DE1640295B2 - Schaltungsanordnung zur Einstellung einer mehrstellig dekadisch abgestuften Spannung - Google Patents

Description

a) Eis Widerstand (Sg) wird zwischen de» einen Anschluß (3 b) des Ausgangswider- Standes (17) uad das Ende des nichtlinearen Spannungsteüere (X9) geschaltet} ^ Widerstand (30) wird parallel zum Reihenschlußwiderstand (18) des linearen Spannm^üoxs (1) geschaltet; |S^hzeitig wW ein Widerstand »«) ^geschif^t, de_r p_ar.

für die IK)^oC-Stufung und de* Ende des linearen Spa^ungsteüers (1) geschalteten Widerstand (23 öjuegt;

c) die freien Verbmdungspunkte der jeweils zu den Widerstanden des nichtlinearen Spanmragsteilers(19) parallel geschalteten Senenschaltungen zweie; Widerstände werden mit dem Ende des mchtlinearen Spannungsteifers verbunden (H g. 1 bj.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Einstellung einer mehrstellig dekadisch abgestuften Spannung fur die Meß- und Regeltechnik mit einem neunteiligen linearen Spannungsteiler, dessen Abgriffe mit je einem festen Kontaktstück von so vielen einpoligen Zehnstellenschaltern, wie die einzustellende Spannung Stellen hat, verbunden ist, deren bewegliche Kontaktstücke über je einen von mehreren zueinander dekadisch abgestuften Vorwiderständen gemeinsam mit dem einen Anschluß eines Ausgangswiderstandes verbunden sind, dessen anderer Anschluß mit dem einen Ende des Spannungsteilers verbunden ist.

In der US-PS 2 894 197 ist eine solche Schaltungsanordnung beschrieben und dargestellt. Der Ausgangswiderstand ist in seinem Widerstandswert mindestens um den Faktor 100 kleiner als der kleinste der in Reihe mit den KopUktarmen geschalteten Vorwiderstände, da hauptsächlich durch ihn der Innenwiderstand der Spannungsteilerschaltung bestimmt i

Mit der bekannten Spannungsteilerschaltung läßt sich der geforderte Spannungswert in linearer Abstufung direkt einstellen, da die Schaltung für jede Dekade einen getrennten Schalter mit zehn Stufen vorsieht. Je nach der gewählten Anzahl der Stellen läßt sich eine beliebige Einstellgenauigkeit erreichen.

In der Wärmetechnik, bei Heizungen, öfen od. dgl. ist es notwendig, Sollwerttemperaturen für einen Regler vorzugeben. Der Sollwert eines Reglers wird normalerweise als Spannung dargestellt, wenn die Regelgröße ebenfalls als Spannung auftritt, wie z. B. bei der Temperaturregelung durch Thermoelemente. Da die durch ein Thermoelement erzeugte Spannung bekanntlich nichtlinear von der Temperatur abhängt, darf auch die der Istwertspannung entgegengeschaltete Sollwertspannung nichtlinear von der Einstellung abhängen, sondern muß, entsprechend dem tatsächlichen Verlauf der Spannung in Abhängigkeit von der Temperatur des gegebenen Thermoelemerites, die gleiche nichtlineare Kennlinie aufweisen. Gebräuchliche Thermoelementaiten haben durchweg unterschiedliche Spannungs-Temperaturkurven, so daß für jede verwendete Thermoelementan spezielle Sollwertspannungsgeber entwickelt werden müssen.

Ib der DT-PS 830211 ist eilt Kurbelwiderstand zur Erzeugung eicht linear dekadisch abgestufter WU derstandsänderungen beschrieben, der je einen zehnteiligen linear und nichtlinear abgestuften Span-

linearer Abstufung einstellbar sind. In Fig. 1 ft sind zwei aus Uer Reihenschaltung von neun Widerständen bestehende Spannungsteiler 19 und i verwendet. Der Spannungsteiler 19 weist zur Erzeugung eines nicht linearen Spannungsverlaufes an dem Ausgangswiderstand 17 einen nichtlinearen Verlauf auf, d. h., die Widerstände des Spannungsteilers 19 haben unterschiedliche, der gegebenen Thermoelementart anhli Sil 19

derstandes 24 und eines nicht linearen Widerstandes 25, in diesem Fall einer Diode. Der lineare Spannungsteiler 1 ist mit den für die 0,1⁰C-, 1°C- und

einen weiteren, in seinem Wert dekadisch gegenüber seinen N achbar-Vorwiderständen 4 a, Sa, 6 a abgestuften Vorwiderstand 7 a mit dem Ausgangswider-

benötigt. Zur Einstellung eines Widerist ein Abgriff des einen Spannungstein Abgriff des anderen Spannungsteilers Kontaktarme einer Drehkurbel überjckt Soll mit diesem bekannten Kurbelwiderstand pine Schaltungsanordnung für mehrstellig dekadisch Einstellbare Widerstandswerte nichtlinearer Abstufung aufgebaut werden, dann sind pro Dekade zwei

spannungsteiler vorzusehen, d. b., zur Erzeugung gepaßte Werte. Der nichtlineare Spannungsteiler 19 ^nes dreistellig dekadischen Spannungswertes sind xo wird über einen Widerstand 21 α von einer stabiüsier-J sechs Spannungsteiler und sechs Kontaktarme erfor- ten Spannung U_K gespeist, so daß an ihm eine Spanflerlicn. nung U_s liegt. Der lineare Spannungsteiler 1 ist über

^r Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, die den Reihenschlußwiderstand 18 parallel zum nicht aus der US-PS 2894 197 bekannte Schaltungsanord- linearen Spannungsteiler 19 geschaltet und über nung, die mit einpoligen Schaltern mehrstellig deka- 15 einen Zusatzwiderstand 22 a mit dem beweglichen disch einstellbare Spannungswerte erzeugt, so weiter- Kontaktstück 29 a des Zehnstellenschalters dieses I zobilden, daß die Spannungswerte den Schalterstel- Spannungsteilers verbunden. Der Widerstand 22 α, der lungen entsprechend einer vorgegebenen nichtlinea- ausreichend hochohmig ist, um eine störende Beiaren Kennlinie zugeordnet sind. Diese Aufgabe wird stung des Spannungsteilers 19 zu vermeiden, besteht durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Meik- 30 aus der Parallelschaltung eines linearen Widerstanmale gelöst. des 23 a mit der Reihenschaltung eines linearen Wi-

Ausgestalrungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Aufbau und Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung

werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher »5 10°C-Dekaden vorgesehenen Zehnstellenschaltern erläutert. verbunden. Das bewegliche Kontaktstück 29α ist über

Die Fig. la und 1 b zeigen erfindung£gemäße Schaltungsanordnungen.

Der rechte Teil von Fig. la zeigt in bekannter

Weise einen neunteiligen linearen Spannungsteiler 1, 30 stand 17 verbunden.

der aus der Reihenschaltung von neun gleich großen Wie aus der Fig. la hervorgeht, wird der Zehn-

* Stellenschalter für die 100°C-Stufung von dem nicht

linearen Spannungsteiler 19 gespeist. Da der lineare Spannungsteiler über einen nichtlinearen Widerstand 22a zusätzlich mit dem beweglichen Kontaktstück 29 a des Zehnstellenschalters für die 100°C-Sprünge verbunden ist, sind die von dem linearen Spannungsteiler 1 an die parallelgeschalteten Zehnstellenschalter abgegebenen sehr geringen Ströme außerdem noch

fen diese Schalter bei gleichen Schaltstellungen 40 eine Funktion der Schalterstellung des Zehnstellengleiche Spannungen ab. schalters des Spannungsteilers 19. Auf diese Weise Die beweglichen Kontaktstücke 26, 27, 28 der ist es möglich, ein sehr genaues Abbild des Span-Zehnstellenschalter sind über dekadisch abgestufte nungs-Temperaturverlaufes der Thermoelementart Vorwide/stände 4 a, 5 a, 6 a an einem Punkt 3 a zu- Eisen-Konstantan für den Temperaturbereich von 0 sammengefaßt. Der Punkt 3 a ist über einen Aus- 45 bis 900⁰C zu erhalten.

gangswiderstand 17 mit dem auf Nullpotential lie- Fig. Ib zeigt eine Spannungsteilerschaltung zur

genden Erdpunkt der Schaltung verbunden. Der Aus- Anpassung der Ausgangsspannung an den Spannungsgangswiderstand 17 ist in seinem Widerstandswert Temperaturverlauf der Thermoelementart Platin/ zweckmäßigerweise mindestens um den Faktor 10-* Rhodium-Platin für den Temperaturbereich von 0 bis kleiner als der kleinste der in Reihe mit den Schal- 50 16OG⁰C. Der lineare Spannungsteiler 1, der die Spanterabgriffen geschalteten Vorwiderständen, da haupt- nung für die 1° C- und die 10° C-Zehnstellenschalter sächlich durch ihn der Innenwiderstand der Span- mit den beweglichen Kontaktstücken 27 und 28 Henungsteilerschaltung bestimmt ist. Der Spannungs- fert, ist über den Reihenschlußwiderstand 18 parallel abfall am Ausgangswiderstand 17 ist der Summe der zu dem nichtlinearen Spannungsteiler 19 gelegt und durch die Vorwiderstände 4 a, 5 a, 6a fließenden 55 weiterhin über die Parallelschaltung der linearen Wi-Ströme proportional. In ihnen fließen Ströme, die derstände 23 b und 2f mit dem beweglichen Kontakt-Bhrem Widerstandswert umgekehrt proportional und stück 2t b des Zehnstellenschalters für den 100° C !•der Stellung des beweglichen Kontaktstückes des Bereich des Spannungsteilers 19 verbunden, so daß Ichalters, d. h. der abgegriffenen Spannung am Span- das gesamte Verhalten des Spannungsteilers 1 nungsteiler 1, direkt proportional sind. Auf diese βο schwach nichtlinear ist. Dabei ist zur Erzeugung einer Weise ist es möglich, bei entsprechender Abstim- entsprechenden NichtlinearitMt des Spannungsteilers

Widerständen 2 besteht, die in ihren Widemaiidswerten ausreichend enge Toleranzen aufweisen. Die Reihenschaltung wird über einen weiteren Widerstand 21 α von der stabilisierten Spannung U_K gespeist.

Die Abgriffe des linearen Spannungsteilers 1 sind unter Beachtrng der Reihenfolge mit den parallel geschalteten festen Kontaktstücken von drei einpoligen Zehnstellenschaltern verbunden. Dadurch grei-

g, p

fflung der Vorwiderstände mit dem Ausgangswider- »and 17 an diesem einpn dreistelligen Spannungswert in den Stufen 0 bis 999 mit Hilfe der Zehn-Stellenschalter zu erzeugen.

Diese bekannte Anordnung wird gemäß der Erfinduflg so weitergebildet, daS eine Schaltungsanordflung entsteht, nut der die Spannungswerte in nicht

entsprechende pg

It jeweils dem zweiten Widerstand 3t, dem vierten Widerstand 41 und dem sechsten Widerstand 43 von unten gesehen die Reihenschaltung aus jeweils zwei Widerständen, nämlich 32 und 33,34 und 35,36 und 37 parallel geschaltet.

Zur Umschaltung auf Spannungen, die einem Temperaturbereich von über 1000 bis maximal 1600 C

entsprechen, ist ein Umschalter 47 vorgesehen, der fünf einpolige bewegliche KontaktstUcke 48 bis 52 aufweist Die gezeichfietett Schalterstellungeri gelten für einen Binstellbereich unter 1(M)O⁰C. Für Spannungen, die bei der Thermoelementart Platin/Rhodjum-Platin Temperatutwerteti über 1000° G entsprechen, werden die beweglichen KontaktstUcke 48 bis 52 des Umschalters 47 betätigt. Es wird dann durch das Kontaktstück 48 ein entsprechend dimensionierter Widerstand 58 zwischen Punkt 36 und den Speisespannungsanschluß des Spannungsteilers 19 gelegt. Der durch diesen Widerstand fließende Strom ruft, wenn beispielsweise alle anderen Stufenschalter auf Null stehen, in dem Ausgangswiderstand 17 einen Spannungsabfall hervor, der der Theraiospannung des Thermoelementes Platin/Rhodium-Platin bei 1000° C entspricht. Gleichzeitig mit dem Kontaktstück 48 werden noch die Kontaktstücke 49 und 50 bis 52 betätigt. Durch das Kontaktstück 49 wird ein Widerstand 30 zu dem Reihenschlußwiderstand 18« der den Spannungsteiler 1 mit dem nichtlinearen Spannungsteiler 19 verbindet, parallel geschaltet; gleichzeitig wird durch Abschalten des Widerstandes

s 20 der Widerstand zwischen dem beweglichen Kontaktstück 29 b und dem Anschluß an den Spannungsteiler 1 erhöht. Die Wirkung ist so« daß durch diese Umschaltung die Beeinflussung des linearen Spannungsteilers 1 durch die Stellung des Kontaktstückes

to 29 b vermindert und gleichzeitig der Einfluß der Speisespannung erhöht wird. Bei der Umschaltung der Anordnung auf Temperaturbereiche über 1000⁰C werden jeweils weiterhin mit HiUe der KontaktstUcke 50 bis 52 die Verbindungspunkte der zu den Wider»

IS ständen des Spannungsteilers 19 parallelgeschalteten Widerstände 32 bis 37 zur Anpassung der 100° C-Stufung innerhalb des Temperaturbereiches von lOOO bis 1600° C noch mit dem nicht geerdeten Anschluß des Spannungsteilers 19 verbunden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Einstellung einer mehrsteUig dekadisch abgestuften Spannung für die Meß- und RegeltechiSk mit einem neunteUigen linearen SpanSungsteiler, dessen Abgriffe mit

je einem festen Kontaktstück von so vielen einpoügen ZehnsteUenscbaltern, wie die einzustel- « !ende Spannung Stellen hat, verbunden ist, deren bewegliche Kontaktstück* über je einen von mebreren ^einander dekadisch abgestuften Vorwiderständen gemeinsam mit dem emen Anschluß eines Ausgangswiderstandes verbunden sind, dessen an- is derer Anschluß mit dem einen Ende des Spanmmgsteilers verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der lineare Spanaungsteiler (1) über einen Reihenschlußwiderstand (18) zu einem an einer Spannungsquelle liegenden *o neunteiligen, entsprechend dem vorgegebenen Kennlinienverlauf der einzustellenden Spannung nicht!in*ar ausgebildeten Spannungsteiler (19) parallel geschaltet ist, dessen Abgriffe mit je einem festen Kontaktstück eines weiteren einpoligen Zehnstellenschalters verbunden sind, dessen bewegliches Kontaktstück (29 a; 29 b) über einen Vorwiderstand (7 a; 7 ft) an den einen Anschluß (3.., 3 b) des Ausgangswiderstandes (17) und über einen Zusatzwiderstand (22 a; 226) an das andere Ende des linearen Spannungsteilers (1) angeschlossen ist

2. Schaltungsanordnung Bach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Zusatzwiderstand ein nichtlinearer Widerstand (22a) vorgesehen ist (Fi g. 1 a).

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der nichtlineare Widerstand (22a) aus der Parallelschaltung eines Widerstandes (23 α) mit der Reihenschaltung eher Diode (25) und eines Widerstandes (24) besteht (Fig. 1 a).

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, bei der die einzustellende Spannung dem Verlauf der Spannungs-Temperaturkurve von Platin/Rhodium-Platin-Thermoelementen von 0 bis 1000° C entsprechen soll, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils dem zweiten (39), vierten (41) und sechsten (43) Widerstand des nichtlinearen Spannungsteilers (19), vom Spannungspunkt Null aus gesehen, die Reihenschaltung von je zwei Widerständen (32 und 33, 34 und 35, 36 und 37) parallel geschaltet ist und daß die Abgriffe des nichtlinearen Spannungsteilers (19) mit einem für die 100°C-Stufung vorgesehenen Zehnstellenschalter verbunden sind, dessen bewegliches Kontaktstück (29 M über die Patallelsehaltuäg zweier Widerstände (23/), U) mit dem Ende des linearen Spannungsteilers (1) verbunden ist (Fig. 1 b).

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4 für &> den Temperaturbereich von 1000 bis 1600° C, dadurch gekennzeichnet, daß ein Umschalter (47) vorgesehen ist, der bei Betätigung zur Umschaltung auf deft höheren Bereich folgende Verbindüngen herstellt: «5