DE1591927B2 - A measuring bridge arrangement fed by direct or alternating current with a variable resistor as a measured value sensor - Google Patents
A measuring bridge arrangement fed by direct or alternating current with a variable resistor as a measured value sensorInfo
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Description
3535
Die Erfindung bezieht sich auf eine Meßbrückenanordnung vom Wheatstone-Typ für Gleich- oder Wechselstrom mit einem sich durch eine Einflußgröße χ ändernden Widerstand, dessen Änderung durch einen oder zwei veränderliche Widerstandsteiler in einem frei wählbaren Meßstab linear nachgebildet wird.The invention relates to a measuring bridge arrangement of the Wheatstone type for equal or Alternating current with a resistance that changes due to an influencing variable χ, its change linearly simulated by one or two variable resistance dividers in a freely selectable measuring stick will.
üblicherweise dient die Wheatstone-Brücke zum Messen elektrischer Größen. Darüber hinaus kann sie aber in Verbindung mit geeigneten Aufnehmern auch ein breiteres Anwendungsfeld bei den elektrischen Messungen anderer physikalischer Größen finden. — Bei der Anwendung der Brücke kann grundsätzlich zwischen zwei Meßmethoden unterschieden werden. Bei der einen Methode, der sogenannten Ausschlagmethode, ist die Brücke für einen bestimmten Betrag der Meßgröße (Fixpunkt) abgeglichen; die Ausgangsspannung der Brücke ist null. Bei Änderung der Meßgröße wird die Brücke verstimmt; die Ausgangsspannung ist von null verschieden und ein Maß für die Meßgröße selbst. Bei der anderen Methode, der Abgleichmethode, wird die Brücke bei jedem Meßvorgang mit Hilfe eines Stellgliedes abgeglichen, wobei an dessen Stellung der Meßwert abgelesen wird.Usually the Wheatstone bridge is used to measure electrical quantities. In addition, can In connection with suitable transducers, however, they also have a broader field of application in the electrical field Find measurements of other physical quantities. - When using the bridge can a distinction can be made between two measurement methods. With one method, the so-called Deflection method, the bridge is adjusted for a certain amount of the measured variable (fixed point); the output voltage of the bridge is zero. If the measured variable changes, the bridge is detuned; the output voltage is different from zero and a measure of the measured variable itself the other method, the adjustment method, is the bridge with each measurement process with the help of a Adjusted actuator, the measured value being read from its position.
Die beiden genannten Verfahren, die in der Meßtechnik in vielfältiger Weise Anwendung finden, besitzen verschiedene Vor- und Nachteile.The two methods mentioned, which are used in various ways in measurement technology, have various advantages and disadvantages.
So ist z. B. bei einer Brücke nach der Ausschlagmethode, die einen mit der Meßgröße X variablen Widerstand R(X) enthält, die Ausgangsspannung nicht linear abhängig von X. Das Anzeigeinstrument +aX) So is z. B. at a bridge to the deflection method, which includes a variable resistor with the process variable X R (X), the output voltage is not a linear function of X. The meter + aX)
(1.1)(1.1)
Wird die Brücke für einen Punkt (z. B. Nullpunkt, X = O, Y = O) abgeglichen, so geht die Gleichung (1.1) über inIf the bridge is adjusted for a point (e.g. zero point, X = O, Y = O), equation (1.1) changes over to
1 + aX = 1 + 1 + aX = 1 +
Y,Y,
(1.2)(1.2)
Y.Y.
Wünscht man nun einen Zusammenhang zwischen den beiden Größen Y und X derart, daß Y = X wird, so ist dafür Sorge zu tragen, daß der AusdruckIf you now want a relationship between the two quantities Y and X in such a way that Y = X , care must be taken that the expression
—5Σ— den Wert 1 annimmt, oder — was dasselbe a K0 j. —5 Σ - takes on the value 1, or - which is the same a K 0 j.
ist — es ist der Wert a mit hinreichender Genauigkeit durch das Verhältnis Ry:ROy nachzubilden. Diese Forderung ist um so schwieriger zu erfüllen, je größer der Variationsbereich von X und Y bei festgelegten Fehlergrenzen wird. Es wird daher meist erforderlich, das Verhältnis Ry:ROy durch Justage zu korrigieren. Im allgemeinen ist Ry ■ Y ein veränderbarer Stufenwiderstand, dessen Teilung sich nicht ohne weiteres ändern läßt, so daß eine Korrektur des Verhältnisses Ry: ROy nur über ROy zu erreichen ist. Hierdurch wird aber wiederum die vorher geeichte Nullpunktslage verändert, so daß die Eichung dann auf ein Iterationsverfahren hinausläuft, das mitunter (z. B. bei Temperaturmeßgeräten) recht zeitraubend sein kann.is - the value a is to be simulated with sufficient accuracy using the ratio R y : R Oy. This requirement is all the more difficult to meet, the larger the range of variation of X and Y becomes with defined error limits. It is therefore usually necessary to correct the ratio R y : R Oy by adjustment. In general, R y · Y is a variable step resistance, the division of which cannot easily be changed, so that a correction of the ratio R y : R Oy can only be achieved via R Oy . This in turn changes the previously calibrated zero point position, so that the calibration then amounts to an iterative process that can sometimes be quite time-consuming (e.g. in the case of temperature measuring devices).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Meßanordnung zu schaffen, die eine einfache und präzise Eichung erlaubt, ohne daß die vorteilhaften Eigenschaften aufgegeben werden.The invention is based on the object of creating a measuring arrangement which is simple and precise calibration allows without losing the advantageous properties.
Die Lösung dieser Aufgabe bei einer von Gleich- oder Wechselstrom gespeisten Meßbrückenanordnung, wobei die von einer Meßgröße (X) abhängige Ausgangsspannung einer fest abgeglichenen Brücke, die in einem Zweig einen auf Widerstandsänderung beruhenden Meßwertaufnehmer enthält, durch die von einer Nachstellgröße (Y) abhängige Spannung an einem Widerstandsteiler nachgebildet wird, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgungsspannung U für den Nachbildungswiderstandsteiler mit den Teilwiderständen bzw. den Teil- leitwerten in einer durch den Brückenteilfaktor bestimmten Höhe mittels Schaltmittel aus der Brückenspeisespannung hergeleitet wird, so daß ein linearer Zusammenhang Y = Const · X besteht.The solution to this problem with a measuring bridge arrangement fed by direct or alternating current, whereby the output voltage of a fixedly balanced bridge, which is dependent on a measured variable (X) and which contains a measured value transducer based on a change in resistance in one branch, is replaced by the voltage which is dependent on a readjusting variable (Y) is simulated on a resistance divider, is characterized according to the invention in that the supply voltage U for the simulation resistance divider with the partial resistances or the partial conductance at a level determined by the bridge partial factor is derived from the bridge supply voltage by means of switching means, so that a linear relationship Y = Const · X exists.
Die Erfindung läßt sich an dem Beispiel nach F i g. 2 näher erläutern. Die Schaltung enthält eine Wheatstone-Brücke mit den Widerstandsteilern 1 und 2.The invention can be illustrated in the example according to FIG. 2 explain in more detail. The circuit includes a Wheatstone bridge with resistance dividers 1 and 2.
Bekanntlich ergibt sich der Brückenübertragungsfaktor aus der Differenz der Übertragungsfaktoren der Teiler 1 und 2 zu.As is well known, the bridge transmission factor results from the difference between the transmission factors the divisors 1 and 2 too.
^ + •Κοχ + ^χ'-* K1+K2 ^ + • Κοχ + ^ χ '- * K 1+ K 2
(2.1)(2.1)
Nun werde die Brücke für einen Bezugspunkt (Rx-X = 0, Ry■ Y = 0) abgeglichen, d.h., es wirdNow the bridge is adjusted for a reference point (R x -X = 0, R y ■ Y = 0), ie it is
= μ- (2.2)= μ- (2.2)
3030th
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Es sei ζ. Β. μ =-γ vorgesehen, dann wird R3 = R0x. Die Beziehung (2.1) wird somit zuLet it be ζ. Β. μ = -γ provided, then R 3 = R 0x . The relation (2.1) thus becomes
2R0x + Rx-X 2' 2R 0x + R x -X 2 '
(2.3)(2.3)
R - X
1= 2(2R0x + R R - X
1 = 2 (2R 0x + R
4040
45 Hiermit folgt für die Brückenausgangsspannung 45 This follows for the bridge output voltage
Rx-XR x -X
Rx.x) Rx . x)
us.u s .
(2-4)(2-4)
Diese Spannung soll an Hand eines weiteren Teilers 3 mit den Widerständen R09 und Ry · Y nachgebildet werden, der von der Spannung U gespeist wird. Dessen Ausgangsspannung U7(Y) istThis voltage is to be simulated using a further divider 3 with the resistors R 09 and R y · Y , which is fed by the voltage U. Whose output voltage is U 7 (Y)
Rv-YR v -Y
^Oy^ Oy
U . (2.5) U (2.5)
Die Gleichungen (2.4) und (2.5) werden identisch, wenn folgende Bedingungen erfüllt werden:Equations (2.4) and (2.5) become identical if the following conditions are met:
U =U =
UsUs
2
= nRr 2
= nR r
(2.6)(2.6)
Diese Bedingungen sind leicht zu erfüllen: -=r istThese conditions are easy to meet: - = r is
am Teiler 1 abgreifbar, η ergibt sich durch Wahl des Widerstandes Ry und ROy läßt sich dann durch eine Eichung bei einem weiteren Bezugspunkt leicht auf den genauen Wert einstellen. Wie man sich überzeugen kann, ist damit die Forderung X = Y erfüllt. Diese Überlegungen sind natürlich nur so lange gültig, solange der Teiler 3 gegenüber dem parallelgeschalteten Widerstand des Teilers 1 als hochohmig betrachtet werden kann. Es ist einzusehen, daß man selbst bei ungünstiger Dimensionierung bei der Eichung wesentlich schneller zum Ziel kommt.can be tapped off at the divider 1, η results from the selection of the resistance R y and R Oy can then be easily adjusted to the exact value by calibration at a further reference point. As you can see for yourself, the requirement X = Y is thus fulfilled. These considerations are of course only valid as long as the divider 3 can be regarded as having a high resistance to the parallel-connected resistor of the divider 1. It can be seen that, even if the dimensions are unfavorable, the target can be reached much faster during the calibration.
Bei Aufbau als Wechselstrombrücke, bei der der Teiler 1 durch die angezapfte Wicklung eines Übertragers realisiert werden kann, treten diese Probleme nicht auf. Fig. 3 zeigt eine solche Schaltung, bei der in Abwandlung der Nachbildungsteiler in Leitwertschaltung mit den Leitwerten GOy; Gy ausgeführt ist. In Weiterbildung des Erfindungsgedankens läßt sich die Brücke auch zur Messung negativer X durch einen weiteren Teiler 4 ergänzen (F i g. 4).These problems do not arise in the case of a construction as an alternating current bridge, in which the divider 1 can be implemented by the tapped winding of a transformer. 3 shows such a circuit in which, as a modification of the simulation divider in conductance circuit with the conductance values G Oy ; G y is executed. In a further development of the inventive concept, the bridge can also be supplemented by a further divider 4 for measuring negative X (FIG. 4).
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
Claims (3)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEK0062810 | 1967-07-13 | ||
DEK0062810 | 1967-07-13 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1591927A1 DE1591927A1 (en) | 1971-04-08 |
DE1591927B2 true DE1591927B2 (en) | 1975-10-30 |
DE1591927C3 DE1591927C3 (en) | 1976-06-16 |
Family
ID=
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE1591927A1 (en) | 1971-04-08 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
EHJ | Ceased/non-payment of the annual fee |