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Schaltungsanordnung zur Gleichstromspeisung fUr von der Speisestromquelle
entfernt angeordnete DehnungsmeLstreifenbrUcken Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung
zur Gleichstrcxispeisung für von der Speisestromquelle entfernt angeordnete DehnungsmeGstreifenbrücken.
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Es ist bekannt, zur Speisung von BrUckenschaltungen mit Dehnungsmeßstreifen
zur elektrischen Messung nicht
elektrischer Graben, wie Dehnung,
Druck, Torsion usw., eine Wechselspannung zu verwenden. Die Frequenz dieser Wecheelspannung
ist zweckmäßig von der Netzfrequenz verschieden, so daß ein bescnderer Generator
erforderlich ist. cerner ist bei derartigen Schaltungen vor Beginn der Ilessung
ein Nullabgleicll nach Betrag und Phase erferderlich. Der mit der Viechselstromspeisung
derartiger Brücken verbundene Aufwand laæst sich verringern, wenn man Gleichstronspeisung
anwendet. Hierbei ergeben sich jedoch Schwierigkeiten.
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< Aie aus Fig. 1 ersichtlich, kann im einfachsten Falle die Dehnungscießstreifenbrücke
ISIS aus einer Gleichspannungsquelle e U gespeist werden, während einer der Anzeigediagonalen
zugeordneten Brückeneckpunkte geerdet ist.
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Die Anzeigediagonale ist über leitungen L1, L2 mit den Eingangsklemmen
E1, E2 eines Verstärkers verbunden, an dessen Ausgangsklemmen A1, A2 ein Meßinstrument
M, Steuergerat o. dgl. angeschlossen ist. Bei der in n Fig. 1 dargestellten Schaltungsanordnung
ergeben sich jedoch Schwierigkeiten, da die mit unterbrcchenen Linien eingezeihneten
Isolationswiderstände RS sich veränder können und das Meßergebnis stark beeinflussen,
da hierdurch der BrUckenabgleich gestört v ; erden kann. Ferner kann eine Stbrwechselspannung
in den Meßkreis induziert werden,
wenn die erdfreie Gleichstromquelle
U durch ein separates Netzspeisegerät erzeugt wird. Den Leitungen Li und L2 benachbarte
Starkstromkabel kdnnen ebenfalls Störspannungen zwischen Brücke DIIS und Eingangsklemmen
E1 und E2 des Verstärkers V induzieren. Wie Fig. 2 zeigt, besteht aucli dieMöglichkeit,.dieGleichstromquelle
U unmittelbar einpolig zu erden. Diese Art der Schaltung hat jedoch den Nachteil,
daß unkontrollierbare Störspannungen in der Meßanordnung auftreten, wenn, was in
vielen Fällen erforderlich ist, eine der Ausgangsklecmen, z. B. die Klemme A2 des
Verstärkers V, geerdet ist. Bei der Cchaltungsanordnung nach Fig. 1 erfolgte die
Erdung der Ausgenasklemme A2 unmittelbar uber die leitung L durch den geerdeten
Eckpunkt der Speisediagoralen der Prücke.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung
zur Speisung von Behnungsneßstreifenbrücken zu schaffen, die gegenüber herkömmlichen
wechselstrongespeisten Schaltungen einen geringeren Aufwand erfordert und andererseits
den Einfluß von Stcrspannungen vermeidet, dem die vorstehend geschilderten Schaltungen
ausgesetzt sind.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemEß der Erfindung vorgeschlagen,
daß
die Brücke mit Gleichstrom gespeist wird, der dem Gleichrichterteil des die Anzeigespannung
verstärkenden Differensverstürkers entnommen wird. Hierbei lasso sich erreichen,
daß ein Pol der Speisespannung mit einer Ausgangsklemre des Verstärkers galvanisch
verbunden ist und daß diese Ausgangsklemme des Verstärkers geerdet ist. Ein bescnderer
Brückenabgleich kann in Fortfall komen, wenn gemäß einer ausführugsform der Erfindung
zum Abgleich der Nullpunkt des als Differenzverstärker ausgeführten Verstärkers
justierbar ist.
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Eine Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß
im Gleichrichterteil des Verstärkers aus zwei getrennten Transformatorwicklungen
über je einen Gleichrichter Gleichspannungen erzeugt werden, die in Reihe geschaltet
den Verstärker speisen, wobei der Verbindungspunkt beider Gleichspannungsquellen
mit der geerdeten Verstärkerausgangsklemme und einem der beiden die Speisediagonale
der Brücke bildenden Punkte verbunden ist.
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Zur Stabilisierung des Speisestromes (StromeinprUgung) ist vorgesehen,
daß der Speisestrom fUr die Dehnungsmeßstreifenbrücke die Compoundschaltung zweier
Transistoren durchfließt und daB die Basiselektrode des ersten Transistors zwischen
einem Vorwiderstand und der Emitterelektrode
des zweiten Transistors
angeschlossen ist, dessen Basiselektrode an einer temperaturfkompensierten kenstanten
Spannung angeschlossen ist. Diese Spannung kann mittels Pi stetig verändert werden,
wodurch die Grole des Speisestromes für die DMS-Brücke eingestellt v. erden kann.
Dadurch ist eine einfache Anpassung an Brücken verschiedener Ausführung möglich.
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Bin Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nacllstehend an Hand der
Zeichnung beschrieben.
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Die Erdungsverhältnisse bei der Schaltung gemäß der Erfindung gehen
aus Fig. 3 hervor. Die Gleichstrocquelle U besitzt eine galvanische Verbindung Z,
die auch durch einen niederohmigen festen Widerstand gebildet werden kann, mit der
Ausgangskler. e A2 des Verstürkers V.
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Geerdert ist an sich nur die Ausgangsklemme A2 des Verstärkers, während
die Brücke DI : S und die Eingangsklemren E1 und E2 des Verstärkers V erdfrei sind.
Wie oben bereits ausgeführt, liegt die Gleichstrcmquelle in diesem Fall in Versturker
V selbst. Näheres ist aus dem in Fig. 4 dargestellten Schaltbild eines Ausführungsbeispieles
der Erfindung ersichtlich.
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Fig. 4 zeigt die Schaltung eiend Differenzverstärker mit
Netzgerät
zur Erzeugung der Betriebs-Gleichspannur. g ft, r den Verstärker und des Speisegleichstroms
fUr die DehnungsmeCstreifenbrücke DUS. Der Netzteil enthalt einen Netztransformator
T mit einer Netzwicklung W1 und zwei gleichen Niederspannungswicklungen W2, W3,
die jeweils einen Gleichrichter G in Brückenschaltung speisen. Zur Siebung und Konstanthaltung
der abgegebenen Gleichspannung sind Elektrolytkondensatoren CE sowie die Widerstande
Ri und R2 in Verbndung mit Zenerdioden Zli Z2, Z3 Z4 vorgesehen.
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Die Zenerdioden Z1, Z2 bzw. Z3, Z4 sind zueinander in Serie geschaltet.
Die Gleichrichter G bilden gewissermaßen zwei Speisestromquellen, die miteinander
am runkt 0 im Sinne einer Serienschaltung verbunden sind. Der Schaltungspunkt 0
ist, wie ersichtlich, einerseits nit dem einen Eckpunkt a der Speisediagcnalen a-b
der Brücke DMS und andererseits mit der geerdeten Ausgangsklemme A2 des Verstärkers
über den Widerstand R3 verbunden.
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Im Speisestromkreis für die Brücke DMs leigen die Transistoren H1
und H2 in Compoundschaltung, d. h. die Kollektoren von H1 und Hp sind miteinander
galvaniscli verbunden, ebenfalls die Basiselektrode des Transistors H1 mit der Emitterelektrode
des Transistors Hp. Die Basiselektrode
von H1 erllält eine am Emitterwideratand
R4 des Transistors H2 abfallende Spannung als Steuerspannung.
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Der Transistor H2 ? wird wiederum durch die Spannung gesteuert, die
an der aus den Widerständen Re, Rm, Ry, Rg und P1 gebildeten Schaltung liegt. Kit
den Potentiometer P1 erfolgt die Einstellung des Speisestromes für die 3rücke DUS.
An dem Potentiometer P1 liegt eine konstante Spannung, die vcn der Zcnerdiode Ze
in Verbindung mit dem Widerstand R6 erzeugt wrid.
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Die Anzeigediagonale c-d der Brücke DKS ist mit den Eingangsklemmen
E1 und E2 des Verstärkers durch eine geachirmte Leitung L verbunden. Die erste Stufe
des als Differenzverstärker ausgeführten verstärkers bilden die Transistcrcn Ts1
und Ts2. Zur Nullpunkteinstellung des Verstärkers dient dabei das Potentiometer
P2, über das dem Transistor Ts2 eine regelbare korstante Spannungskcmponente am
Emitter zugeführt v.'erden kann. Im Dmitterkreis der beiden Transistoren Ts1 und
Ts2 liegt ferner der Transistor Ts5, der durch eine Spannung an der Basis gesteuert
wird, die einen durch die Widerstande Rg und Rg gebildeten Spannungsteiler im gemeinsamen
Emitterkreis der nachfolzende Transistoren Ts3 und Ts4 entnommen wird und eine temsperaturkompensation
bewirkt. Die nachfolgenden Stufen, die mit den Transistoren Ts6 und Ts7 bestückt
sind, bewirken eine rteitere Verstärkung.
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Die Endestufe ist mit den Transistoren Ts8 und Ts9 bestückt. Hierführ
sind in dargestellten AusfUhrungsbeispiel zwei komplementäre Transistoren in Parallelschaltung
vorgesehen, deren Ausgangsleistung zur Steuerung eines Anzeigeinstrumentes oder
einer Regeleinrichtung ausreicht, die in Fig. 4 als Widerstand RB bezeichnet ist
und an die Ausgangsklemmen A1 und A2 angeschlossen ist. Die Ausgangsklemme A2 ist
geerdet, beispielsweise, wie dargestellt, durci einseitige Erdung des Verbraucherwideretandes
RB. Ist der Vrbraucherwiderstand RB erdfrei, so kann auch die Erdung am am Schaltungspunkt
D erfolgen, wenn der Widerstand R3 gegenuber dem Widerstand % klein ist.
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5 PatentansprUche # Blatt Zeichnungen