DE1261957B - Messanordnung zur Anzeige von Extremwerten von Kurven - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

GOIr

Deutsche KL: 2Ie-30/10

Nummer: 1261957

Aktenzeichen: B 87129IX d/21 e

Anmeldetag: 14. Mai 1966

Auslegetag: 29. Februar 1968

Die Erfindung betrifft eine Meßanordnung zur Anzeige von Extremwerten von Kurven, die nach dem Differenzierprinzip vermittels einer gegengekoppelten Verstärkerstufe und eines Integriergliedes arbeitet.

Derartige Schaltungen wirken als Differenzierglied für das Eingangssignal mit einer Verzögerung 1. Ordnung. Ist K₁ die Konstante des Proportionalgliedes

(Verstärkers) und -=r- die des Integriergliedes, so er-

gibt sich der Übertragungsfaktor unter Berücksichtigung der Gegenkopplung zu

G =

K₁

K.

1 +

K₁

Der Zähler bedeutet die Differentiation. Der Nenner deutet auf die Verzögerung erster Ordnung hin mit der Verzögerungszeit

Es ist nun wünschenswert, K₂ möglichst groß zu machen, um eine möglichst große Empfindlichkeit für das Differenzierglied zu erhalten. Ein großes K₂ bedingt aber auch eine große Verzögerung T₁, sofern nicht auch K₁ entsprechend groß gemacht wird. Das letztere kann aber schnell zu einer Übersteuerung des Verstärkers führen, und dann fällt die beschleunigende Wirkung von K₁ weg.

Die bekannten Systeme verwenden daher so kleine Konstanten K₁ in dem Proportionalglied, daß keine Übersteuerung eintreten kann. Um keine unerwünscht großen Verzögerungen zu erhalten, darf dann die Konstante K₂, des Integriergliedes auch nicht groß werden. Das Differenzierglied wird dadurch unempfindlich. Man versucht diesen Nachteil auszugleichen, indem man Spannungsdiskriminatoren am Systemausgang verwendet, die im Millivoltbereich arbeiten. Nachteilig ist dabei aber der geringe Abstand zwischen Signal und Systemstörung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Differenzierglied für einen Extremwertfühler zu schaffen, das hohe Empfindlichkeit in einem bestimmten Bereich von Signaländerungen mit relativ geringer Verzögerung verbindet.

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß die integrierende Gegenkopplung nichtlineare Glieder derart enthält, daß sie stärker wird, wenn das Ausgangssignal einen vorgegebenen Wert überschreitet.

In einem gewissen Bereich von Eingangssignaländerungen, in welchem der Verstärker nicht übersteuert Meßanordnung zur Anzeige
von Extremwerten von Kurven

Anmelder:

Bodenseewerk Perkin-Elmer & Co. G. m. b. H.,
7770 Überlingen

Als Erfinder benannt:

Alfons Kaiisch, 7770 Überlingen

ist, kann K₂ relativ groß gehalten werden. Die integrierende Gegenkopplung ist schwach. Das ergibt hohe Empfindlichkeit des Differenziergliedes. K₁ wird so groß gehalten, daß die Verzögerungszeit trotzdem

ao hinreichend klein bleibt. Wenn sich jedoch der Verstärker den Grenzen des Linearitätsbereiches nähert, dann wird die integrierende Gegenkopplung verstärkt. Es wird dann zwar die Empfindlichkeit des Differenziergliedes vermindert. Darauf kommt es aber in diedem Bereich nicht mehr an. Es wird aber durch die Nichtlinearität auf jeden Fall eine realtiv kurze Verzögerungszeit beibehalten. Das Differenzierglied arbeitet daher sofort wieder richtig, sobald der Schwellwert unterschritten wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Abbildung dargestellt und im folgenden beschrieben. Der Verstärker wird von einem Operationsverstärker 10 gebildet, der mit Widerständen R₁ und R₂ so beschaltet werden kann, daß sich der gewünschte Wert von K₁ ergibt. An dem Verstärker 10 liegt eine Eingangsspannung U_e. Er liefert eine Ausgangsspannung Ua- An einem zweiten Eingang des Verstärkers 10 ist der Eingangsspannung U_e eine integrierende Gegenkopplung vom Ausgang U_a her entgegengeschaltet. In dem Gegenkopplungskreis liegt ein Millerintegrator in Gestalt eines Verstärkers 11 von hohem Verstärkungsgrad mit einer Gegenkopplung, die durch einen Kondensator C zwischen Ausgang und Eingang des Verstärkers und einen Vorwiderstand R₅ am Ver-

Stärkereingang bestimmt ist. Über den Vorwiderstand R₅ wird mittels eines Spannungsteilers, bestehend aus den Widerständen R_s und R₄, eine Teilspannung der Ausgangsspannung U_a abgegriffen. Hierdurch wird K₂ bestimmt. Durch die integrierende Gegenkopplung wird Ua abgesehen von der Verzögerung erster Ord-

nung proportional zu

dr

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Wenn U_a einen gewissen Wert erreicht hat, schlägt eine der ZenerdiodenZDl oder ZDl durch und begrenzt damit den Spannungsabfall an dem Widerstand jR₃. Auch die beiden zueinander antiparallelen Dioden, die zu dem Vorwiderstand R₅ parallel geschaltet sind, leiten, wenn die am Vorwiderstand abfallende Spannung den Schwellwert der Dioden überschreitet. Beides wirkt sich als Vergrößerung der integrierenden Gegenkopplung aus.

IO

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Meßanordnung zur Anzeige von Extremwerten von Kurven, die nach dem Differenzierprinzip vermittels einer gegengekoppelten Verstärkerstufe und eines Integriergliedes arbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß die integrierende Gegenkopplung nichtlineare Glieder (ZDl, ZDl, D₁, D₂) derart enthält, daß sie stärker

wird, wenn das Ausgangssignal einen vorgegebenen Wert überschreitet.

2. Meßanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang des Integriergliedes an einem Spannungsteiler (R₃, R₄) anliegt, der einen Teil der Ausgangsspannung (U₁₁) des besagten Verstärkers (10) abgreift, und daß parallel zu einem nicht am Eingang des Integriergliedes liegenden Abschnitt (R₃) des Spannungsteilers Zenerdioden (ZDl, ZD2) geschaltet sind.

3. Meßanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang des Integriergliedes über einen Vorwiderstand (R₅) an dem Spannungsteiler (R₃, R₄) anliegt und daß den Vorwiderstand (R₆) zwei zueinander antiparallelgeschaltete Dioden (D₁, D₂) parallel geschaltet sind.

4. Meßanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Integrierglied ein Miller-Integrator ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

809 510/116 2.68 © Bundesdruckerei Berlin