DE2038027A1 - Widerstand/Strom-Meßumformer - Google Patents

Widerstand/Strom-Meßumformer

Info

Publication number
DE2038027A1
DE2038027A1 DE19702038027 DE2038027A DE2038027A1 DE 2038027 A1 DE2038027 A1 DE 2038027A1 DE 19702038027 DE19702038027 DE 19702038027 DE 2038027 A DE2038027 A DE 2038027A DE 2038027 A1 DE2038027 A1 DE 2038027A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
current
resistance
pole
resistor
amplifier
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE19702038027
Other languages
English (en)
Other versions
DE2038027B2 (de
Inventor
Eugen 6700 Ludwigshafen. GOId 1-04 Hoch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pollux GmbH
Original Assignee
Pollux GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pollux GmbH filed Critical Pollux GmbH
Priority to DE19702038027 priority Critical patent/DE2038027B2/de
Publication of DE2038027A1 publication Critical patent/DE2038027A1/de
Publication of DE2038027B2 publication Critical patent/DE2038027B2/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G08SIGNALLING
    • G08CTRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C19/00Electric signal transmission systems
    • G08C19/02Electric signal transmission systems in which the signal transmitted is magnitude of current or voltage

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Description

  • Widerstand/Strom-Meßumformer Die Erfindung betrifft einen Widerstand/Strom-Meßumformer, bestehend aus einen die Prozeßgröße überwachenden Widerstandsferngeber oder Widerstand und einem von diesem gesteuerten Gleichstromverstärker, sowie einer von der Impedanz des Gleichstromverstärkers abhängigen, die Meßgröße anzeigenden Last, die in die eine Zuleitung von der Stromquelle zum Meßumformer eingeschaltet ist. Es sind jedoch auch andere von Prozessen gesteuerte Widerstände möglich. Meßumformer und Meßanordnungen nach der Erfindung werden insbesondere dann mit Vorteil gegenüber bekannten Meßumformern dieser Art eingesetzt, wenn am Meßort kein Speisestrom zur Verfügung steht, und wenn zur Übertragung von Meßstrom und Speisestrom nur ein Aderpaar oder auch eine Ader genügen muß.
  • Dabei kann die Anordnung des Meßumformers so gewählt werden, daß entweder die Summe von Meßstrom und Speisestrom die Meßinstrumente durchfließt, wobei sich z.B. ein Strombereich von 4...20 mA (lebender Nullpunkt oder Live-Zero) erzielen läßt, oder daß nur der eigentliche Meßstrom - z.B. O...2O mA - die Meßinstrumente durchfließt.
  • Aus der DAS 1 805 918 geht ein Widerstand/Strom-Meßumformer hervor, bei dem die Meßinstrumente in eine von zwei Verbindungsleitungen zwischen dem Meßumformer und der Speisestromquelle eingeschaltet sind. Als Geber für diesen Meßumformer dient ein Widerstandsthermometer, insbesondere ein Platinwiderstandsthermometer. Dieses Widerstandsthermometer ist mit drei weiteren Widerständen zusammen in eine Brücke geschaltet und an eine im Meßumformer erzeugte, konstante Spannung gelegt. Bei diesem Meßumformer kann z.B. der Strombereich 4.. .20 mA normalerweise nicht erreicht werden, weil die Summe der festen Ströme in den Brückenzweigen und in der spannungsstabilisierenden Diode größer ist als 4 mA.
  • Ferner ist diese Anordnung nicht zur Speisung eines Widerstandsferngebers geeignet; es würden sich vielmehr die bekannten Nachteile- der Verfälschung der Messung infolge des Übergangswiderstandes zwischen Schleifer und Wicklung ergeben. Es ist bei dem Meßumformer nach der DAS 1 805 918 auch nicht möglich, für irgendeine TemperaturbezugsgröBe den Meßstrom Null zu erreichen.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die eben erwähnten Nachteile zu vermeiden. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß einem Gleichstromverstärker eine aus einem Konstantstrom-Zweipol und einem Widerstand bestehende Reihenschaltung parallelgeschaltet ist.
  • Fig. 1 zeigt eine prinzipielle Anordnung nach der Erfindung. Aus der Gleichstromquelle (4) wird einem Konstantstrom-Zweipol (1) der Strom (J1) und einem Gleichstromverstärker (2) der Strom. (J2) gemeinsam (J1 + J2) über das Meßinstrument (5a) oder (5b) und die Verbindungsleitungen (a) und (b) zugeführt. Der Konstantstrom-Zweipol (1) arbeitet als gesteuerte Impedanz in der Weise, daß der ihn durchfließende Strom (J1) unabhängig von der Spannung an seinen Klemmen - innerhalb der zulässigen Extremwerte - stets von gleicher Größe ist, und dient zur Speisung des durch die Prozeßgröße veränderbaren Widerstandes (3a). (3a) kann z.B. der veränderbare Zweig 12-11 eines Widerstandsferngebers sein. Über (3a) baut sich eine Spannung auf von der Größe J1.R(3a) (gegen (0)). Diese Spannung wird über den Widerstand (3b) als Steuerspannung an die Eingangsklemme (E) des Gleichstromverstärkers (2) gelegt. (2) arbeitet als unsymmetrischer Kompensationsverstärker mit direkt gekoppelten Verstärkerstufen, und wirkt ebenfalls als gesteuerte Impedanz, die, unabhängig von der zwischen (A) und (0) herrschenden Spannung - innerhalb der zulässigen Extremwerte - einen nur von der Spannung an (E) gegen (0) abhängigen, dieser Spannung (= J1.R(3a)) proportionalen Strom (J2) durchläßt. Über die Instrumente (5a) und (5b) und die Verbindungsleitungen (a) und (b) fließt demnach der Strom (J1 + J2), der die Summe aus dem konstanten Anteil (J1) und dem der Prozeßgröße bzw. (3a) proportionalen Strom (J2) ist.
  • Bei entsprechender Dimensionierung kann z.B. der Strom (J1) zu 4 mA und der Strombereich (J2) für den Widerstandsbereich (3a) zu 0.. .16 mA gewählt werden, so daß der Gesamtstrombereich (J1 + J2) 4...20 mA beträgt. Es ergibt sich die bekannte Anzeige mit "lebendem Nullpunkt".
  • In vielen Fällen muß jedoch der Strom (J2) allein gemessen werden, z.B. wenn er über einen Gleichstromzähler integriert werden soll.
  • Das ist mit der prinzipiellen erfindungsgemäßen Anordnung nach Fig. 2 möglich. Hierbei wird aus der Gleichstromquelle (4) über einen Konstantstrom-Zweipol (6) ein Strom von gleicher Größe wie der von dem Konstantstrom-Zweipol (1) benötigte Strom (J1) über die Verbindungsleitung (a) in (1) eingespeist. Der Gleichstromverstärker (2) bezieht seinen Strom (J2) über die Reihenschaltung: Zenerdiode (8) - Instrument (7b) - Gleichstromzähler (7a) ebenfalls über die Verbindungsleitung (a). Die Summe der beiden Ströme (J1 + J2) fließt über die Verbindungsleitung (b) zurück in die Stromquelle (4). Die Zenerdiode (8) dient dazu, eine Potentialdifferenz zwischen Pluspol der Stromquelle (4) und dem Punkt (y) bzw. (x) zu erzeugen von solcher Größe, daß das einwandfreie Arbeiten des Konstantstrom-Zweipols (6) stets gewährleistet ist. Der durch den Widerstand (a) und die Zenerdiode (8) fließende Vorstrom ist meßtechnisch ohne Einfluß.
  • In dem zwischen den Punkten (x) und (y) eingeschlossenen Zweig mit dem Gleichstromzähler (7a) und dem Instrument (7b) fließt jetzt nur der dem Widerstand (3a) bzw. der Prozeßgröße proportionale Strom (J2).
  • Für Überwachungsaufgaben kann ferner ein weiteres Instrument zwischen dem Punkt (x) und der Verbindungsleitung (a) angeordnet werden (7c), wo der Summenstrom (J1 + J2) auftritt. Es ist klar und bedarf keiner eigenen Darstellung, daß Zenerdiode (8) und Widerstand (9) entfallen können, wenn man den Punkt (y) mit einer entsprechenden Anzapfung der Stromquelle (4) verbindet.
  • Ferner ist es möglich, die Ströme in den Konstantstrom-Zweipolen (1) und (6) ungleich groß zu machen. Macht man den Strom von (6)kleiner als den von (1), so erhält man einen Strom (J2) in den Instrumenten (7a) und (7b) schon bei einem Widerstand (3a) von 0 Ohm.
  • Macht man den Strom von (6) größer als den von (1), so erhält man für einen Widerstand (3a) von 0 Ohm einen negativen Strom (J2) und erst ab einer bestimmten Größe von (3a) positive Ströme (J2). Anders ausgedrückt kann man den Strom (J2) zu 0 machen, auch wenn (3a) bereits einen Anfangswert bei der Prozeßgröße 0 hat, oder man kann beliebige Anhebungen und Unterdrückungen von (J2) in Abhängigkeit von (3a) bzw. der Prozeßgröße vornehmen. Wenn bei unterdrücktem Nullpunkt derauf den Strom (J2) = 0 bezogene Widerstand (3a) kleinere Werte annehmen kann, so wird der Strom (J2), bezogen auf-die Instrumente (7a) und (7b), negativ. Sollen nur positive Ströme (J2) von den Instrumenten angezeigt werden, so können die negativen Ströme mittels der Diode (7d), die an einer beliebigen Stelle im Strompfad (x)-(y) eingeschaltet werden kann, von den Instrumenten ferngehalten werden.
  • Ein spezielles meßtechnisches Problem liegt vor in der Forderung; mittels Widerstand/Strom-Meßumformer eine Beziehung zwischen Widerstand (R) und Strom (Jm) herzustellen von der Form: R C1) Jm = Jm max #1 - # (1) , Rmax d.h. der die Meßinstrumente durchfließende Strom Jm soll bei kleinen Werten von R groß und bei großen Werten von R klein sein, und insbesondere soll der Strom Jm beim Widerstand 0 seinen Höchstwert und beim Höchstwert des Widerstandes den Wert 0 annehmen usw., womit er dem steuernden Widerstand umgekehrt proportional ist.
  • Diese Forderung wird z.B. dann gestellt, wenn die in einen Strom umzusetzende primäre Meßgröße (M1) nur über eine Hilfsgröße (M2) gemessen werden kann, über die die Einstellung des Widerstandsferngebers vorgenommen wird. Ist die Beziehung zwischen erster und zweiter Meßgröße von der Form M1 M2 = M2 max # #n (2) M1 max wobei n zwischen 0,5 und 1 liegen kann, so ist es durch einfache äußere Beschaltung eines normalen, linearen Widerstandsferngebers mit Festwiderständen fast immer möglich, einen sehr genau der Beziehung R M1 = R #1 - # (3) Rmax M1 max folgenden Verlauf des Gesamtwiderstandes dieses Netzwerks zu erzeugen.
  • Setzt man (2) in (1) ein, so erhält man M1 @ Jm = Jm max (1 - #1 - # ), oder gekürzt: M1 max M1 Jm = Jm max # # (4) M1 max und man erkennt, daß der Widerstandsverlauf nach (3) der in (1) vorausgesetzte ist.
  • Die Bedingung (1) wird mit einer erfindungsgemäßen Anordnung des Meßumformers nach Fig. 3 erfüllt. Aus der Gleichstromquelle (4) wird über den Konstantstrom-Zweipol (10) ein Strom (J1 + J2 max) in die parallelgeschaltete Anordnung: Konstantstrom-Zweipol (1) mit in Reihe geschaltetem Widerstandsnetzwerk (3b) (Funktion nach Gleichung (3)), Gleichstromverstärker (2) und die Reihenschaltung (11a), (llb), (12) getrieben. (a) und (b) sind die Verbindungsleitungen. Der Konstanstrom-Zweipol (1) nimmt stets den Strom (J1) auf. Der Gleichstromverstärker (2) nimmt einen Strom (J2) auf von der Größe: (3c) J2 = J2 max (3cmax) .
  • Aus dem Verzweigungspunkt (z) fließt in den Gleichstromzähler (lla) und das Instrument (11b) und die Zenerdiode (12) nach dem Minuspol der Stromquelle der Stroh (Jm): (3c) (3c) (5) Jm = J2 max - J2 max (3cmax) = J2 max (1 - (3cmax)) Das ist der gleiche Strom wie in (1) gefordert, und die Bedingung der Gleichung (1) ist erfüllt.
  • Es ist auch möglich, den Strom im Konstantstrom-Zweipol (10) so zu wählen, daß der Strom (J2 max - J2) den gewünschten Endwert erreicht bei einem Widerstand (3c) größer als O Ohmj oder daß (J2 max - J2) schon zu 0 wird, bevor der maximale Widerstand (3c) erreicht-tird, analog dem schon in der Beschreibung zu Fig. 2 Erläuterten. Unter der BertLoksichtigung dieser Tatsache ist es nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung möglich, die Temperatur mittels sogenannter Diodenthermometer zu messen und in einen der Temperatur proportionalen Strom umzuformen, wobei beliebige Beziehungen zwischen Anfangstemperatur, Temperaturbereich und Meßstrom (J2) hergestellt werden können. Ein solches Diodenthermometer ist als Widerstand (3d) in Fig. 3 darestellt.
  • Bei einem konstanten Flußstrom durch das Diodenthermometer (3d) erhält man eine Flußspannung UF, die nur von der Temperatur abhängig ist, die mit (3d) gemessen wird.
  • Man kann schreiben: UF = Uo -Darin ist Uo die Flußspannung bei 0°C, k die Änderung der Flußspannung pro °C und # die Temperatur in °C. Daraus ergibt sich der Flußwiderstand: UF Uo - k # # JF JF Man erkennt, daß der Widerstand UF = (3d) mit steigender Temperatur abnimmt, und daß damit die Zusammenhänge zwischen dem Strom (J1 + J2 max) im Konstantstrom-Zweipol (10) und dem Strom (J2 max - J2) durch das Meß instrument (leib) die gleichen sind wie für den Widerstand (3c) beschrieben.
  • Sollen nur kleine Temperaturbereiche erfaßt werden, so ist es möglich, mehrere Dioden zu einer Kette zusammenzuschalten und gemeinsam in einem entsprechend gestalteten Fühler unterzubringen. Man erhält für eine aus n Dioden bestehende Kette: Uo - k ## RF = n# JF Die Zenerdiode (12) in Verbindung mit dem Widerstand (13) dient dazu, ein Potential (w) von solcher Größe zu erzeugen, daß das Potential (z) immer positiv genug (gegenüber dem Minuspol der Stromquelle (4) und unter Berücksichtigung des Spannungsabfalls auf der Verbindungsleitung (b) gegenüber dem Potential (O) am Heßumformer (1), (2)) ist, um das ordnungsgemäße Arbeiten von (1) und (2) sicherzustellen, Die Zenerdiode (12)und der Widerstand (13) können auch entfallen, und stattdessen der Punkt (w) mit einer Anzapfung an der Stromquelle (4) verbunden werden.
  • Für die in den Anordnungen nach Fig. 1, Fig. 2 und Fig. 3 eingesetzten Konstantstrom-Zweipole (1), (6), (10) und Gleichstromverstärker (2) können an sich bekannte Anordnungen dieser Art eingesetzt werden, Es hat sich aber gezeigt, daß insbesondere die bekannten Konstantstrom-Zweipole den mit den Meßaufgaben gestellten Forde N ngen nicht genügen.
  • So wird z.B. gefordert, daß für eine einzige Ausführung nach Fig. 1 Stromquellen (4) mit Spannungen zwischen 24 und 80 V, Meßinstrumente zwischen ca. O Ohm und 2 kOhm und Leitungen zwischen 0 und 500 Ohm pro Ader eingesetzt werden dürfen. Dann kann die Betriebsspannung an den Verbindungspunkten der Verbindungsleitungen (a), (b) mit dem Meßumformer (1), (2) z.B. Werte zwischen 12 V und 80 V annehmen. Der Speisestrom (J1) und der von der Prozeßgröße abhängige Strom (J2) sollen dabei infolge des Einflusses dieser Spannung um weniger als + 0,2 % schwanken.
  • Das ist eine Forderung, die bei Meßumformern Widerstand/Strom, bei denen die Stromquelle (4) direkt beim Meßumformer bzw. beim Geber sitzt, nicht auftritt. Dort sind normalerweise höchstens Unterschiede an der Stromquelle (4) selbst in der Größenordnung + 10 % oder auch + 20 % vom Sollwert zu erwarten.
  • Die bekannten Konstantstrom-Zweipole, die im wesentlichen aus zwei parallelgeschalteten komplementären Kreisen mit je einem Transistor, einer Zenerdiode und einem Kompensationswiderstand bestehen, vermögen die obigen Forderungen nicht zu erfüllen. Auch ist bei diesen Anordnungen der von der Umgebungstemperatur abhängige Fehler größer als der zulässige. Er soll kleiner sein als 0,1 % / 100C. Weiter ergibt sich aus der Parallelschaltung der beiden Zweige, daß jeder Zweig und jede Zenerdiode in einem Zweig nur die Hälfte des Gesamtstromes führt. Soll nur ein Strom von 4 mA stabilisiert werden (s. Beschreibung der Fig. 1), so entfallen auf jeden Zweig 2 mA. Bei Zenerdioden nimmt der differentielle Widerstand stark zu, wenn der Strom abnimmt. Für eine typische, für den Zweck geeignete Zenerdiode mit einer Zenerspannung von ca.
  • 5...6 V ergibt sich z.B. für einen Strom von 2 mA etwa der 2,5-fache differentielle Widerstand wie für einen Strom von 4 mA. Der differentielle Widerstand der Zenerdioden ist aber umgekehrt proportional-der Güte der Stabilisierung. Ferner ist die Güte der Stabilisierung von der Verstärkung des Regelkreises, in diesem Falle des Transistors, abhängig.
  • In Fig. 4 ist ein erfindungsgemäßer Konstantstrom-Zweipol dargestellt, der wie folgt arbeitet: Aus der Zenerdiode (21), dem Kompensationswiderstand (22) und den Widerständen (23) und (24), deren Größe etwa das Hundertfache des Widerstandes (22) ist, nebst der Diode (26), die zur Temperaturkompensation dient, ist eine Brückenschaltung aufgebaut, in deren Diagonalzweig die Emitter-Basis-Strecke des Transistors (25) liegt. Transistor (25) steuert den Transistor (27), der stets einen Strom von solcher Größe führt, daß sich an dem Widerstand (22) eine Spannung im Verhältnis zur Zenerspannung an (21) aufbaut, daß die über die Widerstände (23) und (24), (26) geteilte, der Basis des Transistors (25) zugeführte Spannung gerade von der Größe ist, daß (25) den für die Erfüllung der Gleichgewichtsbedingungen erforderlichen Basisstrom an (27) liefert.
  • Wird z.B. der Strom im Kollektor-Emitter-Zweig des Transistors (27) zu klein, so wird auch der in den (+)-Anschluß hinein- und aus dem-(-)-Anschluß herausfließende Konstantstrom (JK) zu klein. Dann ist auch der Spannungsabfall über dem Widerstand (22) zu gering. Das Teilerverhältnis von (23) und (24), (26) ist konstant, und die Spannung an der Basis von (25) wird positiver gegen den Emitter von (25). Dadurch wird (25) weiter ausgesteuert und führt dem Transistor (27) mehr Basisstrom zu, so daß sich der richtige Strom in t(27), (22) und der richtige Strom der Gesamtanordnung wieder einstellt.
  • Da die Regelanordnung zweistufig ist, wird eine sehr steile Regelcharakteristik und eine hohe Regelgenauigkeit bzw. ein sehr konstanter Strom (JK) erzielt.
  • Bei sehr großen Änderungen der Speisespannung (+), (-) der Anordnung ergibt sich dennoch eine nicht mehr zulässige Veränderung des Stromes (JK) mit der Speisespannung. Diese kann -praktisch zu 0 gemacht werden, mittels des Widerstandes (30). Dieser ist direkt mit dem Pluspol (+) und mit dem Widerstand (22) verbunden, der am Minuspol (-)der Anordnung liegt.
  • Der mit der Speisespannung variierende Strom über (30) erzeugt einen zusätzlichen, mit der Speisespannung variierenden Strom über (22). Nimmt man an, daß der Gesamtstrom (JK) der Anordnung für eine bestinete Speisespannung gerade richtig ist, so wird bei Erhöhung der Speisespannung etwas mehr Strom über (30) und (22) getrieben. Dann erhöht sich der Spannungsabfall über (22).
  • Das hat zur Folge, daß (25) weniger weit ausgesteuert wird und weniger Basisstrom an (27) liefert. Dadurch wird aber auch der Strom über (27) und über die Zenerdiode (21) geringer. Die Zenerspannung nimmt etwas ab. Dann wird aber (25) noch weniger weit ausgesteuert, so daß zum Schluß die Anordnung wieder stabil ist, und der Gesamtstrom (JK) der gleiche ist wie zuvor.
  • Die Diode (26) hat die Aufgabe, die im wesentlichen durch die Temperaturkoeffizienten der Zenerdiode (21) und des Transistors (25) verursachte, bei einer Änderung der Umgebungstemperatur auftretende Änderung des Stromes (JK) weitgehend zu kompensieren. Für die vollständige Kompensation ist an sich eine Diode (26) erforderlich mit einem Temperaturkoeffizienten der Flußspannung bzw. des Flußwiderstandes ganz bestimmter Größe. Diese wird man normalerweise nicht erhalten. Bei der gezeigten Anordnung kann aber durch die Bemessung des Verhältnisses der Widerstände (23) und (24) bzw. des Verhältnisses zwischen Zenerspannung (21) und Kompensationsspannung (über (R 22)) der erforderliche Temperaturkoeffizient so festgelegt werden, daß er dem für normale, käufliche Dioden typischen entspricht.
  • Der Widerstand (29) dient als Zündwiderstand; ohne ihn fließt bei Verwendung von Siliziumtransistoren (25) und (27) kein Strom über die Anordnung, weil (25) und (27) gesperrt sind. Für (29) genügt ein Widerstand, der einige M Strom durchläßt, also in der Größenordnung MOhm.
  • Andererseits wird in dem Transistor (27) das Produkt aus überschüssiger Spannung und Strom (JK) in Wärme umgesetzt. Insbesondere wenn größere Ströme fließen (z.B. in (10) in Fig. 3) bereitet dann die Wärmeabfuhr aus dem Transistor (27) Schwierigkeiten und es muß auch schon zu Typen mit größerer zulässiger Verlustleistung gegriffen werden. Nach der Erfindung kann der Transistor (27) dadurch von einem großen Teil der Verlustleistung entbunden werden, daß der Widerstand (29) entsprechend kleinere Widerstandswerte hat. An sich ist theoretisch ein Widerstand (29) möglich von der Größe R = AU (darin ist dU die maximal über S27) bzw.
  • (29) auftretende Spannung).
  • Dann ergibt sich als Verlustleistungsmaximum am Transistor (27): Pmax = #U/2 # JK/2 Das ist nur noch ein Viertel der bei einem großen Widerstand (29) in (27) auftretenden Verlustleistung. Man wird normalerweise nicht so nahe an die Grenze gehen, sondern durch einen Widerstand entsprechend größer als dJK t etwa 30 % der an sich maximalen Verlustleistung im Transistor (27) zulassen.
  • An dem Konstantstrom-Zweipol ist weiter ein Abgriff (UK) (Fig. 5) vorgesehen, an dem eine Hilfsspannung mit konstantem Potential gegenüber dem Anschluß (-) abgegriffen werden kann.
  • An den Gleichstromverstärker (2) in Fig. 1, Fig. 2 und Fig. 3 werden aus den schon beschriebenen Forderungen heraus ebenfalls Ansprüche gestellt, die mit den herkömmlichen Anordnungen nur unvollkommen zu beiriedigen sind. Weiter soll der Verstärker (2) so ausgebildet sein, daß bei einem Windungsbruch des Widerstandsferngebers oder Widerstandes (3a) größere Ströme in den Meßinstrumenten als wenige % über dem maximalen, durch die Prozeßgröße bedingten Strom zuverlässig verhindert werden.
  • In Fig. 5 ist ein Gleichstromverstärker nach der Erfindung dargestellt, der allen Anforderungen genügt. Um die Zusammenhänge klarer zu zeigen, ist der Konstantstrom-Zweipol nach Fig. 4 und der Widerstandsferngeber (3) mit dargestellt. Es ergibt sich folgende Wirkungsweise: Der über die Verbindungsleitung (a) zugeführte Strom (J1 +J2) verzweigt sich in (J2) der in den Gleichstromverstärker fließt und (J1), der in den Konstantstrom-Zweipol fließt. Aus dem Gleichstrom-Zweipol heraus fließt der Strom (JK) in den Schleifer (12) des Widerstandsferngebers (3) und baut über (3a) eine diesem proportionale Spannung auf. Der Strom (JK) ist nicht genau der Strom (J1), weil über den Ausgang (UK) des Konstantstrom-Zweipols der Strom (J3) entnommen wird. Dieser ist von der Größenordnung einige Zehntel zur bis einige %o des Stromes (JK> bzw. (J1). Die Spannung über (3a) kann dem Verstärkereingang - Basis des Transistors (33) - nicht direkt zugeführt werden; denn es muß, damit (33) die weiteren Verstärkerstufen steuern kann, zunächst die Emitter-Basis-Sahwellspannung von (33) überwunden werden.
  • Das könnte an sich geschehen durch Einfügen eines Widerstandes zwischen dem Anschluß (11) des Widerstandsferngebers (3) und den Punkt (O) der Schaltung. Weil aber die Emitter-Basis-Schwellspannung von (33) einen Temperaturkoeffizienten von etwa 2,4 mV/°C hat, würde sich dabei ein unzulässig großer Temperaturgang des Verstärkers ergeben. Die Erzeugung der Schwellspannung bei gleichzeitiger Kompensation des Temperaturgangs geschieht mittels der in Flußrichtung zwischen den Widerstand (42) und den Anschluß (13) des Widerstandsferngebers (3) eingeschalteten Diode (43). Abgesehen von dem Einfluß des Stromes (J4) in die Basis des Transistors (33)> der aber nur etwa 1 % des Stromes (J3) beträgt, ist der Strom durch die Diode (43) nur bestimmt durch die Größen (UK) und R (42), also konstant. (42) wird so gewählt, daß die über der Diode (43) abfallende Spannung genau so groß ist wie die Schwellspannung des Transistors (33). Die Verstärkeranordnung (31) bis (41) nimmt dann stets einen solchen Strom (J2) auf, daß der Spannungsabfall über dem Kompensationswiderstand (37) genau gleich der Spannung über dem Widerstand (3a) ist. Durch geeignete Bemessung von (37) wird die Größe des Stromes (J2) festgelegt. Der Einfluß des Stromes (J4), der ebenfalls über (37) abfließt, ist so gering ( s10 5 vom Endwert für J2), daß er unberücksichtigt bleiben kann.
  • Liegt eine Unterbrechung der Wicklung von (3) oder der Zuleitungen zu (3) vor, so tritt an der Basis von (33) eine hohe Spannung auf, die einen entsprechend hohen Wert der Prozeßgröße vortäuscht. Der Verstärker möchte durch Aufnahme eines entsprechend großen Stromes (J2) diese Spannung kompensieren. Sind genügend große Widerstände der Verbindungsleitungen und der Meßinstrumente vorhanden, so wird auf einen Strom begrenzt, der gleich ist der Speisespannung dividiert durch die Summe aller Verbindhngsleitungs- und Instrumentenwiderstände und den Widerstand (37), der unter Umständen in Kauf genommen werden kann. Sind die Widerstände aber klein und die Betriebsspannung groß, so treten Ströme (J2) auf, die ein Vielfaches des maximalen Nennstromes betragen. Dadurch können Meßinstrumente, der Transistor (38) in der Endstufe des Verstärkers und der Widerstand (37) zerstört werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird eine Begrenzung der Überströme dadurch erreicht, daß ein weiterer Transistor (41) vorgesehen ist, der verhindert, daß der Strom durch den Transistor (38), der etwa 99 % des gesamten Verstärkerstromes (J2) ausmacht, um mehr als einen gewissen Bruchteil größer werden kann als der Soll-Endwert des Stromes (J2). In die Emitterleitung des Transistors (38) ist ein Widerstand (39) eingeschaltet, an dem sich eine praktisch dem jeweiligen Strom (J2) proportionale Spannung aufbaut. Legt man (39) so aus, daß z.B. beim Soll-Endwert von (J2) 6 V über (39) abfallen, und führt diese Spannung dem Transistor g41) über die Zenerdiode (40) zu, so wird, wenn die Zenerdiode etwa eine Durchbruchspannung von 5,5 V hat, der Transistor (41) noch keinen Strom aufnehmen, da die Spannung von 6 V - 5,5 V = 0,5 V noch unterhalb seiner Schwellspannung liegt.
  • Wird durch einen Defekt von (3) oder der Zuleitungen zu (3) der hohe Meßwert vorgetäuscht, so nimmt (38) sofort einen größeren Strom auf, und die Spannung über (39) nimmt zu. Nimmt sie z.B. um 5 %, also auf 6,3 V zu, so liegt an der Basis von (41) eine Spannung von 6,3 V - 5,5 V = 0,8 V. Damit wird (41) so weit ausgesteuert, daß so viel Strom an der Basis von (38) über die Kollektor-Emitter-Strecke von (41) entnommen wird, so daß in die Basis von (38)nur noch so viel Strom gelangt, um die Wirkung von (41) gerade aufrecht zu erhalten. Ob der vorgetäuschte Eingangswert 10 % oder 500 % größer ist als der Soll-Rndwert spielt dabei überhaupt keine Rolle. Es wird sich stets ein maximaler Strom (J2) einstellen, der 5 % größer ist als der Soll-Endwert von (J2), und der höchstens wegen des Temperaturgangs der Schwellspannung des Transistors (41) und der Durchbruchspannung der Zenerdiode (40) um einige % nach oben oder unten streut.
  • Falls eine so enge Begrenzung nicht erforderlich ist, kann auch auf die Zenerdiode (40) verzichtet, und die Basis des Transistors (41) direkt mit dem Emitter des Transistors (38) verbunden werden. (39) muß man dann so auslegen, daß beim Soll-Endwert von (J2) etwa eine Spannung von 0,5 V auftritt. Es wird dann eine Begrenzung auf etwa 50 % mehr als den Soll-Endwert von (J2) erreicht, die um etwa t 20 % nit der Temperatur streut.

Claims (19)

  1. P a~t e n t a n sp r ii c h e 1* Widerstand/Strom-Meßumformer nach Fig. 1, bestehend aus einem die Prozeßgröße überwachenden Widerstandsferngeber oder Widerstand und einem von die sei gesteuerten Gleichstromverstärker, sowie einer von der Impedanz des Gleichstroiverstärkers abhängigen, die Meßgröße anzeigenden Last, die in die eine Zuleitung von der Stromquelle zum Meßumformer eingeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gleichstromverstärker (2) die aus dem Konstantstrom-Zweipol (1) und dem Widerstand (3a) bestehende Reihenschaltung parallelgeschaltet ist.
  2. 2. Widerstand/Strom-Meßumformer nach Fig. 2, bestehend aus einem die Prozeßgröße überwachenden Widerstandsferngeber oder Widerstand und einem von diesen gesteuerten Gleichstromverstärket, sowie einer von der Impedanz des Gleichstromverstärkers abhängigen, die Meß größe anzeigenden Last, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gleichstromverstärker (2) die aus den Konstantstrom'Zweipol (1) und dem Widerstand (3a) bestehende Reihenschaltung parallelgeschaltet ist, und daß zwischen den einen Pol der Stromquelle (4) und die Verbindungsleitung (a) ein Konstantstron-Zweipol (6) eingeschaltet ist, der einen Strom von gleicher Größe führt wie (1), und daß die Instrumente (7a), (7b) an den Verzweigungspunkt - (x) zwischen Konstantstrom-Zweipol (6) und Verbindungsleitung (a) einerseits und eine Spannung geringeren Potentials (y) als der nit der Stromquelle (4) verbundene Anschluß des Konstantstrom-Zweipols (6) andererseits eingeschaltet ist.
  3. 3. Widerstand/Strom-Meßumformer nach Anspruch 2 und Fig. 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Verzwigungspurit (x) und die Verbindungsleitung (a) ein weiteres Instrument (7c) eingeschaltet ist.
  4. 4. Widerstand/Strom-Meßumformer nach Anspruch 2 und Fig. 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ströme der Konstantstrom-Zweipole (1) und (6) verschieden groß sind.
  5. 5. Widerstand/Strom-Meßumfornr nach Anspruch 2 und Fig 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Strompfad zwischen den Verzweigungspunkten (x) und (y) eine Diode (7d) eingeschaltet istO
  6. 6. Widerstand/S*rom-Meßumforser nach Fig 3, bestehend aus einem die Prozeßgröße überwachenden Widerstand und einem von diesem gesteuerten Gleichstromverstärker, sowie einer von der Impedanz des Gleichstromverstärkers abhängigen, die Meßgröße anzeigenden Last, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gleichstromverstärker (2) die aus dem Konstantstrom-Zweipol (1) und dem Widerstand (3c) oder (3d) bestehende Reihenschaltung parallelgeschaltet ist, und daß zwischen den einen Pol der Stromquelle (4) und. der Verbindungsleitung (a) ein Konstantstrom-Zweipol (10) eingeschaltet ist, der einen Strom führt gleich der Summe der Ströme in (1) und des maximalen Stromes in (2), und daß die Instrumente (11a), (11b) an den Verbindungspunkt (z) zwischen dem Konstantstrom-Zweipol (10) und der Verbindungsleitung (a) einerseits und über die Zenerdiode (12> an den Minuspol der Stromquelle (4) andererseits angeschlossen sind.
  7. 7. Widerstand/Strom-Meßumformer nach Anspruch 6 und Fig 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Konstantstrom-Zweipol (10) einen Strom führt, der größer ist als die Summe der Ströme in (1) und des maximalen Stromes in (2).
  8. 8. Widerstand/Strom-Meßumformer nach Anspruch 6 und Fig. 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (3c) als Widerstandsnetzwerk ausgebildet ist, dessen Widerstandsverlauf umgekehrt proportional der Prozeßgröße ist.
  9. 9. Widerstand/Strom-Meßumformer nach Anspruch 6 und Fig. 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (3d) der Flußwiderstand einer oder mehrerer in Reihe geschalteter Dioden ist.
  10. 10. Konstantstrom-Zweipol zur Speisung der Anordnungen Fig. 1 bis Fig. 3 nach Fig. 4, dadurch gekennzeichnet, daß aus den Brückenzweigen (21), (22) und (23), (24), (26) eine Brückenschaltung gebildet ist, in deren Diagonalzweig die Emitter-Basis-Strecke des Transistors (25) eingeschaltet ist, und daß in Reihe mit der Brückenschaltung die Bmitter-Kollektor-Strecke des Transistors (27) geschaltet ist, dessen Basis mit dem Kollektor des Transistors (25) verbunden ist.
  11. 11. Konstantstrom-Zweipol nach Anspruch 10 und Fig. 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Pluspol (+) und den Verbindungspunkt der Brückenglieder (21), (22) ein Widerstand (30) eingeschaltet ist.
  12. 12. Konstantstrom-Zweipol nach Anspruch 10 und Fig. 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturkoeffizient der Brückenglieder (21) plus (25) dem Temperaturkoeffizienten der Diode (26) durch das Verhältnis der Spannungen (21) zu (22) und der Widerstände (23) zu (24) angepaßt wird.
  13. 13. Konstantstrom-Zweipol nach Anspruch 10 und Fig. 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zündwiderstand (29) von solcher Größe ist, daß er bei maximaler Spannungsdifferenz zwischen den Potentialen (+) und (+ UK) mehr als halb so viel Strom führt wie der Emitter des Transistors (27).
  14. 14. Konstantstrom-Zweipol nach Anspruch 10 und Fig. 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der über (21) und (22) abfallenden Spannungen an einen Anschluß (+ UK) geführt wird.
  15. 15. Gleichstromverstärker zur Umsetzung der an dem prozeßgesteuerten Widerstand (3a) oder (3c) oder (3d) der Meßumformer Fig. 1 bis Fig. 3 erzeugten Spannung in einen Strom nach Fig. 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis des ersten Transistors (33) mit der in Flußrichtung vorgespannten Diode (43) und dem, den Flußstrom leitenden Widerstand (42) verbunden ist, und daß die Diode (43) mit ihrem anderen Pol mit den Widerständen (3a) oder (3c) oder (3d) verbunden ist.
  16. 16. Gleichstromverstärker nach Anspruch 15 und Fig. 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (42) mit dem Punkt (+ UK) verbunden ist, dessen Spannung konstant gegenüber der an dem Widerstand (3a) oder (3c) oder (3d) aufgebauten Spannung ist.
  17. 17. Gleichstromverstärker zur Umsetzung der an den prozeßgesteuerten Widerständen (3a) oder (3¢) oder (3d) der Meßumformer Fig. 1 bis Fig. 3 erzeugten Spannungen in einen Strom nach Fig. 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zuleitung zum Emitter des Transistors (38) ein Widerstand (39) angeordnet ist, und daß der Transistor (41) mit seiner Basis an den Emitter von (38), mit seinem Kollektor an die Basis von (38) und mit seinem Emitter an den mit dem Emitter von (38) nicht verbundenen Anschluß des Widerstandes (39) verbunden ist.
  18. 18. Gleichstroiverstärker nach Anspruch 17 und Fig. 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen dem Emitter des Transistors (38) und der Basis des Transistors (41) über die Zenerdiode (40) hergestellt wird.
  19. 19. Gleichstromverstärker zur Umsetzung der an den prozeßgesteuerten Widerständen (3a) oder (3¢) oder (3d) der Meßumformer Fig. 1 bis Fig. 3 erzeugten Spannungen in einen Strom nach Fig. 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom über den Kompensationswiderstand (37) die Summe aller in den Verstärkerstufen fließenden Ströme ist.
DE19702038027 1970-07-31 1970-07-31 Widerstand/strom-messumformer Ceased DE2038027B2 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19702038027 DE2038027B2 (de) 1970-07-31 1970-07-31 Widerstand/strom-messumformer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19702038027 DE2038027B2 (de) 1970-07-31 1970-07-31 Widerstand/strom-messumformer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE2038027A1 true DE2038027A1 (de) 1972-02-03
DE2038027B2 DE2038027B2 (de) 1978-02-09

Family

ID=5778463

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19702038027 Ceased DE2038027B2 (de) 1970-07-31 1970-07-31 Widerstand/strom-messumformer

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE2038027B2 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0061484A1 (de) * 1980-10-06 1982-10-06 Rosemount Inc Schaltkreis zum umformen eines stromsignals mit unbeweglichem nullpunkt in ein gleichstromausgangssignal mit beweglichem nullpunkt.
DE19517492B4 (de) * 1995-05-12 2004-04-29 Bosch Rexroth Ag Analoge Stromschnittstelle

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4216467A1 (de) * 1992-05-19 1993-12-02 Siedle Horst Kg Potentiometer
DE102007042741B3 (de) * 2007-09-07 2008-12-04 Knick Elektronische Messgeräte GmbH & Co. KG Messumformeranordnung zur Erfassung und signaltechnischen Weiterleitung von Messgrößen

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0061484A1 (de) * 1980-10-06 1982-10-06 Rosemount Inc Schaltkreis zum umformen eines stromsignals mit unbeweglichem nullpunkt in ein gleichstromausgangssignal mit beweglichem nullpunkt.
EP0061484A4 (de) * 1980-10-06 1983-02-04 Rosemount Inc Schaltkreis zum umformen eines stromsignals mit unbeweglichem nullpunkt in ein gleichstromausgangssignal mit beweglichem nullpunkt.
DE19517492B4 (de) * 1995-05-12 2004-04-29 Bosch Rexroth Ag Analoge Stromschnittstelle

Also Published As

Publication number Publication date
DE2038027B2 (de) 1978-02-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2522437C2 (de)
DE1791050C3 (de) Meßumformer
DE4237122C2 (de) Schaltungsanordnung zur Überwachung des Drainstromes eines Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistors
DE2415315C2 (de) Gasdetektor
DE2030093A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Korrektur nichtlinearer Signalande rungen als Funktion einer Meßgroße
DE1110286B (de) Elektronische, als Zweipol ausgebildete Anordnung zur Konstanthaltung eines Gleichstromes
DE2620282A1 (de) Nichtlinearer gleichspannungsverstaerker fuer messzwecke
DE2038027A1 (de) Widerstand/Strom-Meßumformer
DE1966819B2 (de) Vorrichtung zur bestimmung eines lichtstromes
DE1648873A1 (de) Feuchtigkeitsmessvorrichtung
DE2052521C2 (de) Zweidraht-Meßanordnung
DE2706431C2 (de)
DE2927209C2 (de)
DE3806058C2 (de)
DE3246144C2 (de) Schaltungsanordnung zur Stromkonstanthaltung
EP0074919B1 (de) Schaltungsanordnung mit einem Messumformer, insbesondere mit einem Halbleiter-Druckaufnehmer
DE3936773C2 (de)
DE2233930A1 (de) Drehzahlregelungsvorrichtung fuer einen gleichstrommotor
DE2260959C3 (de) Kontinuierlich regelnder Thermostat
DE1773599C3 (de) Schaltungsanordnung zum Messen von pH-Werten
DE1613663B2 (de) Schaltungsanordnung zur Konstanthaltung der Spannung an einem über Kabel angeschlossenen Verbraucher
DE1766959B2 (de) Meßanordnung
DE1270154B (de) Elektrische Regelanordnung
DE2623168C3 (de) Elektronische Schaltungsanordnung zur Bestimmung des Feuchtigkeitsgehalts von Stoffen
AT287117B (de) Ausschlagmeßbrücke zur Bestimmung hoher Widerstandswerte

Legal Events

Date Code Title Description
BF Willingness to grant licences
8235 Patent refused