DE1473596B2 - Schaltungsanordnung zur gleichstromspeisung fuer von der speisestromquelle entfernt angeordnete dehnungsmessstreifen bruecken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Gleichstromspeisung für von der Speisestromquelle entfernt angeordnete Dehnungsmeßstreifenbrücken.

Es ist bekannt, zur Speisung von Brückenschaltungen mit Dehnungsmeßstreifen zur elektrischen Messung nicht elektrischer Größen, wie Dehnung, Druck, Torsion usw., eine Wechselspannung zu verwenden. Die Frequenz dieser Wechselspannung ist zweckmäßig von der Netzfrequenz verschieden, so daß ein besonderer Generator erforderlich ist. Ferner ist bei derartigen Schaltungen vor Beginn der Messung ein Nullabgleich nach Betrag und Phase erforderlich. Der mit der Wechselstromspeisung derartiger Brücken verbundene Aufwand läßt sich verringern, wenn man Gleichstromspeisung anwendet. Hierbei ergeben sich jedoch Schwierigkeiten.

Wie aus F i g. 1 ersichtlich, kann im einfachsten Falle die Dehnungsmeßstreifenbrücke (DMS) aus einer Gleichspannungsquelle U gespeist werden, während einer der Anzeigediagonalen zugeordneten Brückeneckpunkte geerdet ist. Die Anzeigediagonale ist über Leitungen L₁, L₂ mit den Eingangsklemmen E₁, E₂ eines Verstärkers V verbunden, an dessen Ausgangsklemmen A₁, A₂ ein Meßinstrument M, Steuergerät o. dgl. angeschlossen ist. Bei der in F i g. 1 dargestellten Schaltungsanordnung ergeben sich jedoch Schwierigkeiten, da die Isolationswiderstände R_s sich verändern können und das Meßergebnis stark beeinflussen, da hierdurch der Brückenabgleich gestört werden kann. Ferner kann eine Störwechselspannung in dem Meßkreis induziert werden, wenn die erdfreie Gleichstromquelle U durch ein separates Netzspeisegerät erzeugt wird. Den Leitungen L₁ und L₂ benachbarte Starkstromkabel können ebenfalls Störspannungen zwischen Brücke (DMS) und Eingangsklemmen E₁ und E₀ des Verstärkers V induzieren. Wie F i g. 2 zeigt, beste'ht auch die Möglichkeit, die Gleichstromquelle 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 Ausgangsklemmen, ζ. B. die Klemme/4 ο des Verstärkers V, geerdet ist. Bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 erfolgte die Erdung der Ausgangsklemme A₂ unmittelbar über die Leitung L., durch den geerdeten Eckpunkt der. Speisediagonalen der Brücke.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zur Speisung von Dehnungsmeßstreifenbrücken zu schaffen, die gegenüber herkömmlichen wechselstromgespeisten Schaltungen einen geringeren Aufwand erfordert und andererseits den Einfluß von Störspannungen vermeidet, dem die vorstehend geschilderten Schaltungen ausgesetzt sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß die Brücke mit Gleichstrom gespeist wird, der dem Gleichrichterteil des die Anzeigespannung verstärkenden Differenzverstärkers entnommen wird und, daß ein Pol der Speisespannung mit einer Ausgangsklemme des Verstärkers galvanisch verbunden ist und daß diese Ausgangsklemme des Verstärkers geerdet ist. Ein besonderer Brückenabgleich kann in Fortfall kommen, wenn gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zum Abgleich der Nullpunkt des als Differenzverstärker ausgeführten Verstärkers justierbar ist.

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.

ίο Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnung beschrieben.

Die Erdungsverhältnisse bei der Schaltung gemäß der Erfindung gehen aus F i g. 3 hervor. Die Gleichstromquelle U besitzt eine galvanische Verbindung Z, die auch durch einen niederohmigen festen Widerstand gebildet werden kann, mit der Ausgangsklemme A₂ des Verstärkers V. Geerdet ist an sich nur die Ausgangsklemme/4 ₂ des Verstärkers, während die Brücke (DMS) und die Eingangsklemmen E₁ und £„ des Verstärkers V erdfrei sind. Wie oben bereits ausgeführt, liegt die Gleichstromquelle in diesem Fall im Verstärker V selbst. Näheres ist aus dem in F i g. 4 dargestellten Schaltbild eines Ausführungsbeispieles der Erfindung ersichtlieh.

- F i g. 4 zeigt die Schaltung eines Differenzverstärkers mit Netzgerät zur Erzeugung der Betriebs-Gleichspannung für den Verstärker und den Speisegleichstrom für die Dehnungsmeßstreifenbrücke (DMS). Der Netzteil enthält einen Netztransf ormator 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 C_e sowie die Widerstände R₁ und R₂ in Verbindung mit Zenerdioden Z₁. Z₂, Z₃, Z₄ vorgesehen.

Die Zenerdioden Z₁, Z₂ bzw. Z₃, Z₄ sind zueinander in Serie geschaltet. Die Gleichrichter G bilden gewissermaßen zwei Speisestromquellen, die miteinander am Punkt O im Sinne einer Serienschaltung verbunden sind. Der Schaltungspunkt O ist, wie ersichtlich, einerseits mit dem einen Eckpunkt α der Speisediagonalen a-b der Brücke (DMS) und andererseits mit der geerdeten Ausgangsklemme A., des Verstärkers über einen Widerstand R₃ verbunden.

Im Speisestromkreis für die Brücke (DMS) liegen Transistoren H₁ und ff., in Compoundschaltung, d. h. die Kollektoren von H₁ und H₂ sind miteinander galvanisch verbunden, ebenfalls die Basiselektrode des Transistors H₁ mit der Emitterelektrode des Transistors H₂. Die Basiselektrode von H₁ erhält eine am Emitterwiderstand JR₄ des Transistors H₂ abfallende Spannung als Steuerspannung. Der Transistor ff., wird wiederum durch die Spannung gesteuert, die an der aus Widerständen R₅, R_T, R₁, R_s und P₁ gebildeten Schaltung liegt. Mit dem Potentiometer P₁ erfolgt die Einstellung des Speisestromes für die Brücke (DMS). An dem Potentiometer P₁ liegt eine konstante Spannung, die von einer Zenerdiode Z₃ in Verbindung mit einem Widerstand R₆ erzeugt wird.

Die Anzeigediagonale c-d der Brücke (DMS) ist mit den Eingangsklemmen E₁ und E., des Verstärkers durch eine gesc'hirmte Leitung L verbunden. Die erste Stufe des als Differenzverstärker ausgeführten Verstärkers bilden die Transistoren Ts 1 und Ts 2. Zur Nullpunkteinstellung des Verstärkers dient dabei ein

Potentiometer P₂, über das dem Transistor Ts 2 eine regelbare konstante Spannungskomponente am Emitter zugeführt werden kann. Im Emitterkreis der beiden Transistoren TsI und Ts 2 liegt ferner ein Transistor Ts5, der durch eine Spannung an der Basis gesteuert wird, die einem durch die Widerstände i?₉ und R₁₀ gebildeten Spannungsteiler im gemeinsamen Emitterkreis der nachfolgenden Transistoren Ts 3 und Ts 4 entnommen wird und eine Temperaturkompensation bewirkt. Die nachfolgenden Stufen, die mit den Transistoren Ts 6 und Ts 7 bestückt sind, bewirken eine weitere Verstärkung.

Die Endstufe ist mit den Transistoren Ts 8 und Ts 9 bestückt. Hierfür sind im dargestellten Ausführungsbeispiel zwei komplementäre Transistoren in Parallel- schaltung vorgesehen, deren Ausgangsleistung zur Steuerung eines Anzeigeinstrumentes oder einer Regeleinrichtung ausreicht, die in F i g. 4 als Widerstand R_B bezeichnet ist und an die Ausgangsklemmen A₁ und A₂ angeschlossen ist. Die Ausgangsklemme A₂ ist geerdet, beispielsweise, wie dargestellt, durch einseitige Erdung des Verbraucherwiderstandes R_B. Ist der Verbraucherwiderstand R_B erdfrei, so kann auch die Erdung am Schaltungspunkt D ' erfolgen, wenn der Widerstand R₃ gegenüber dem Widerstand R_B klein ist.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Gleichstromspeisung für von der Speisestromquelle entfernt angeordnete Dehnungsmeßstreifenbrücken, dadurch gekennzeichnet, daß die Brücke (DMS) mit Gleichstrom gespeist wird, der dem Gleichrichterteil des die Anzeigespannung verstärkenden Differenzverstärkers (F) entnommen wird, und daß ein Pol der Speisespannung mit einer Ausgangsklemme (/I₂) des Verstärkers (F) galvanisch verbunden ist und daß diese Ausgangsklemme (A₂) des Verstärkers (F) geerdet ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Differenzverstärker (F) bezüglich des Nullpunktes justierbar ist.

3. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Gleichrichterteil des Verstärkers (F) aus zwei getrennten Transformatorwicklungen (W₂, W₁₁) über je einen Gleichrichter (G) zwei Gleichspannungen erzeugt werden, die in Reihe geschaltet den Verstärker speisen, wobei der Verbindungspunkt beider Gleic'hspannungsquellen mit der geerdeten Verstärkerausgangsklemme (A.-,) und einem der beiden die Speisediagonale "(a-b) der Brücke

"(DMS) bildenden Punkte verbunden ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen