DE1274805B - Electrical transducer in compensation circuit for measuring forces or pressure or differential pressure values converted into forces - Google Patents
Electrical transducer in compensation circuit for measuring forces or pressure or differential pressure values converted into forcesInfo
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY
DEUTSCHESGERMAN
PATENTAMTPATENT OFFICE
AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL
Int. CL:Int. CL:
GOIdGOId
GOIl
Deutsche Kl.: 42 d - 5GOIl
German class: 42 d - 5
Nummer: 1 274 805Number: 1 274 805
Aktenzeichen: P 12 74 805.9-52 (S 61110)File number: P 12 74 805.9-52 (S 61110)
Anmeldetag: 23. Dezember 1958 Filing date: December 23, 1958
Auslegetag: 8. August 1968Opening day: August 8, 1968
Bei Kompensationsverstärkern, deren Kennlinien durch entsprechende Schaltmittel im Verstärker oder im Gegenkopplungsweg in der Nähe des Nullpunktes einen steilen Verlauf zeigt, treten infolge der großen Empfindlichkeit in der Nullzone Meßungenauigkeiten auf. Derartige Meßfehler stören auch bei radizierenden Differenzdruck-Meßumformern, die bei der Durchflußmessung verwendet werden. Da hierbei die Anzeige der Quadratwurzel der Eingangsgröße proportional ist, treten somit bei kleinen Durchflüssen erhebliche Anzeigefehler auf. In praktischen Fällen erreicht der Durchflußmeßwert zwar gelegentlich den Wert Null, unterschreitet aber Durchflußwerte von etwa 10% des Meßbereiches gewöhnlich nicht. Infolge der Meßungenauigkeiten in der Nähe des Nullpunktes wird jedoch auch beim Durchfluß Null ein Meßwert angezeigt, der insbesondere bei der Integration der Durchflußmenge das Meßergebnis des Mengenzählers fälscht.In the case of compensation amplifiers, the characteristics of which are indicated by appropriate switching means in the amplifier or shows a steep course in the negative feedback path near the zero point, occur as a result of the high sensitivity in the zero zone on measurement inaccuracies. Such measurement errors are also disturbing with square root differential pressure transducers that are used for flow measurement. There here the display is proportional to the square root of the input variable, so occur at small Significant display errors occur. In practical cases, the flow rate does reach occasionally the value zero, but usually falls below flow values of about 10% of the measuring range not. As a result of the measurement inaccuracies in the vicinity of the zero point, however, the Flow zero a measured value is displayed, which especially when integrating the flow rate Falsifies the measurement result of the totalizer.
Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Meßumformer in Kompensationsschaltung zur Messung von Kräften oder von in Kräfte umgewandelten Druck- oder Differenzdruckwerten mit einem von der zu messenden Kraft mechanisch ausgelenkten Glied (Hebel, Waagebalken), auf das eine über den elektrischen Stromkreis eines Kompensationssystems erzeugte magnetische oder elektromagnetische Kraft wirkt, welche das auslenkende Moment der Meßkraft kompensiert.The present invention relates to an electrical Transmitter in compensation circuit for measuring forces or those converted into forces Pressure or differential pressure values with one that is mechanically deflected by the force to be measured Link (lever, balance beam) to which one is connected via the electrical circuit of a compensation system generated magnetic or electromagnetic force acts which the deflecting Moment of the measuring force compensated.
Für einen derartigen Meßumformer ist bereits vorgeschlagen worden, einen Hilfsstromkreis zur Abschaltung im Nullbereich vorzusehen, und zwar in der Weise, daß parallel zum Stromkreis des Kompensationssystems in Reihe mit einem Gleichrichter eine Hilfsspannungsquelle eingeschaltet und diese so bemessen ist, daß der Kompensationsstrom unterhalb eines hierdurch vorgegebenen Grenzwertes bleibt.For such a transducer it has already been proposed to use an auxiliary circuit for disconnection to be provided in the zero range, in such a way that parallel to the circuit of the compensation system an auxiliary voltage source switched on in series with a rectifier and this so is dimensioned that the compensation current is below a predetermined limit value remain.
Wenn der Ausgangsstrom des Kompensationsverstärkers klein ist oder der Ansprechwert der Schaltung niedrig liegt, kann bei den Schaltungen nach dem älteren Vorschlag der Spannungsabfall an dem Kompensationssystem in die Größenordnung der Schwellspannung des Gleichrichters kommen, so daß der Gleichrichter bei ansteigendem Strom im Gegenkopplungsweg den Stromweg der Hilfsspannungsquelle nicht mehr sperrt. Um den Spannungsabfall zu erhöhen, könnte ein Zusatzwiderstand eingeschaltet werden. Hierdurch tritt jedoch ein relativ hoher Leistungsverlust im Kompensationskreis auf.When the output current of the compensation amplifier is small or the response value of the circuit is low, the voltage drop at the circuit according to the older proposal can Compensation system come in the order of magnitude of the threshold voltage of the rectifier, so that the rectifier with increasing current in the negative feedback path the current path of the auxiliary voltage source no longer locks. To increase the voltage drop, an additional resistor could be switched on will. However, this results in a relatively high loss of power in the compensation circuit.
Dieser Nachteil wird gemäß der Erfindung dadurch vermieden, daß in Reihe mit dem Kompensa-Elektrischer MeßumformerThis disadvantage is avoided according to the invention by being in series with the Kompensa electric Transmitter
in Kompensationsschaltung zur Messungin compensation circuit for measurement
von Kräften oder von in Kräfte umgewandeltenof forces or of those converted into forces
Druck- oder DifferenzdruckwertenPressure or differential pressure values
Anmelder:Applicant:
Siemens Aktiengesellschaft, Berlin und München, 8000 München 2, Wittelsbacherplatz 2Siemens Aktiengesellschaft, Berlin and Munich, 8000 Munich 2, Wittelsbacherplatz 2
Als Erfinder benannt:Named as inventor:
Udo Damer, 7500 KarlsruheUdo Damer, 7500 Karlsruhe
tionssystem ein Zusatzwiderstand eingeschaltet und dieser von einer Zenerdiode überbrückt ist, deren Zenerspannung annähernd die Größe der Hilfsspannung besitzt.tion system switched on an additional resistor and this is bridged by a Zener diode whose Zener voltage is approximately the size of the auxiliary voltage.
Zur Erläuterung der Erfindung dienen drei Figuren.Three figures serve to explain the invention.
F i g. 1 und 2 zeigen Meßumformer mit dem Hilfsstromkreis nach dem früheren Vorschlag, durch den im Nullbereich eine Abschaltung erzielt wird;F i g. 1 and 2 show transducers with the auxiliary circuit according to the earlier proposal through which a shutdown is achieved in the zero range;
F i g. 3 zeigt eine Schaltung gemäß der Erfindung, die mit den Meßumformerschaltungen nach F i g. 1 und 2 schaltungsmäßig zu verbinden ist.F i g. FIG. 3 shows a circuit according to the invention which is used with the transducer circuits according to FIG. 1 and 2 is to be connected in terms of circuitry.
Nach Fig. 1 arbeitet der Kompensationsverstärker für einen Durchfluß-Meßumformer nach dem Prinzip des Kraftvergleiches. Der an der Membran 1 auftretende Differenzdruck wird auf den Waagebalken 2 übertragen, der sich um den Punkt 3 drehen kann. Eine Auslenkung der Membran verändert den Abstand des Magnetjoches S vom magnetischen Kreis 4 des induktiven Abgriffes im Eingang des Verstärkers 6. Der Verstärkerausgang liefert hierdurch in bekannter Weise einen Strom durch die Feldspule 7 und die Tauchspule 8 des elektrodynamischen Kompensationssystems 9. Die Tauchspule ist mit dem Ende 10 des Waagebalkens 2 mechanisch verbunden. Der Verstärker stellt den Ausgangsstrom so ein, daß die Kraft der Tauchspule auf den Waagebalken die von der Membran 1 übertragene Meßkraft kompensiert und der Waagebalken die Ausgangslage wieder erreicht. Die Gegenkopplung wird also in diesem Fall über das elektrodynamische Kompensationssystem vorgenommen und die Gegenkopplungsgröße als mechanische Kraft am Waagebalken 2 gegen die Meßkraft ausgewogen.According to Fig. 1, the compensation amplifier works for a flow transducer according to the Principle of the comparison of forces. The differential pressure occurring at the membrane 1 is applied to the balance beam 2, which can rotate around point 3. A deflection of the membrane changes the Distance of the magnetic yoke S from the magnetic circuit 4 of the inductive tap in the input of the amplifier 6. As a result, the amplifier output supplies a current through the field coil in a known manner 7 and the plunger coil 8 of the electrodynamic compensation system 9. The plunger coil is with the End 10 of the balance beam 2 mechanically connected. The amplifier adjusts the output current so that the force of the moving coil on the balance beam compensates for the measuring force transmitted by the membrane 1 and the balance beam reaches the starting position again. The negative feedback is so in this case made via the electrodynamic compensation system and the negative feedback variable as mechanical force on the balance beam 2 balanced against the measuring force.
Nach dem älteren Vorschlag ist an dem ohmschenThe older suggestion is the ohmic one
809 589/203809 589/203
Widerstand (Rs + r) des Kompensationssystems über den Gleichrichter Gl die Hilfsspannungsquelle H angeschlossen. Solange der Ausgangsstrom/ des Verstärkers 6 am Widerstand des Kompensationssystems einen Spannungsabfall erzeugt, der kleiner ist, als der Hilfsspannung der Quelle H entspricht, fließt von H über den Gleichrichter Gl ein Zusatzstrom, der den Ausgangsstrom des Verstärkers auf einen solchen Wert ergänzt, daß der durch den Summenstrom am Widerstand R des Kompensationssystems hervorgerufene Spannungsabfall die Größe der Hilfsspannung erreicht. Erst wenn der Ausgangsstrom des Verstärkers so groß wird, daß der hierdurch im Widerstand des Kompensationssystems entstehende Spannungsabfall die Spannung der Hilfsspannungsquelle erreicht oder übersteigt, wird die Hilfsspannungsquelle unwirksam. Der Gleichrichter verhindert jedoch, daß der Ausgangsstrom J über die Hilfsspannungsquelle abfließen kann. Durch den Zusatzstrom, der auch beim Differenzdruck Null oder bei sehr kleinen Differenzdrücken an der Membran 1 durch die Spulen des elektrodynamischen Kompensationssystems 9 fließt, wird der Waagebalken gegen den Anschlag 11 gedrückt, und die Meßkraft an der Membran 1 muß erst einen bestimmten Ansprechwert überschreiten, damit der Waagebalken ausgelenkt werden kann.Resistance (R s + r) of the compensation system connected to the auxiliary voltage source H via the rectifier Gl . As long as the output current / the amplifier 6 at the resistor of the compensation system generates a voltage drop that is smaller than the auxiliary voltage of the source H , an additional current flows from H via the rectifier Gl, which supplements the output current of the amplifier to such a value that the The voltage drop caused by the total current at the resistor R of the compensation system reaches the size of the auxiliary voltage. The auxiliary voltage source only becomes ineffective when the output current of the amplifier becomes so great that the voltage drop resulting from this in the resistor of the compensation system reaches or exceeds the voltage of the auxiliary voltage source. However, the rectifier prevents the output current J from flowing away via the auxiliary voltage source. The additional current, which flows through the coils of the electrodynamic compensation system 9 even when the differential pressure is zero or at very small differential pressures on the diaphragm 1, the balance beam is pressed against the stop 11, and the measuring force on the diaphragm 1 must first exceed a certain response value, so that the balance beam can be deflected.
F i g. 2 zeigt eine andere Ausführungsform eines Differenzdruck-Meßwertumformers. Die Membran 1 verstellt hierbei gegen eine Blattfeder 12 einen Permanentmagneten 13, der sich im Luftspalt eines magnetischen Kreises 14 verdrehen läßt. Hierdurch wird der magnetische Fluß im Kreis 14 und die Magnetisierung der Induktionsspule 15 im Eingang des Verstärkers 16 geändert. Über den Verstärker wird in an sich bekannter Schaltung ein solcher Ausgangsstrom / erzeugt, daß in der Kompensationswicklung 17 im magnetischen Kreis 14 ein Fluß entsteht, der den vom Permanentmagneten erzeugten Fluß kompensiert. Die Schaltung für die Zusatzgegenkopplung, die aus einer über einen Gleichrichter Gl an den Widerstand der Gegenkopplung angeschlossenen Hilfsspannungsquelle H besteht, ist die gleiche, die in F i g, 1 beschrieben wurde.F i g. Figure 2 shows another embodiment of a differential pressure transducer. The membrane 1 adjusts a permanent magnet 13 against a leaf spring 12, which magnet can be rotated in the air gap of a magnetic circuit 14. This changes the magnetic flux in the circuit 14 and the magnetization of the induction coil 15 in the input of the amplifier 16. In a circuit known per se, such an output current / is generated via the amplifier that a flux is created in the compensation winding 17 in the magnetic circuit 14, which flux compensates for the flux generated by the permanent magnet. The circuit for the additional negative feedback, which consists of an auxiliary voltage source H connected to the resistor of the negative feedback via a rectifier G1 , is the same as that described in FIG.
Ist der Ausgangsstrom des Kompensationsverstärkers sehr klein, oder liegt der Ansprechwert der Schaltung sehr niedrig, so wird der Spannungsabfall am ohmschen Widerstand R im Gegenkopplungsweg so klein, daß er in die Größenordnung der Schwellspannung des Gleichrichters Gl kommt, die etwa zwischen 0,2 und 0,7 Volt liegt. In diesem Bereich kann der Gleichrichter bei ansteigendem Strom/ im Gegenkopplungsweg den Stromweg der Spannungsquelle H nicht mehr sicher sperren. Wenn man den Widerstand R vergrößert, um eine höhere Spannung zu erhalten, so ergibt sich bei zunehmendem Ausgangsstrom des Kompensationsverstärkers ein relativ hoher Leistungsverlust im Widerstand R, Dies läßt sich gemäß der Erfindung vermeiden, wenn man nach F i g. 3 in Reihe mit dem Widerstand R einen weiteren Widerstand R2 einschaltet, zu dem eine Zenerdiode parallel liegt. Die Diode wird so bemessen, daß ihre Zenerspannung annähernd die Größe der Hüfsspannung besitzt. Nur bei kleinen Ausgangsströmen/ geht hierbei der volle Widerstandswert von R2 in die Schaltung ein, und der Spannungsabfall an der Reihenschaltung R + R2 wird ausreichend groß, um aus der Schwellspannung des Gleichrichters Gl herauszukommen. Bei steigendem Verstärkerausgangsstrom / nimmt jedoch die Zenerdiode einen immer kleineren Widerstand an und übernimmt nahezu den vollen Ausgangsstrom.If the output current of the compensation amplifier is very small, or if the response value of the circuit is very low, the voltage drop across the ohmic resistor R in the negative feedback path is so small that it is of the order of magnitude of the threshold voltage of the rectifier Gl , which is between 0.2 and 0 , 7 volts. In this area, the rectifier can no longer safely block the current path of the voltage source H when the current rises / in the negative feedback path. If the resistor R is increased in order to obtain a higher voltage, there is a relatively high power loss in the resistor R as the output current of the compensation amplifier increases. 3 switches on a further resistor R 2 in series with the resistor R , to which a Zener diode is parallel. The diode is dimensioned so that its Zener voltage is approximately the size of the hip voltage. Only in the case of small output currents / does the full resistance of R 2 enter the circuit, and the voltage drop across the series circuit R + R 2 becomes sufficiently large to get out of the threshold voltage of the rectifier Gl . As the amplifier output current / increases, however, the Zener diode assumes an ever smaller resistance and takes over almost the full output current.
Die Unterdrückung des Anfangbereiches läßt sich auch bei anderen Meßproblemen vorteilhaft anwenden. So z. B, wenn mit einem Kompensationsverstärker Störwerte aufgeschrieben werden sollen. Das Gerät soll hierbei nur ansprechen, wenn Störungen in der Anlage auftreten und der Meßwert einen bestimmten Grenzwert überschreitet. Dies läßt sich durch geeignete Bemessung der Zusatzgegenkopplung des Verstärkers ererichen. Die Zusatzgegenkopplung kann auch einstellbar ausgeführt werden. Die Hilfsspannungsquelle H wird dann beispielsweise mit Anzapfungen versehen oder eine entsprechende Patentiometerschaltung mit einstellbarem Spannungsabgriff verwendet. Der Ansprechwert, d. h. der Punkt, an dem die Meßwertanzeige beginnt, läßt sich hierbei auf bestimmte vorgegebene Meßwerte einstellen.The suppression of the start area can also be used advantageously for other measurement problems. So z. B, if disturbance values are to be recorded with a compensation amplifier. The device should only respond if faults occur in the system and the measured value exceeds a certain limit value. This can be achieved by appropriately dimensioning the additional negative feedback of the amplifier. The additional negative feedback can also be made adjustable. The auxiliary voltage source H is then provided with taps, for example, or a corresponding patent meter circuit with an adjustable voltage tap is used. The response value, ie the point at which the measured value display begins, can be set to certain predetermined measured values.
Claims (1)
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1029469, 1250142.Considered publications:
German exposition No. 1029469, 1250142.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE1958S0061110 DE1274805B (en) | 1958-12-23 | 1958-12-23 | Electrical transducer in compensation circuit for measuring forces or pressure or differential pressure values converted into forces |
| BE584046A BE584046A (en) | 1958-12-23 | 1959-10-27 | Amplifier device with compensation, whose lower sensitivity limit is adjustable. |
Applications Claiming Priority (1)
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| Publication Number | Publication Date |
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ID=7494623
Family Applications (1)
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| DE (1) | DE1274805B (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US4774458A (en) * | 1984-05-30 | 1988-09-27 | Aronoff Leonard S | Magnetic device |
Citations (2)
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| DE1029469B (en) * | 1957-10-16 | 1958-05-08 | W H Joens & Co G M B H | Measured value compensator according to Lindeck-Rothe |
| DE1250142B (en) * | 1967-09-14 |
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1958
- 1958-12-23 DE DE1958S0061110 patent/DE1274805B/en active Pending
-
1959
- 1959-10-27 BE BE584046A patent/BE584046A/en unknown
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| DE1250142B (en) * | 1967-09-14 | |||
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| US4774458A (en) * | 1984-05-30 | 1988-09-27 | Aronoff Leonard S | Magnetic device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| BE584046A (en) | 1960-02-15 |
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