DE2038183C3 - Meßeinrichtung für nichtelektrische Größen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Meßeinrichtung für nichtelektrische Größen. Sie kann als Umwandler von ,5 nichtelektrischen in elektrische Größen in Anlagen für automatische Regelung and Steuerung von Produktionsprozessen eingesetzt werden.

Es sind Meßeinrichtungen für nichtelektrische Größen bekannt (W.J. Kontschalowski et al., Elektrische Meßumformer, Moskau 1967, Verlag Energie, S. 349, Fig. 11-24; S. 350-352; S. 177, Fig. 6-7; S. 178), bei denen ein Geber der die nichtelektrischen Größen in elektrische Signale umwandelt, mit einem die Schalter der Widerstandsmatrix steuernden Nullinstrument verbunden ist. Diese Matrix wird mittels Umschalter an den Ausgang der Folgeschaltung für Abweichungen der Speisespannung des Gebers und an einen zweiten Eingang des Nullinstrumentes zur Sicherung der Gleichheit von Matrix-Ausgangsspannung und Geberspannung angeschlossen.

Nachteile bekannter Meßeinrichtungen für nichtelektrische Größen bestehen in deren mit einer Vielzahl von Stellen der Widerstandsmatrix zusammenhängenden Kompliziertheit und in geringer Meßgenauigkeit, die 5s auf die Einwirkung der Parameter des Schalters zurückzuführen ist, mit dessen Hilfe die Widerstandsmatrix an den Ausgang der Folgeschaltung für Abweichungen der Speisespannung Jes Gebers angeschlossen wird. do

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Überwindung der genannten Nachteile eine Meßeinrichtung für nichtelektrische Groben zu schaffen, die es ermöglicht, die nichtelektrischen Größen unabhängig von den Amplitudenschwankungen und der Frequenz fts einer nichtstabilisierten .Stromversorgungsstufe des Gebers dieser Einrichtung unter Benutzung einer Widerstandsmatrix mit einer kleineren Stellenzahl ak

bisher genau zu messen.

Diese Aufgabe wird bei einer Meßeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs erfindungsgemäß wie im kennzeichnenden Teil dieses Anspruchs beansprucht gelöst.

Ein besonderer Vorteil besteht bei dieser Lösung

darin, daß an die Stufen, die die Division Tf" und die

^V2

Multiplikation

- U₂)

U,

vornehmen, keine hohen Ansprüche an die Genauigkeit zu stellen sind, so daß sie aus einfachen Bauelementen aufgebaut werden können.

Die Erfindung soll nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnung näher erläutert werden, es zeigt

F i g. 1 eine Funktionsschaltung der Meßeinrichtung für nichtelektrische Größen,

F i g. 2 eine Funktionsschaltung der erforderlichen Steuerung.

Die Meßeinrichtung für nichtelektrische Größen enthält einen Geber 1 (Fig. 1) nichtelektrischer Größen, der diese in elektrische Signale verwandelt, eine mit dem Geber 1 in Reihe liegende Folgeschaltung 2 für Abweichungen der Speisespannung des Gebers 1, eine Matrix 3 von Widerständen 4, deren Eingang an den Ausgang der Folgeschaltung 2 angeschlossen ist. Die Folgeschaltung 2 ist analog dem Geber 1 nichtelektrischer Größen ausgeführt. Beim Ausführungsbeispiel kommt ein Differentialtransformatorgeber mit einer den Wert M₁ betragenden Gegeninduktivität zwischen den Wicklungen zur Anwendung, der einen eigentlichen Umwandler 5 von nichtelektrischen Größen in eine elektrische Spannung, einen mit ihm in Reihe geschalteten Wechselstromverstärker 6 und einen Detektor 7 aufweist. Falls als Meßgröße der Druck auftritt, wird der Kern des Umwandlers 5 mit dem Plunger oder Kolben des Druckmessers verbunden.

Als Umwandler kann auch ein transformatorischer Temperatur- sowie ein beliebiger Induktionsgeber dienen.

Die Einrichtung enthält ferner einen an den Ausgang der Schaltung 2 angeschlossenen Spannungsstabilisator 8 und zwei Umschalter 9 und 10. Die Wechsel-Kontakte 11 und 12 des Umschalters 9 sind an die Ausgänge der Schaltung 2 und des Stabilisators 8 angeschlossen, und der Umschalt-Kontakt 13 ist mit dem Eingang der Widerstandsmatrix 3 verbunden.

Der Ausgang der Matrix 3 ist über einen Verstärker 15 an den Umschaltkontakt 14 des zweiten Umschalters 10 angeschlossen, dessen einer Wechselkontakt 16 an dem Eingang eines Nullinstruments 17 und dessen anderer Wechselkontakt 18 an den Ausgangsklemmen 19 der Einrichtung liegen.

Der zweite Eingang des Nullipstrumentes 17 ist an den Ausgang des Gebers 1 angeschlossen. Die Umschalter 9 und 10 arbeiten synchron auf ein Signal von einem Steuerungsblock 20, der darüber hinaus das Umschalten von Schaltern 21 der Matrix 3 steuert.

Der Eingang des Steuerungsblocks 20 in an den Ausgang des Nullinstrumentes 17 angeschlossen. Der Steuerungsblock 20 enthält einen Befehlsverteiler 22 (Fig. 2), eine Zählschaltung 23, die sich aus einem Schieberegister 24, einem Taktmultivibrator 25, Flip-Flops 26 und KoinzidenzschalUingen 27 zusammensetzt.

An den Ausgang des Befehlsverteilers 22 sind Signalleitungen 28 und 29 angeschlossen, über die die Befehle »Start« bzw. »Löschung« kommen; der Ausgang des Verteilers 22 ist mit dem Schieberegister 24 und dem 0-Eingang 30 der Flip-Flops 26 verbunden. Die Ausgänge des Schieberegisters 24 sind über die Koinzidenzschaltungen 27 ebenfalls mit dem 0-Eingang 30 der Flip-Flops 26 und unmittelbar mit den 1-Eingängen 31 der die Schalter 21 sieuernd^n Flip-Flops 26 gekoppelt. Der zweite Ausgang des Befehlsverteilers 22 ist mit den Schaltern 9 und 10 verbunden. Der Ausgang des Nullinstrumenles 17 ist mit dem Eingang des Befehlsverteilers 22 und den zweiten Eingängen der Koinzidenzschaltungen 27 verbunden.

Die Meßeinrichtung für nichtelektrische Größen arbeitet wie folgt:

Der Umwandler 5 der Folgeschaltung 2 ist derart eingestellt, daß die Gegeninduktivität M₂ zwischen seinen Wicklungen gleich einem Nennwert Mm ist.

Beim Meßvorgang sind die Spannungswerte am Ausgang des Gebers 1 und der Folgeschaltung 2 durch folgende Beziehungen gegeber.:

U\ = A\ · I_n, ,

U₂ = A₂- Im· O)M₂₀,

A\ und A₂ — Transformationskoeffizienten,

Im und ω — Amplitude bzw. Frequenz

Speisestroms.

U₃ = A₂ (I_m ■ ω)ο

= const.

Spannung U\ verglichen wird. Im Zeitpunkt n werde die Gleichung U\ = Ua erfüllt. Infolgedessen spricht das Nullinstrument 17 an und gibt an die Zählschaltung 23 einen Befehl für das Anhalten der Schalter 21 in einer dem Zeitpunkt C₁ entsprechenden Lage. Diese Lage wird durch die Matrix 3 mit den Schaltern 21 gespeichert. Für den Matrixwiderstand gilt die Gleichung:

Am Ausgang der Folgeschaltung 2 ist die Spannung beim Nennwert des Speisestroms

Wir nehmen an, daß die Speisespannung des Gebers 1 in der Meßzeit unverändert bleibt. Die Umschalter 9 und 10 befinden sich in der Mittellage, die Schalter der Zählschaltung 23 sind geöffnet. Im Zeitmoment t» gelangt an den Befehlsverteiler 22 der Befehl »Start«. Vom Verteiler 22 kommen die Steuersignale an die Umschalter 9 und 10 und bewirken ein Schließen der Kontakte U, 13, 14, 16. Darüber hinaus schaltet das Steuersignal die Zählschaltung 23 ein, in der eine Ansprechverzögerung für die Zeit vorgesehen ist, die für das Ansprechen der Umschalter 9 und 10 erforderlich ist. Mit Hilfe tier Zählschaltung 23 werden die Schalter 21 der Widerstandsmatrix 3 geschlossen, und am Ausgang des Verstärkers 15 wird eine Spannung

U₁ = jf (l/j - U₂)

U₂

gebildet, die mit Hilfe des Nullinstrumentes 17 mit der

mit

r = Matrixwiderstand nach dem Umlegen der Schal-

ter21,
/bc =· Rückkopplungswiderstand des Verstärkers 15.

Das Signal gelangt vom Nullinstrument 17 an den Befehlsverteiler 22, der die Kontakte der Umschalter 9 und 10 umschaltet. Es werden die Kontakte 12, 13 und 14, 18 geschlossen, und die Ausgangsspannung des Verstärkers 15

= (U₃ - U₂)

U₇

wird über die Kontakte 14, 18 zu der Spannung U\ ίο summiert.

Die gesamte Ausgangsspannung U hängt damit nicht von den Amplitudenschwankungen /„,und der Frequenz ω des Speisestroms des Gebers ab, denn diese ist, resultierend aus den vorangegangenen Operationen

= 1/, + L₄ =

^Λ2

4S Die Spannung U gelangt in einen Registrierer. Nach Beendigung der Registrierung kommt im Zeitmoment t₂ vom Registrierer in den Verteiler 22 das Signal »Löschung«. Vom Verteiler 22 gelangen die Befehle an die Umschalter 9 und 10 zum Öffnen der Kontakte 12,

so 13 und 14,18 sowie an die Zählschaltung 23 zum öffnen der Schalter.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Meßeinrichtung für nichtelektrische Größen, bei der ein Geber nichtelektrischer Größen, der diese in ί elektrische Größen verwandelt, mit dem einen Eingang eines Nullinstruments verbunden ist, das die Schalter einer Widerstandsmatrix steuert, die an den Ausgang einer Folgeschaltung für Abweichungen der Speisespannung des Gebers und an einen ι ο zweiten Eingang des Nullinstruments zur Sicherung der Gleichheit von Matrix-Ausgangs- und Geberspannung angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausgang der Folgeschaltung (2) für Abweichungen der Speisespannung des ι > Gebers (1) ein Spannungsstabilisator (8) angeschlossen ist und daß zwei synchron arbeitende Umschalter (9, 10) vorgesehen sind, von denen der erste (9) der Widerstandsmatrix (3) zunächst die Spannung vom Ausgang der Folgeschaltung (2) und nach erfolgtem Abgleich die Spannungsdifferenz von den Ausgängen der Folgeschaltung (2) und des Spannungsstabilisators (8) zuführt, während der zweite (10) die am Ausgang eines der Matrix (3) nachgeschalteten, gegengekoppelten Operations-Verstärkers (15) liegende Spannung zunächst auf den zweiten Eingang des Nullinstruments (17) und nach erfolgtem Abgleich an den Ausgang (19) der gesamten Einrichtung gibt.

   3°