DE1281556B

DE1281556B - Compensation measuring device with an input filter circuit

Info

Publication number: DE1281556B
Application number: DEK51901A
Authority: DE
Inventors: Toshio Numakura
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1963-01-25
Filing date: 1964-01-21
Publication date: 1968-10-31

Description

Kompensationsmeßvorrichtung mit einem Eingangsfilterkreis Die Erfindung betrifft eine Kompensationsmeßvorrichtung mit einem Eingangsfilterkreis, einem über Eingangsklemmen angeschlossenen Servoverstärker, einem Kompensationsmotor und einem Kompensationspotentiometer, dessen Abgriff in Reihe zwischen dem Eingangsfilterkreis und einer Eingangsklemme des Servoverstärkers liegt.Compensation measuring device with an input filter circuit The invention relates to a compensation measuring device with an input filter circuit, one over Input terminals connected servo amplifier, a compensation motor and a Compensation potentiometer whose tap is in series between the input filter circuit and an input terminal of the servo amplifier.

Ei ne solche Kompensationsmeßvorrichtung findet insbesondere im Rahmen eines selbstabgleichenden Instruments Anwendung. Ei ne such Kompensationsmeßvorrichtung takes place in particular in the frame of a self-aligning instrument.

In vielen Fällen ist dem Meßsignal ein Rauschanteil überlagert, der in einem Eingangsfilterkreis ausgesiebt wird, damit derselbe keine Störungen der Anzeige verursacht. Es zeigt sich, wie im folgenden noch in Einzelheiten ausgeführt wird, daß der Eingangsfilterkreis auf die Ubergangsfunktion der Rückkopplungsspannung einen Dämpfungseinfluß ausübt, d. h., daß man die theoretisch mögliche Anzeigeempfindlichkeit nicht erreichen kann. In many cases, a noise component is superimposed on the measurement signal, the is screened out in an input filter circuit so that it does not interfere with the Display caused. It shows, as will be explained in more detail below that the input filter circuit is based on the transition function of the feedback voltage exerts a damping influence, d. that is, the theoretically possible display sensitivity can not achieve.

Aufgabe der Erfindung ist eine Ausnutzung der vollen Meßempfindlichkeit unabhängig von den Eigenschaften eines jeweils benutzten Eingangsfilterkreises. The object of the invention is to utilize the full measurement sensitivity regardless of the properties of the input filter circuit used.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß zwischen die Eingangsklemmen des Servoverstärkers ein derart bemessener Parallelkondensator eingefügt ist, daß die resultierende Zeitkonstante der Servostufe der Zeitkonstante des Eingangsfilterkreises gleich ist. This object is achieved according to the invention in that between the input terminals of the servo amplifier is a parallel capacitor of such dimensions it is inserted that the resulting time constant of the servo stage of the time constant of the input filter circuit is the same.

Es ist sehr überraschend, daß die bloße Einfügung eines Kondensators zwischen den Eingangsklemmen eine völlige Kompensation des nachteiligen Dämpfungseinflusses des Eingangsfilterkreises ermöglicht. It is very surprising that the mere insertion of a capacitor between the input terminals a complete compensation of the disadvantageous damping effect of the input filter circuit.

Infolge der Einfachheit dieser Maßnahme wird die Betriebssicherheit der Schaltung nicht nachteilig beeinflußt.As a result of the simplicity of this measure, the operational reliability the circuit is not adversely affected.

In weiterer Ausbildung der Erfindung werden Bereichsumschaltwiderstände innerhalb des Eingangsfilterkreises mit solcher Bemessung vorgeschlagen, daß die Gesamtzeitkonstante des Eingangsfilterkreises der resultierenden Zeitkonstanten der Servostufe gleich ist. In a further embodiment of the invention, range switching resistors proposed within the input filter circuit with such a rating that the Total time constant of the input filter circuit of the resulting time constants the servo stage is the same.

Damit kann im Zeitpunkt eines Bereichswechsels die Empfindlichkeit der Anordnung konstant gehalten werden. This allows the sensitivity to the arrangement can be kept constant.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Es stellt dar A b b. 1 ein Schaltbild mit einem selbstabgleichenden Registriergerät bekannter Bauart, A b b. 2 ein Schaltbild der äquivalenten Schaltung des Eingangskreises nach A b b. 1, A b b. 3 ein Schaltbild eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung, A b b. 4 ein Ersatzschaltbild des Ausführungsbeispiels nach A b b. 3, A b b. 5 ein Schaltbild eines weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung und A b b. 6 ein Ersatzschaltbild des Ausführungsbeispiels nach A b b. 5. The invention will be described below with reference to the drawings explained. It represents A b b. 1 is a circuit diagram with a self-aligning recorder known design, A b b. 2 is a circuit diagram of the equivalent circuit of the input circuit according to A b b. 1, A b b. 3 is a circuit diagram of a preferred embodiment of FIG Invention, A b b. 4 shows an equivalent circuit diagram of the exemplary embodiment according to A b b. 3, A b b. 5 is a circuit diagram of a further preferred embodiment of the invention and A b b. 6 shows an equivalent circuit diagram of the exemplary embodiment according to A b b. 5.

Nach A b b. 1 besteht ein bekanntes selbstabgleichendes Registriergerät aus einem Eingangsfilterkreis 1, einem Gleichstrompotentiometerkreis 2, einem Servoverstärker 3, einem Kompensationsmotor 4, einem durch denselben angetriebenen Schleifabgriff 5, der über einen Gegenkopplungswiderstand Rf (Potentiometer) in Verbindung mit einem (nicht gezeichneten) Registrierschreibgerät gleitet, einem Widerstand Ri und einem Kondensator Ci des Eingangsfilterkreises 1, einer Eingangsspannungsquelle Ei und einer Gleichstromquelle Es für den Gleichstrompotentiometerkreis 2. Die Gegenkopplungsspannung wird mit Ef bezeichnet. Wird der gesamte äquivalente Widerstand, von der Eingangsseite des Servoverstärkers 3 gesehen, mit R bezeichnet, erhält man für den des Eingangskreises (der gestrichelt umrahmte Teil in A b b. 1) des Registriergerätes das Ersatzschaltbild nach A b b. 2. Dann werden die Ubertragungsfunktionen bis zu den Bezugspunkten (Fehlersignalendpunkte a und b im obengenannten Eingangskreis) der Eingangsspannung Ei und Gegenkopplungsspannung Ef im äquivalenten Stromkreis nach den folgenden Gleichungen bestimmt, worin Ei' und Ef' Spannungen an Bezugspunkten entsprechend Ei und Ef und S einen Laplaceschen Operator bezeichnen. According to A b b. 1, a known self-adjusting recording device consists of an input filter circuit 1, a direct current potentiometer circuit 2, a servo amplifier 3, a compensation motor 4, a grinding tap 5 driven by the same, which slides over a negative feedback resistor Rf (potentiometer) in connection with a recording device (not shown), a Resistor Ri and a capacitor Ci of the input filter circuit 1, an input voltage source Ei and a direct current source Es for the direct current potentiometer circuit 2. The negative feedback voltage is denoted by Ef. If the entire equivalent resistance, seen from the input side of the servo amplifier 3, is designated with R, the equivalent circuit diagram according to A b b is obtained for that of the input circuit (the part framed by dashed lines in A b b. 1) of the recorder. 2. Then the transfer functions up to the reference points (error signal end points a and b in the above-mentioned input circuit) of the input voltage Ei and negative feedback voltage Ef in the equivalent circuit are determined according to the following equations, where Ei 'and Ef' are voltages at reference points corresponding to Ei and Ef and S a Denote Laplace operator.

Dies bedeutet, daß bei Verwendung eines konventionellen Eingangskreises eines Registriergerätes der Einfluß der Dämpfungseigenschaft des Eingangsfilterkreises 1 in der die Bezugspunkte der Servostufe erreichenden Gegenkopplungsspannung auftritt, wie aus der obigen Gleichung (1) hervorgeht. This means that when using a conventional input circuit of a recorder, the influence of the damping property of the input filter circuit 1 occurs in the negative feedback voltage reaching the reference points of the servo stage, as can be seen from the above equation (1).

Die Erfindung richtet sich nun auf vollständige Beseitigung dieses Einflusses der Dämpfungscharakteristik durch Parallelschaltung eines Parallelkondensators C zum vorerwähnten äquivalenten Widerstand R (genauer zwischen den Bezugspunktena und b) und durch Angleichung der resultierenden Zeitkonstante T=CR an die Zeitkonstante Ti=CiRi des Filterkreises. The invention is now directed to the complete elimination of this Influence of the damping characteristics due to the parallel connection of a parallel capacitor C to the aforementioned equivalent resistance R (more precisely between the reference points a and b) and by adapting the resulting time constant T = CR to the time constant Ti = CiRi of the filter circuit.

Bei einem Ausführungsbeispiel des Eingangskreises nach der Erfindung gemäß A b b. 3 ist der Parallelkondensator C zwischen die Bezugspunkte a und b und parallel zum äquivalenten Widerstand R geschaltet. Die übrigen Teile des gesamten Geräts außer dem Eingangsfilterkreis und dem Gleichstrompotentiometerkreis sind weggelassen. Die entsprechende Ersatzschaltung ist in A b b. 4 wiedergegeben. In one embodiment of the input circuit according to the invention according to A b b. 3 is the parallel capacitor C between the reference points a and b and connected in parallel to the equivalent resistor R. The remaining parts of the whole Device other than the input filter circuit and the DC potentiometer circuit omitted. The corresponding equivalent circuit is shown in A b b. 4 reproduced.

Die Ubergangsfunktionen werden in diesem Falle, ähnlich wie oben, wie folgt bestimmt: Dann erhalten durch Einsetzen der durch CiRi = CR (5) ausgedrückten Beziehung in den Gleichungen (3) und (4t diese folgendes Bild: Ef'R Ef = Ri+R' (6) El.' R Ei = R+Ri 1+SCR (7) Wie aus der obigen Gleichung (6) hervorgeht, wird, wenn die Werte von Schaltelementen, wie des Parallelkondensators C und des Widerstandes Ri, so gewählt werden, daß sie der durch Gleichung (5) definierten Bedingung genügen, die Gegenkopplungsspannung Ef' völlig unabhängig vom Eingangsfilterkreis, wodurch die Ziele der Erfindung erreicht werden.In this case, the transition functions are determined as follows, similar to the above: Then, substituting the relationship expressed by CiRi = CR (5) in equations (3) and (4t), the following figure is obtained: Ef'R Ef = Ri + R '(6) El.' R Ei = R + Ri 1+ SCR (7) As is apparent from the above equation (6), when the values of switching elements such as the parallel capacitor C and the resistor Ri are selected to satisfy the condition defined by the equation (5), the negative feedback voltage Ef 'completely independent of the input filter circuit, thereby achieving the objectives of the invention.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung nach A b b. 5 werden bereichsändernde Widerstände R1 und R2 dem oben in Verbindung mit den A b b. 3 und 4 beschriebenen Stromkreis zugeschaltet. In another embodiment of the invention according to A b b. 5 range changing resistors R1 and R2 are the same as above in connection with the A b b. 3 and 4 described circuit switched on.

Durch diese Anordnung wird nicht nur der Einfluß der DämpfungScharakteristik des Eingangsfilterkreises, wie oben beschrieben, aufgehoben, sondern es wird dadurch auch noch möglich, die Empfindlichkeit im Zeitpunkt eines Bereichwechsels des Geräts immer konstant zu halten.This arrangement not only reduces the influence of the damping characteristic of the input filter circuit as described above, but it is thereby also still possible, the sensitivity at the time of a range change of the device always to be kept constant.

Aus der in A b b. 6 gezeigten Ersatzschaltung des obigen Stromkreises nach A b b. 5 können die der Gegenkopplungsspannung bzw. der Eingangsspannung entsprechenden Ubergangsfunktionen wie oben bestimmt werden, wobei sich folgende Gleichungen ergeben: Gleichung (8) ist diejenige, welche die diesem Eingangskreis zuzuschreibende Dämpfungseigenschaft und die Empfindlichkeit bestimmt. Wird die beziehung Ci (Ri + R,//R2) = CR (10) benutzt, werden die obigen Gleichungen (8) und (9) zu Wie aus der obigen Gleichung (10) ersichtlich ist, ist es im Eingangskreis möglich, die Empfindlichkeit der Gegenkopplungsspannung konstant zu halten und außerdem die Gegenkopplungsspannung völlig unabhängig von der Dämpfungscharakteristik des Eingangsfilterkreises zu machen.From the in A b b. 6 shown equivalent circuit of the above circuit according to A b b. 5, the transition functions corresponding to the negative feedback voltage or the input voltage can be determined as above, resulting in the following equations: Equation (8) is that which determines the attenuation characteristic and the sensitivity to be ascribed to this input circuit. If the relation Ci (Ri + R, // R2) = CR (10) is used, the above equations (8) and (9) become As can be seen from the above equation (10), it is possible in the input circuit to keep the sensitivity of the negative feedback voltage constant and also to make the negative feedback voltage completely independent of the attenuation characteristics of the input filter circuit.

Claims

Claims: 1. Compensation measuring device with an input filter circuit, a servo amplifier connected via input terminals, a compensation motor and a compensation potentiometer whose tap is in series between the input filter circuit and an input terminal of the servo amplifier, d u r c h e k e n n -z e i c h n e t that between the input terminals (a, b) of the servo amplifier so sized parallel capacitor (C) is inserted that the resulting time constant (C, R) the Servo stage of the time constant (C, R) of the input filter circuit is the same.

2. Compensation measuring device according to claim 1, characterized by Range switching resistors (R1, R2) within the input filter circuit, where the total time constant of the input filter circuit of the resulting time constants (C, R) of the servo stage is the same.

Documents considered: German Auslegeschrift No. 1 007 510; ATM, November 1961, pp. R 149 to R 153; Electronics magazine, 1961, No. 7, p. 209 to 211 pamphlet »Siemens Messtechnik, Kompensograph 192 288 mit Tube amplifier line recorder type K 164-001 «from October 1960.