DE1591988B1 - Schaltungsanordnung zur umwandlung einer verstimmung einer widerstandsbruecke in eine dazu proportionale frequenzaende rung eines rc oszillators - Google Patents

Description

• Die Eingangsgröße des Kompensationsverstärkers V, der über die Energiequelle L für die Einstellung des Widerstandes RX sorgt, ist die Brückenausgangsspannung.
• Dabei bestimmt eine über den Operationsverstärker OV, der mit dem festen Rückführwiderstand Ro und dem durch den Kompensationsverstärker veränderbaren Eingangswiderstand R1 beschaltet ist, aus der Brückenspeisespannung U5 abgeleitete Spannung Uy die Differenzspannung Uv = Us R0/R1 Auf diese Weise wirddie gewünschte Proportionalität zwischen dem Leitwert des Verstärkereingangswiderstandes R1 und der Brückenverstimmung erreicht. Dabei ist die Spannung Uy am Ausgang des Operationsverstärkers OV ein lineares Maß für die Brückenverstimmung. Der Widerstand R, ist nun gleichzeitig ein Bestandteil des frequenzbestimmenden Netzwerkes eines RC-Oszillators OS, wobei die dem Operationsverstärker zugewandte Seitc des Widerstandes R, praktisch auf Bezugspotential liegt, da der Operationsverstärker allgemein eine hohe Verstärkung besitzt. Ein solcher Oszillator kann ein bekannter RC-Oszillator mit einem frequenzbestimmenden Netzwerk aus zwei Widerständen und zwei Kondensatoren sein, wovon der erste Widerstand von außen verändert werden kann, während der zweite Widerstand zur Aufrechterhaltung einer stabilen Schwingung den Veränderungen des ersten Widerstandes elektronisch nachgeführt wird. An Stelle des von außen veränderbaren Widerstandes kann der der Brückenverstimmung direkt oder reziproke proportionale Widerstand der erfindungsgemäßen Anordnung treten, wobei die Speisespannung für die Brücke gleichzeitig dem Oszillator entnommen werden kann, während der Widerstand R1 nicht direkt, sondern über das frequenzbestimmende Netzwerk mit dieser Speisespannung verbunden ist.

Claims (1)

1. Patentanspruch: Schaltungsanordnung zur Umwandlung einer Verstimmung einer aus einer Spannungsquelle gespeisten Widerstandsbrücke mit vier Widerständen in eine dazu proportionale Frequenzänderung eines RC-Oszillators, wobei die Ausgangsklemmen der Brücke mit den Eingangsklemmen eines Kompensationsverstärkers verbunden sind, dessen Ausgangsspannung einen steuerbaren Widerstand mittelbar oder unmittelbar steuert, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Ausgangsklemmen der Brücke außerdem über einen Widerstand (Rpl) mit dem Ausgang eines in bekannter Weise mit einem Gegenkopplungswiderstand (Ro) versehenen Operations-Verstärkers (0V) verbunden ist, dessen Eingang über den steuerbaren Widerstand (R1) an die Spannungsquelle (Us) angeschlossen ist, und daß der steuerbare Widerstand (R1) Bestandteil des frequenzbestimmenden Netzwerkes des RC-Oszillators ist.

   Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Umwandlung einer Verstimmung einer aus einer Spannungsquelle gespeisten Widerstandsbrücke mit vier Widerständen in eine dazu proportionale Frequenzänderung eines RC-Oszillators, wobei die Ausgangsklemmen der Brücke mit den Eingangsklemmen eines Kompensationsverstärkers verbunden sind, dessen Ausgangsspannung einen steuerbaren Widerstand mittelbar oder unmittelbar steuert.

   Bei einer Reihe von Meßaufnahmen zur Umformung physikalischer Größen in elektrische Größen wird die zu messende Größe durch eine nur sehr kleine relative Wirkung eines Widerstandes wiedergegeben.

   Ein Beispiel für solche Aufnehmer sind Dehnungsmeßstreifen. Mit Hilfe von Brückenschaltungen wird allgemein die Widerstandsverstimmung in eine dazu proportionale Spannung umgeformt, die jedoch wegen der nur kleinen Widerstandsveränderung entsprechend niedrig ist. In der Praxis bereitet nun die Weiterverarbeitung der Ausgangsspannungen solcher Brückenschaltungen erhebliche Schwierigkeiten. Vielfach wendet man dabei Kompensationsmeßgeräte an, bei denen der Brückenausgangsspannung eine beispielsweise aus einer elektromechanisch veränderbaren zweiten Widerstandsbrücke hergeleitete Kompensationsspannung gegengeschaltet wird und die Verstimmung dieser zweiten Widerstandsbrücke als Maß für die Verstimmung der Meßbrücke angezeigt wird. Mit dem Verstimmungsmechanismus der zweiten Widerstandsbrücke ist oft mechanisch ein sogenanntes Folgepotentiometer gekoppelt, dessen zur Verstimmung der zweiten Widerstandsbrücke und damit also zur Verstimmung der Meßbrücke proportionaler Widerstand oder Abschwächungsfaktor leicht auch über größere Entfernungen gemessen werden kann. Nachteilig an solchen Kompensationsmeßgeräten ist ihr großer Raum- und Leistungsbedarf und insbesondere die mit mechanisch bewegten Teilen arbeitenden Geräten eigene Störempfindlichkeit.

   Aus der französischen Patentschrift 1 390 704 ist eine Anordnung bekannt, die aus der Verstimmung einer Brücke durch einen Kompensationsverstärker ebenfalls eine Widerstandsänderung ableitet. Diese Widerstandsänderung wird jedoch nicht ausgewertet und auch keine Möglichkeit dafür angegeben oder angedeutet.

   Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine Brückenverstimmung in eine dazu proportionale Frequenzänderung umzuwandeln. Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß eine der Ausgangsklemmen der Brücke außerdem über einen Widerstand mit dem Ausgang eines in bekannter Weise mit einem Gegenkopplungswiderstand versehenen Operations-Verstärkers verbunden ist, dessen Eingang über den steuerbaren Widerstand an die Spannungsquelle angeschlossen ist, und daß der steuerbare Widerstand Bestandteil des frequenzbestimmenden Netzwerkes des RC-Oszillators ist.

   Diese Frequenzänderung läßt sich leicht über größere Entfernungen übertragen und ist besonders unempfindlich gegenüber Störungen.

   Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung zeigt die Figur. Diese enthält eine Widerstandsbrücke mit Brückenwiderständen RBl, RB2, RB3 und RB4, die aus einer Spannungsquelle Us gespeist wird und deren Ausgangsklemmen mit den Eingangsklemmen eines Kompensationsverstärkers V verbunden sind. Der Ausgang des Kompensationsverstärkers V ist mit einer Energiequelle L, z. B. einer Glühlampe, verbunden, deren Licht auf einen steuerbaren Widerstand R1, z. B. einen Photowiderstand, fällt. Dieser steuerbare Widerstand R1 liegt mit einem Ende an einer Energiequelle, im gezeigten Ausführungsbeispiel an der Energiequelle Us, und mit dem anderen Ende am Eingang eines Operationsverstärkers OV, der in bekannter Weise mit einem Rückführwiderstand RO überbrückt ist. Außerdem liegt an den Ausgangsklemmen der Brückenschaltung die Reihenschaltung eines weiteren Widerstandes RPI, des Ausganges des Operationsverstärkers OV und eines Widerstandes RPO.

   Ist die Widerstandsbrücke im Gleichgewicht, sind also z. B. alle Brückenwiderstände gleich groß (RB1 = RB2 = RB3 = RB4 = dann ist die Brückenausgangsspannung UB = O. Eine Veränderung eines oder mehrerer Brückenwiderstände hat eine Spannung am Ausgang der Widerstandsbrücke zur Folge. Werden beispielsweise alle vier Brückenwiderstände verstimmt, derart, daß RB1 = RB4 = RB +-1 RB ' (1) und RB2 = RB3 = Rß - JRB, dann ist die Ausgangsspannung der Widerstandsbrücke UB = Us (2) RB Diese Spannung wird in bekannter Weise nach dem Kompensationsprinzip gemessen, indem ihr eine variable Kompensationsspannung gegengeschaltet wird und durch Verändern dieser Spannung die Differenz zwischen beiden Spannungen zu Null gemacht wird.