DE2019619A1 - Schaltung zur Speisung einer Messbruecke mit einer ueberlagerten Gleich- und Wechselspannung - Google Patents

Description

• Schaltung zur Speisung einer Meßbrücke mit einer Uberlagerten Gleich- und Wechsel spannung Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zur Speisung einer Meßbrilcke mit einer stabilisierten Gleichspannung und einer ihr überlagerten Wechselspannung, insbesondere zur Kompensation des Einflusses von Netzspannungsschwankungen auf das Gebersignal eines magnetisch-induktiven Durchflußmessers.
• Bei magnetisch-induktiven Durchflußmessern ist die Meßspannung direkt proportional zur magnetischen Induktion und zur Durchflußgeschwindigkeit des strömenden Mediums: = k B v Um hierbei elektrochemische Polarisationseffekte zu vermeiden, ist man gezwungen, magnetische Wechselfelder zu verwenden. Will man zur Erzeugung solcher Magnetfelder keine teure stabilisierte Wechselspannungsquellen anwenden, so muß man notwendigerweise die von den Netzspannungsschwankungen herrührenden Meßfehler kompensieren. Dabei ist zu beachten, daß zwischen Meßspannung und Netzspannung eine Phasendifferenz von 900 auftritt.
• Die Verstimmung der Brücke Uber diese steuerbaren Wider- stünde ergibt an Brtlckenabgriff eine der Meßgröße (Geschwindigkeit v) proportionale Spannung, wenn die Speisung der Brücke mit einer stabilisierten Gleichspannung vorgenommen wird, der eine Wechselspannung Uberlagert ist, die mit der Meßspannung in Phase ist und die Netzschwankungen im gleichen Maße enthält wie die vom Geber abgegebene Meßspannung selbst.
• In diesem Falle werden die von den Netz schwankungen herrührenden Änderungen der Meßspannung vor dem Eingang zum Verstärker kompensiert.
• Es ist bekannt, zu diesem Zweck die Netzspannung über Integralglieder um 900 zu drehen und den Ausgang dieser Schaltung mit einer Zenerdiode in Reihe zu schalten. Ein sehr großer Nachteil ist hierbei die Stromabhängigkeit der Zenerspannung, sodaß die Stabilisierung der Gleichspannung nicht mehr gewährleistet ist.
• Es ist weiterhin bekannt, die Ausgangsspannung des Integrators über einen Übertrager in den Versorgungszweig der MeB-brücke einzugeben. Die damit verbundenen Phasenfehler wirken sich ebenfalls sehr nachteilig aus.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden.
• Die Erfindung besteht darin, daß die Gleichspannung und die der Netzspannung phasengleiche Wechselspannung an einem Operationsverstärker so addiert werden, daß die Wechselspannung am Ausgang um 900 phasengedreht erscheint und die RUckwirkung auf den Gleichspannungsanteil vermieden wird.
• Zu diesem Zweck sind zwei verschiedene Gegenkopplungszweige vorgesehen. Die Phasendrehung der Wechselspannung am einen Eingang wird wie beim Millerintegrator durch eine Kapazität erreicht, und die rückwirkungsfreie Addition der stabilisierten Gleichspannung am anderen Eingang durch dynamische Abkopplung im entsprechenden Gegenkopplungszweig gewährleistet.
• Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.
• Die Erfindung und ihre Anwendung bei magnetisch-induktiven Durchflußmessern wird an Hand von zwei Figuren beispielsweise erläutert.Es zeigen: Fig. 1 die bekannte Schaltung zur Kompensation der Netzschankungen auf die Meßgröße und Fig. 2 die Schaltung gemäß der Erfindung, die zur Versorgung der Meßbrücke in der Schaltung nach Fig. 1 dient.
• In Fig. 1 erzeugt der netzgespeiste Magnet 1 ein Magnetfeld, das an den Elektroden 2 des von einer leitenden Flüssigkeit durchströmten Rohres 3 die Meßspannung UM erzeugt. Diese von der Amplitude des Netzes und Ceschwindigkeit v der Flüssigkeit abhängige Meßspannung UM wird in den Eingangskreis des Meßverstärkers 4 eingekoppelt. Die Meßbrücke 5 mit den steuerbaren Widerständen 6 ist mit einer stabilisierten Gleichspannung UO und einer Wechselspannung UB zu speisen, die im gleichen Maße wie die Meßspannung UM die Netz schwankungen enthält.
• Diese Wechsel spannung U5 wird der Brückendiagonalen entnommen und der eingekoppelten Meßspannung UM gegengekoppelt. Die von der Geschwindigkeit v (Meßgröße) bewirkte Änderung der Meßspannung U wird vom Verstärker 4 verstärkt und verstimmt M über die steuerbaren Widerstände 6 die Meßbrücke, an der nunmehr ein nur von der Geschwindigkeit v proportionales Gleichstromsignal abzugreifen i8t. Dieses wird in den Verstärker 7 verstärkt und beispielsweise zur Anzeige gebracht.
• Die Schaltung zur Speisung der Meßbrücke gemäß der Erfindung erläutert Fig. 2: Dem P-Eingang des Verstärkers 8 wird über den Widerstand 9 eine Gleichspannung U zugeführt, die dem Spannungsteiler, bestehend aus Widerstand 10 und Zenerdiode 11, entnommen ist. Im Punkt I der Schaltung wird eine Wechselspannung über den Kondensator 12 auf den N-Eingang des Verstärkers gegeben. Der Verstärker 8 ist mit zwei Ritckkopplungszweigen versehen. Die Ausgangswechselspannung wird über das RC-Gllsd aus Kondensator 13 und Widerstand 14 wie bei einem Miller-Integrator auf den N-Eingang zurückgeführt.
• Die am Punkt I eingegebene Wechsel spannung erscheint um 90° phasengedreht am Ausgang des Verstärkers. Der zweite RUckführungszweig dient dazu, die von der Zenerdiode stabilisierte Gleichspannung auf den Ausgang des Verstärkers zu übertragen. Da für den nicht invertierenden Verstärker allgemein gilt: ergibt sich für R3 -> # ein Spannungsfolger, also ein Verstärkungsfaktor von 1. Der Kondensator 15 ist erforderlich, um die Wechselspannung aus dem Gleichstromkopplungszweig zu eliminieren. bå Ausgangsaignal setzt sich aus einem überlagerten Gleich- und Wechselteil zusammen. Diese Überlagerungs spannung wird zur Speisung der eingangs erwähnten Meßbrücke 5 verwendet, an deren Diagonalen die Spannung UD entnommen wird.

Claims (3)

P a t e n t - und S c h u t z a n 8 p r ü c h e

1. Schaltung zur Speisung einer Meßbrücke mit einer stabilisierten Gleichspannung und einer ihr überlagerten Wechselspannung, insbesondere zur Kompensation der Netzspannungsschwankungen auf das Gebersignal eines magnetisch -induktiven Durchflußmessers, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichspannung und die Wechsel spannung an einem Operations-Verstärker so addiert werden, daß die Wechselspannung am Ausgang um 900 phasengedrebt erscheint, und die RUckwirkung auf den Gleichspannungsteil vermieden wird.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die stabilisierte Gleichspannung mit einer Zenerdiode erzeugt wird, zu der über einen Operationsverstärker eine Wechsel spannung unter gleichseitiger Phasendrehung um 900 addiert wird, wobei durch dynamische Entkopplung im Gleichspannungsübertragungszweig eine Wechselspannungsrückwirkung auf den Gleichspannungseingang unmöglich wird.

3. Schaltung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an dem P-Eingang des Verstlrkers (8) die stabilisierte Gleichspannung angelegt ist, die einem aus einem Widerstand (1Q) und der Zenerdiode (11) bestehenden Spannungsteiler entnonen ist, und daß dem N-Eingang ueber spannung proportionale Wechselspannunß UB zugeführt wird, wobei vom Ausgang des Verstärkers (8) zum N-Eingang ein Gleichstrom-Gegenkopplungszweig mit mehreren Widerständen R1,R2 und R3 vorgesehen ist, zwischen denen das Wechselstromsignal über einen Kondensator (15) an Masse abgeleitet wird, und daß ein weiterer Rückkopplungszweig vorgesehen ist, der das Wechseistromsignal in an sich bekannter Weise über das RC-Glied (13,14) auf den N-Eingang zurückführt.

L e e r s e i t e