DE1640295C3 - Schaltungsanordnung zur Einstellung einer mehrstellig dekadisch abgestuften Spannung - Google Patents

Description

a) Ein Widerstand (58) wird zwischen den einen Anschluß (3 b) des Ausgangswider-

b) ein Widerstand (3δ) wird parallel zum Reiheasäiußwiderstand (18) des linearen Spannungsteilers (1) geschaltet; gleichzeitig wird ein Widerstand (2fl) abgeschaltet, der parallel zu dem zwischen dem beweglichen Kontaktstück (2Sb) des Zehnstellenschalters für die 100°C-Stufung und dem Ende des linearen Spannungsteilers (1) geschalteten Widerstand (236) liegt;

c) die freies Verbindungspunkte der jeweils zu den Widerständen des nichtlinearen Spannungsteilers (19) parallel geschalteten Serienschaltungen zweier Widerstände werden mit dem Ende des nichtlinearen Spannungsteilers verbunden (F i g. 1 b).

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Einstellung einer mehrstellig dekadisch abgestuften Spannung für die Meß- und Regeltechnik mit einem neunteiligen linearen Spannungsteiler, dessen Abgriffe mit je einem festen Kontaktstück von so vielen einpoligen Zehnstellenschaltern, vie 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 Kontaktarmen geschalteten Vorwiderstände, da hauptsächlich durch ihn der Innenwiderstand der Spannungsteilerschaltung bestimmt

Mii 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 SoHwertspannung nichtlinear von der Einstellung abhängen, sondern muß, entsprechend dem tatsächlichen Verlauf der Spannung in Abhängigkeit von der Temperatur des gegebenen Thermoelementes, die gleiche nichtlineare Kennlinie aufweisen. Gebräuchliche Thermoelementarten haben durchweg unterschiedliche Spannungs-Temperaturkurven, so daß für jede verwendete Thermoelementart spezielle Sollwertspannungsgeber entwickelt werden müssen.

In der DT-PS 830 211 ist ein Kurbelwiderstand zur Erzeugung nicht linear dekadisch abgestufter Widerstandsänderungen beschrieben, der je einen zehnteiligen linear und nichtlinear abgestuften Span-

I oaagsteiler benötigt Zur Einstellung eines Wider- linearer Abstufung einstellbar sind. In Fig. la sind standswertes ist ein Abgriff des einen Spannungstei- zwei aus der Reihenschaltung von neun Widerstänjets mit einem Abgriff des anderen Spannungsteilers den bestehende Spannungsteiler 19 und I verwendet, durch zwei Kontaktarme einer Drehkurbel über- Der Spannungsteiler 19 weist zur Erzeugung eines brSckt Soli mit diesem bekannten Kurbelwiderstand 5 nicht linearen Spannungsverlaufes an dem Ausgaags- £ «ne Schaltungsanordnung für mehrteilig dekadisch widerstand 17 einen nkhtlinearen Verlauf auf, d. h., ,äosteUbare Widerstandswerte nichtlinearer Abstu- die Widerstände des Spannungsteilers 19 haben unfnog aufgebaut werden, dann sind pro Dekade zwei terschiedliche, der gegebenen Thermoelementart an-Spannungsteiler vorzusehen, d. Iu, zur Erzeugung gepaßte Werte. Der nicJitlineare Spannungsteiler 19 eines dreistellig dekadischen Spannungswertes sind io wird über einen Widerstand 21a von einer stabilisiersechs Spannungsteiler und sechs Kontaktarme erfor- ten Spannung U_K gespeist, so daß an ihm eine Spanderüch. nung U_s liegt Der lineare Spannungsteiler 1 ist über Die Aufgabe der Fjrfindung besteht nun darin, die den Reihenschlußwiderstand 18 parallel zum nicht aus der US-PS 2 894 197 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 α des Zehnstellenschalters dieses zubilden, daß die Spannungswerte den Schalterstel- Spannungsteilers verbunden. Der Widerstand 22 a, der langen entsprechend einer vorgegebenen nichtlinea- ausreichend hochohmig ist, um eine störende Beiaren Kennlinie zugeordnet sind. Diese aufgäbe wird stung des Spannungsteilers 19 zu vermeiden, besteht durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merk- »o aus der Parallelschaltung eines linearen Widerstanmale gelöst, des 23 a mit der Reihenschaltung eines linearen Wi-Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unter- derstandes 24 und eines nicht linearen Widerstandes ansprächen gekennzeichnet. Aufbau und Wirkungs- 25, in diesem Fall einer Diode. Der lineare Spanweise der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung nungsteiler 1 ist mit den für die 0,!⁰C-, 1°C- und werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher 25 10^cC-Dekaden vorgesehenen Zehnstellenschaltern erläutert. verbunden. Das bewegliche Kontaktstück 29 α ist über Die Fig. la und 1 b zeigen erfindungsgemäße einen weiteren, in seinem Wert dekadisch gegenüber Schzltungsanordnungen. seinen Nachbar-Vorwiderständen 4a, Sa, 6a abge-Der rechte Teil von Fig. la zeigt in bekannter stuften Vorwiderstand Ta mit dem Ausgangswider-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-Widerständen 2 besteht, die in ihren Widerstandswer- Stellenschalter für die 100° C-Stufung von dem nichtten ausreichend enge Toleranzen aufweisen. Die Rei- linearen Spannungsteiler 19 gespeist Da der lineare henschaltung wird über einen weiteren Widerstand Spannungsteiler über einen nichtlinearen Widerstand 21 β von der stabilisierten Spannung U_K gespeist. 35 22a zusätzlich mit dem beweglichen Kontaktstück Die Abgriff'· des linearen Spannungsteilers 1 sind 29a des Zehnstellenschalters fur die 100° C-Sprünge unter Beachtung der Reihenfolge mit den parallel verbunden ist, sind die von dem linearen Spannungsgeschalteten festen Kontaktstücken von drei einpoli- teiler 1 an die parallelgeschalteten Zehnstellenschalgen Zehnstellenschaltern verbunden. Dadurch grei- ter 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-⁷.ehnstellenschalter sind über dekadisch abgestufte nungs-Temperaturverlaufes der Thermoelementart Vorwiderstände 4 a, 5 a, 6 a an einem Punkt 3 a zu- Eisen-Konstantan für den Temperarurbereica von 0 sammengefaßt. Der Punkt 3 a ist über einen Aus- 45 bis 900⁰C zu erhalten.

gangswiderstaud 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 10~² Rhodium-Platin für den Temperaturbereich von 0 bis kleiner als der kleinste der in Reihe mit den Schal- 50 1600° C. 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 lie-Qungsteilerschaltung 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 4a, Sa, 6a fließenden 55 weiterhin über die Parallelschaltung der lin?.aren Wi-Ströme proportional. In ihnen fließen Ströme, die derstände 23 b und 20 mit dem beweglichen Kontaktihrem Widerstandswert umgekehrt proportional und stück 29 b des Zehnstellenschalters für den 100⁰C-der Stellung des beweglichen Kontaktstückes des Bereich des Spannungsteilers 19 verbunden, so daß Schalters, d. h. der abgegriffenen Spannung am Span- das gesamte Verhalten des Spannungsteilers 1 nungsteiler 1, direkt proportional sind. Auf diese 6? schwach nichtlinear ist. Dabei ist zur Erzeugung einer Weise ist es möglich, bei entsprechender Abstim- entsprechenden Nichtlinearität des Spannungsteilers mung der Vorwiderstände mit dem Ausgangswider- 19 jeweils dem zweiten Widerstand 39, dem vierten stand 17 an diesem einen dreistelligen Spannungs- Widerstand 41 und dem sechsten Widerstand 43 von wert in den Stufen 0 bis 999 mit Hilfe der Zehn- unten gesehen die Reihenschaltung aus jeweils zwei Stellenschalter zu erzeugen. 65 Widerständen, nämlich 32 und 33,34 und 35, 36 und

Diese bekannte Anordnung wird gemäß der Er- 37 parallel geschaltet.

findung so weitergebildet, daß eine Schaltungsanord- Zur Umschaltung auf Spannungen, die einem Tem-

flung entsteht, mit der die Spannungswerte in nicht peraturbereich von über 1000 bis maximal 1600⁰C

entsprechen, ist ein Umschalter 47 vorgesehen, der fünf einpolige bewegliche Kontaktstücke 48 bis 52 aufweist. Die gezeichneten Schalterstellungen gelten für einen Einstellbereich unter 1000° C. Für Spannungen, die bei der Thermoelementart Platin/Rhodium-Platin Temperaturwerten über 1000° C entsprechen, werden die beweglichen Kontaktstücke 48 bis 52 des Umschalters 47 betätigt. Es wird dann durch das Kontaktstück 48 ein entsprechend dimensionierter Widerstand 58 zwischen Punkt 3 b 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 Thermospannung des Thermoelementes Platin/Rhodium-Platin bei 1000⁰C 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

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

ίο 296 vermindert und gleichzeitig der Einfluß der Speisespannung erhöht wird. Bei der Umschaltung der Anordnung auf Temperaturbereiche über 1000⁰C werden jeweils weiterhin mit Hilfe der Kontaktstücke 50 bis 52 die Verbindungspunkte der zu den Widerständen des Spannungsteilers 19 parallelgeschalteten Widerstände 32 bis 37 zur Anpassung der 100⁰C-Stufung innerhalb des Temperaturbereiches von 1000 bis 1600° C noch mit dem nicht geerdeten Anschluß des Spannungsteilers 19 verbunden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Standes (17) u»d das Ende des nichtlinearen Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnimg zur Einstellung einer mehrstellig dekadisch abgestuften Spannung für die Meß- und Regeltechnik mit einem neunteiligen linearen Spannungsteiler, dessen Abgriffe mit Je einem festen Kontaktstück von so vielen einpoligen Zehnstellenschaltern, wie die einzustel- to lende 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 ass Spannungsteilers verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der lineare Spannungsteiler (1) über einen Reihenschloßwiderstand (18) zu einem an einer Spannungsquelle liegenden neunteiligen, entsprechend dem vorgegebenen Kennlinienverlauf der einzustellenden Spannung nichtlinear ausgebildeten Spannungsteile» (19) parallel geschaltet ist, dessen Abgriffe mit je einem festen Kontaktstück eines weiteren ein- as poligen Zehnstellenschalters verbunden sind, dessen bewegliches Kontaktstück (29a; 29 b) über einen Vorwiderstand (7 β; Tb) an den einen Anschluß (3a; 3b) des Ausgangswiderstandes (17) und über einen Zusatzwiderstand (22 a; 226) an das andere Ende des linearen Spannungsteilers (1) angeschlossen ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Zusatzwiderstand ein nichtlinearer Widerstand (22 a) vorgesehen ist (Fig. la).

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

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 ¹ "0° C-Stufung vorgesehenen Zehnstellenschalter verbunden sind, dessen bewegliches Kontaktstück (296) über die Parallelschaltung zweier Widerstände (23 b, 20) mit dem Ende des linearen Spannungsteilers (1) verbunden ist (Fig. 1 b).

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4 für den Temperaturbereich von 1000 bis 1600⁰C, dadurch gekennzeichnet, daß ein Umschalter (47) vorgesehen ist, der bei Betätigung zur Umschaltung auf den höheren Bereich folgende Verbindungen herstellt: