt sich als Mittelwert (Ladezustand des zuständigen Kondensators) exakt der Mittelwert 540 mV entsprechend gleich 3600 Dieser Wert wird also auch registriert werden (13 = Registrierausgang), womit erfindungsgemäß sichergestellt ist, daß keine Verfälschungen im registrierten Mittelwert auftreten können. Das gleiche wiederholt sich sinngemäß beim Pendeln des Mittelwertes um den Wert 180 mV auf der Potentiometerwicklung9 entsprechend gleich 0° des umlaufenden Signals. Die Umschaltung von einem RC-Glied auf das andere erfolgt erst dann, wenn als Mittelwert im einen Falle der Wert 540 mV überschritten bzw. im anderen Falle der Wert 180 mV unterschritten wird.

Claims

Patentansprüche: 1. Meßeinrichtung zur Verhinderung der Fehlanzeige des zu registrierenden Mittelwertes einer umlaufenden Meßgröße mit einem Potentiometer als Widerstandsgeber, dessen Schleiferstellung in eine proportionale elektrische Größe umgeformt werden soll, dadurch gekennzeichnet, daß das Geberpotentiometer (9) zwei galvanisch voneinander getrennte, mechanisch starr miteinander verbundene und um 1800 gegeneinander versetzte Schleifer (7, 8) enthält.
2. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem.Registrierausgang (13) und dem jeweiligen Schleifer (7, 8) je ein RC-Glied (10, 11) zur Mittelwertbildung eingeschaltet- ist.
3. Meßeinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den Kondensator der RC-Glieder jeweils ein Umschaltrelais parallel geschaltet ist.
4. Meßeinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung erfolgt, wenn der Spannungsmittelwert entweder die obere Meßbereichsgrenze überschreitet oder die untere Meßbereichsgrenze unterschreitet.

In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschrift Nr. 658 123; A. Palm, »Elektrische Meßgeräte und Meßeinrichtungen« (1948), 3. Auflage.