DE1261583B - Vorrichtung zur linearen Anzeige der von einem Messgeraet, insbesondere Hoehenmessgeraet, gelieferten Ausgangsgroesse - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

Nummer:

Aktenzeichen:

Anmeldetag:

G05b

^G05f

Deutsche Kl.: 21c-46/511

Neues

If ff4 n?

1261583 -^iHf'^s B61481VIIIb/21c 1. März 1961

Auslegetag: 22. Februar 1968

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur linearen Anzeige der von einem Meßgerät, insbesondere Höhenmeßgerät, gelieferten Ausgangsgröße, die in einem nichtlinearen Zusammenhang mit der Meßgröße steht, bei der die elektrisch abgebildete Meßgröße über eine einen Verstärker aufweisende Reglereinheit einem Stellmotor zugeführt wird, der das Anzeigegerät antreibt und über eine mechanische Rückführung den Proportionalitätsfaktor der Reglereinheit mittels eines veränderbaren Widerstands derart beeinflußt, daß die Nichtlinearität des Meßgeräts ausgeglichen wird, und bei der zur Stabilisierung der Anzeige die Ausgangsspannung eines von dem Stellmotor angetriebenen Tachometergenerators rückgeführt ist, deren Größe gleichfalls durch eine mechanische Rückführung des Stellmotors veränderbar ist.

Bekanntlich werden zur Höhenmessung barometrische Meßdosen verwendet, die den Luftdruck messen, so daß infolge der nichtlinearen, insbesondere logarithmischen Veränderung des gemessenen Luftdruckes in Abhängigkeit von der Höhe der Proportionalitätsfaktoren zwischen der Ausgangsgröße

einer von der Meßdose betätigten Meßvorrichtung 2

und der zu messenden Höhe nicht linear ist. Die

Luftdruckveränderung und damit die Größe des 25 fahrens mit einer Kompensationsschaltung. Dabei Ausgangssignals sind, bezogen auf gleiche Höhen- bewirkt die Meßgröße Änderungen der Impedanz änderungen, in großen Höhen bedeutend geringer als
bei niedrigen Höhen. Es ist jedoch wünschenswert,

Vorrichtung zur linearen Anzeige der von einem Meßgerät, insbesondere Höhenmeßgerät, gelieferten Ausgangsgröße

Anmelder:

The Bendix Corporation,

Detroit, Mich. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. H. Negendank, Patentanwalt, 2000 Hamburg 36, Neuer Wall 41

Als Erfinder benannt:
Edward Alonzo Chilton,
Jersey City, N. J. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 2. März 1960 (12 297)

das von dem Stellmotor angetriebene Anzeigegerät

sation der Anzeige dadurch vorzunehmen, daß proportional zur Drehzahl des Stellmotors eine Dämp-

einer Brückenschaltung, deren Ausgangsspannung im Kompensationskreis mit einer einem Potentiometer entnommenen bekannten Spannung verglichen

linear eichen zu können. 30 wird. Die algebraische Summe der beiden Spannun-

Andererseits ist es wünschenswert, durch eine ge- gen wird über einen Verstärker einem Stellmotor zuschwindigkeitsabhängige Rückführung eine Stabili- geführt, der über eine Rückführung den Schiebekontakt des Potentiometers so lange verstellt, bis die von der Brückenschaltung entnommene .Meßspannung

fung der Vorrichtung bewirkt wird. Diese Dämpfung 35 gleich der vom Potentiometer gelieferten Spannung soll ebenfalls über den gesamten Meßbereich der ist. Dann ist die Kompensationssehaltung abgeglichen Vorrichtung konstant sein. Bei der Höhenanzeigevorrichtung, bei der jedoch die elektrische Ausgangsgröße in einem hyperbolischen Zusammenhang mit
der Meßgröße steht, ist die Dämpfung bei der An- 40
zeige großer Höhen beträchtlich größer als bei der
Anzeige geringer Höhen.

Eine Vorrichtung, bei der eine nichtlinear von einer Meßgröße abhängige Ausgangsgröße in einem

Meßgrößenwandler so umgewandelt wird, daß man 45 geschaltet ist, dessen Schiebekontakt gemeinsam mit eine lineare Anzeige erhält, und bei der auch die dem Schiebekontakt des Potentiometers in der Korn-Dämpfung des Systems im gesamten Meßbereich sta- pensationsschaltung angetrieben ist.
bilisiert bzw. konstant gehalten wird, ist bekannt Die Erfindung geht von der genannten bekannten

(deutsche__Auslegeschrift 1 007 510). Insbesondere Schaltung aus. Die der Erfindung zugrunde liegende handelt es sich dabei dort um die lineare Anzeige 50 Aufgabe besteht dabei darin, die Linearisierung einer durch ein Rohr strömenden Flüssigkeitsmenge. des Meßgerätes in einfacherer Weise dadurch zu er-Die bekannte Vorrichtung bedient sich des Nullver- reichen, daß sowohl der Proportionalitätsfaktor der

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und das Eingangssignal des Verstärkers gleich Null. Die Lage des Schiebekontaktes des Potentiometers ergibt somit eine lineare Anzeige.

Bei der bekannten Vorrichtung wird die konstante Dämpfung dadurch vermittelt, daß von dem Stellmotor ein Tachometergenerator angetrieben wird, der eine auf den Verstärker rückwirkende Spannung liefert, wobei ein weiteres Potentiometer zwischen-

Reglereinheit als auch die geschwindigkeitsabhängige Dämpfung über einen gemeinsamen veränderbaren Widerstand einstellbar sind.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Vorrichtung der eingangs geschilderten Art dadurch gelöst, daß der veränderbare Widerstand im Stromgegenkopplungspfad des Verstärkers angeordnet ist und daß dem veränderbaren Widerstand die Ausgangsspannung des Tachometergenerators über einen Festwiderstand aufgeschaltet ist. In vorteilhafter Weise wird somit der Ausgleich der Nichtlinearität durch entsprechende Änderung des Verstärkungsfaktors des ohnehin erforderlichen Verstärkers der Reglereinheit vorgenommen. Die Lösung nach der Erfindung erweist sich insofern als vorteilhaft, als beim Einstellen des veränderbaren Widerstandes über die mechanische Rückführung des Stellmotors gleichzeitig die Dämpfung konstant gehalten wird. Von der mechanischen Rückführung braucht also nur ein einziger Widerstand angetrieben zu werden. Dies trifft auch für den Fall zu, daß gemäß einer Weiterbildung der Erfindung die Ausgangsspannung eines weiteren Verstärkers der Reglereinheit zusätzlich auf den Eingang des ersten Verstärkers rückgeführt wird.

In zweckmäßiger Ausgestaltung kann die Verstärkerstufe mit dem veränderbaren Widerstand im Gegenkopplungspfad entweder einen Transistor in Emitterschaltung aufweisen, bei dem der veränderbare Widerstand in der Emitterzuleitung, oder eine Elektronenröhre, bei der der veränderbare Widerstand in der Kathodenzuleitung angeordnet ist.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert.

F i g. 1 und 2 sind ein Schaltschema der erfindungsgemäßen Vorrichtung, einmal mit einem Transistor als Vorverstärkerstufe und zum andernmal mit einer Röhre als Vorverstärkerstufe; F i g. 3 zeigt den hyperbolischen Zusammenhang den veränderbaren Widerstand 30 zur Einstellung des Verstärkungsfaktors an Erde 34 gelegt. Der Kollektor 28 liegt über der Primärwicklung des Transformators 38 an einer Gleichspannung. An der Sekundärwicklung des Transformators 38 liegt ein weiterer Verstärker 53, dessen Ausgang die Steuerwicklung eines zweiphasigen Stellmotors 59 speist, dessen zweite Phase mit Wechselstrom erregt wird. Der Motor 59 treibt über ein Untersetzungsgetriebe 65 die Ausgangswelle 67 und damit den Zeiger 69 einer Anzeigevorrichtung an. Ferner ist die Welle 67 über ein Rückführgestänge 73 mit dem Transformatorkern. 117 des Meßgeräts 10 verbunden, um den Kern 117 in Richtung der Mittelstellung gegenüber dem Flügel 111 zurückzustellen.

Zur Bildung einer geschwindigkeitsabhängigen Rückführung zur Dämpfung wird von dem Stellmotor 59 der Tachometergenerator 77 angetrieben, dessen eine Wicklung mit Wechselstrom gespeist ao wird und dessen andere Wicklung 83 eine zur Drehzahl des Stellmotors 59 proportionale Ausgangsspannung liefert, die über den Widerstand 89 an den Emitter 26 des Transistors 24 gelegt ist. Dieses Rückführsignal steigt mit höherer Drehzahl des Stellmotors 59 und wird gegenüber der Phasenlage der Spannung an der Basis 22 mit einer solchen Phasenlage auf den Emitter 26 übertragen,. daß der Verstärkungsfaktor des Transistors und damit die Drehzahl des Stellmotors 59 verringert wird.

Bei der Erfindung ist nun zum Ausgleich der Nichtlinarität der Ausgangsgröße der veränderbare Widerstand 30 zwischen dem Emitter 26 und Erde 34 geschaltet. Der Schiebekontakt 32 des veränderbaren Widerstandes wird über das Gestänge 95 von der Welle 67 derart betätigt, daß der abgegriffene Widerstand abnimmt, wenn die Anzeige größerer Höhen erfolgt. Dadurch wird zweierlei erreicht.

Einerseits wird dadurch die Verstärkung der Vorverstärkerstufe eingestellt. Bei einer Verringe-

zwischen Meß-und Ausgangsgröße bei einem Höhen- 40 rung des Widerstandes 30 wird nämlich die Strommeßgerät, gegenkopplung des Transistors 24 vermindert und sind die Höhenwerte in Kilometer auf

In F i g. 3 sind die Höhenwerte in der Ordinate und die von dem Höhenmeßgerät gelieferte elektrische Ausgangsgröße auf der Abszisse dargestellt.

In F i g. 2 besteht das Meßgerät 10 bekannter Bauweise (deutsche Patentschrift 662282) aus einer barometrischen Meßdose 105, die über ein Koppelglied 109 mit einem bogenförmigen magnetischen der Verstärkungsfaktor erhöht. Damit wächst auch der Proportionalitätsfaktor zwischen der Eingangsgröße am Transistor und der Drehung der Welle 67 an, und zwar derart, daß die zwischen der Meßgröße, nämlich der Höhe, und der Ausgangsgröße des Meßgeräts bestehende Nichtlinearität in allen Höhen annähernd ausgeglichen wird.

Andererseits erfolgt durch die Einstellung des verFlügel 111 verbunden ist, der von einem Transforma- 50 änderbaren Widerstandes 30 gleichzeitig eine Ändetor 13 mit einem E-förmigen dreischenkligen Kern rung der geschwindigkeitsabhängigen Rückführgröße, 117 verschiebbar angeordnet ist. Der mittlere Sehen- da dieses Signal mit kleiner werdendem Widerstand kel desi Kerns trägt die Primärwicklung 115, die vom 30 in zunehmendem Maße über Erde abgeführt und Netz gespeist wird, und die beiden Außenschenkel somit der am Vorverstärker wirksame Anteil des sind mit den entgegengesetzt geschalteten Sekundär- 55 Signals geringer wird. Dies hat zur Folge, daß die wicklungen 116 versehen. In der Mittelstellung des Dämpfung bzw. Ansprechgeschwindigkeit der Welle Flügels 111 ist die resultierende Ausgangsgröße der 67 auf Änderungen der Meßgröße in allen Höhen beiden Sekundärwicklungen gleich Null. Je nach etwa konstant ist.

Richtung der Auslenkung des Flügels 111 ergibt sich In F i g. 2, in der gleiche Bauteile mit gleichen Beeine resultierende Wechselspannung verschiedener 60 zugszeichen versehen sind, ist der Transistor 24 Phasenlage, die über einen Koppeltransformator 14 durch eine Elektronenröhre 133 ersetzt. Die Aus-

und einen Kondensator 20 auf die Steuerelektrode einer Vorverstärkerstufe übertragen wird.

In F i g. 1 wird die Vorverstärkerstufe durch einen Transistor 24 gebildet, an dessen Basis 22 die Ausgangsgröße anliegt. Die Basis wird über den an Spannung liegenden Widerstand 44 und den geerdeten Widerstand 46 vorgespannt. Der Emitter 26 ist über gangsspannung des Tachometergenerators 77 und das. Potentiometer 30 liegen an der Kathode der Röhre 133. Eingangsseitig ist zwischen Gitter und Erde der Gittervorwiderstand 46 geschaltet.

In Fig. 2 ist noch der Widerstand92 zwischen einer Ausgangsklemme des Verstärkers 53 und der Kathode der Röhre 133 geschaltet. Diese Verbindung

kann auch bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 vorgesehen sein, wobei dann die andere Ausgangsklemme des Verstärkers 53 geerdet ist. Damit ist die Ausgangsspannung des Verstärkers 53 auf den Eingang der Vorverstärkerstufe rückgeführt, wobei 5 die Rückführung ebenfalls selbsttätig über den veränderbaren Widerstand 30 einstellbar ist. Somit läßt sich nicht nur der Verstärkungsfaktor der Vorverstärkerstufe, sondern der der gesamten Verstärkereinrichtung verändern.

Der Ausgleich der Nichtlinearität ist durch die Auslegung des veränderbaren Widerstands 30 bestimmt. Es braucht deshalb zwischen der Ausgangsgröße eines Meßgeräts und der zu messenden Größe nicht unbedingt ein hyperbolischer Zusammenhang bestehen. So kann der Widerstandsverlauf des veränderbaren Widerstands 30 derart bemessen sein, daß die erfindungsgemäße nichtlineare Vorrichtung auch bei anderen Zusammenhängen Anwendung findet.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur linearen Anzeige der von einem Meßgerät, insbesondere Höhenmeßgerät, gelieferten Ausgangsgröße, die in einem nichtlinearen Zusammenhang mit der Meßgröße steht, bei der die elektrisch abgebildete Meßgröße über eine einen Verstärker aufweisende Reglereinheit einem Stellmotor zugeführt wird, der das Anzeigegerät antreibt und über eine mechanische Rückführung den Proportionalitätsfaktor der Reglereinheit mittels eines veränderbaren Widerstandes derart beeinflußt, daß die Nichtlinearität des Meßgeräts ausgeglichen wird, und bei der zur Stabilisation der Anzeige die Ausgangsspannung eines von dem Stellmotor angetriebenen Tachometergenerators rückgeführt ist, deren Größe gleichfalls durch eine mechanische Rückführung des Stellmotors veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der veränderbare Widerstand (30) im Stromgegenkopplungspfad des Verstärkers (24; 133) angeordnet ist und daß dem veränderbaren Widerstand die Ausgangsspannung des Tachometergenerators (77) über einen Festwiderstand (89) aufgeschaltet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem veränderbaren Widerstand (30) die Ausgangsspannung eines weiteren Verstärkers (53) der Reglereinheit über einen Festwiderstand (92) aufgeschaltet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der veränderbare Widerstand (30) in der Emitterzuleitung eines Transistors (24) in Emitterschaltung angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der veränderbare Widerstand in der Kathodenzuleitung einer Elektronenröhre (133) angeordnet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 1007 510, 662 282; britische Patentschrift Nr. 814 083.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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