DE2130634C3

DE2130634C3 - Anordnung zur Kompensation des Einflusses äußerer und/oder innerer Störgrößen auf das Ausgangssignal eines Meßorgans

Info

Publication number: DE2130634C3
Application number: DE19712130634
Authority: DE
Inventors: Günther 7444 Beuren Schumm
Original assignee: Fa Ca Leuze 7311 Owen De
Current assignee: Fa Ca Leuze 7311 Owen De
Priority date: 1971-06-21
Filing date: 1971-06-21
Publication date: 1986-04-17
Also published as: DE2130634B2; DE2130634A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei Anordnungen, die Meßorgane enthalten, welche ihre elektrische Ausgangsgröße abhängig von der Beschaffenheit eines zu überwachenden Objekts ändern, tritt je nach der spezifischen Eigenschaft des Meßorgans häufig das Problem auf, daß durch äußere und/oder innere Einflußgrößen, wie z. B. Alterungseffekte, bedingte Abweichungen der Ausgangsgröße am Meßorgan von einem ursprünglichen Bezugswert zu kompensieren sind.

So ist beispielsweise die Leistung und der photoelektrische Wirkungsgrad von in Lichtschrankensystemen eingesetzten Photodioden oder Photowiderständen von der Eleleuchtungsstärke abhängig. Daher wirken sich Änderungen der Beleuchtungsstärke, sei es infolge Verstaubung der Lichtaustrittsfläche am Lichtsender oder durch Spannungsschwankungen, dahin aus, daß sich der Arbeitspunkt des betreffenden Systems verschiebt, wodurch die Empfindlichkeit und/oder der Ansprechwert des Systems entsprechend beeinflußt werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu-EI untie, eine Anordnung der eingangs genannten Art /ti %di,;tffcn, Ίϊε einerseits eine optimale Unabhängigkeit des Meßsignals in bezug auf Spannungsschwankungen, hochfrequente Störimpulse, Verunreinigungen, oder Änderungen der Medien gewährleistet und zum andern eine Leistungsverstärkung ermöglicht. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

ίο Die Erfindung wird im nachstehenden anhand einer beispielsweise in der Figur gezeigten Anordnung noch näher erläutert, die als Meßorgan einen Photowiderstand enthält, der von einer Lichtwelle beaufschlagt ist.

Wie aus der durch die Figur veranschaulichten Prinzipschaltung ersichtlich ist, bildet der Photowiderstand 1 mit den Widerständen 2, 3 einen an einer Gleichspannung U_& liegenden Spannungsteiler, der ausgangsseitig am invertierenden Eingang U₁ eines

ebenfalls an der Spannung U_g liegenden Operationsverstärkers 4 angeschlossen ist.

Zwischen dem Ausgang U_a des Verstärkers 4 und der Basis des Transistors 5 liegen ein Kondensator 6 sowie ein Widerstand 7, zu welchem ein Kondensator 8 in Reihe geschaltet ist, der die Basis des Transistors mit dem" Emitter koppelt. Der Transistor 5 ist kollektorseitig mit dem nichtinvertierenden Eingang U₁ des Operationsverstärkers 4 verbunden und über einen Widerstand 9 an den Emitter des Transistors 5 angeschlossen. Der Widerstand 9 bildet dabei mit dem Widerstand 10 einen weiteren Spannungsteiler. Der Rückkopplungswiderstand 11 dient zur Anpassung des Übertragungsverhaltens des Operationsverstärkers 4 entsprechend dem jeweiligen Verwendungszweck.

Die Wirkungsweise der Schaltung ist wie folgt: Erhält der Photowiderstand 1 beispielsweise infolge eines durch den Zwischenraum zwischen diesem und einer Glühlampe 12 hindurchla'xfenden Objekts in Gestalt eines Fadens 13, der eine Durchmesservergrößerung (Verdickung) 14 aufweist, plötzlich weniger Licht, so bedeutet dies eine ebenso plötzliche Widerstandszunahme des Photowiderstandes und demzufolge eine Erhöhung der Ausgangsspannung des an den Widerständen 2, 3 und 1 gebildeten Spannungsteiles. Dadurch gelangt ein positives Signal an den invertierenden Eingang U₁ des Operationsverstärkers 4, der eine Spannungsdifferenz U₁ minus U₂ zur Folge hat, die verstärkt wird und am Ausgang U_t des

so Operationsverstärkers 4 ein entsprechendes negatives Signal bewirkt. Dieses Signal löst dann, gegebenenfalls nochmals verstärkt, eine entsprechende Schaltfunktion aus.

Verändert sich infolge Verstaubung, Verschmutzung, Alterung, länger anhaltenden Spannungsschwankungen od. dgl. der ursprüngliche Einstellwert am Meßorgan 1, so verändert sich auch die Ausgangsspannung am Spannungsteiler und damit der Spannungspegel am invertierenden Eingang U₁ des Operationsverstärkers 4. Die dadurch entstehende Spannungsdifferenz U₁ minus U₁ wird dadurch wieder aufgehoben, daß sich der zwischen der Basis des Transistors und dem Ümitter liegende Kondensator 8 entsprechend dem Spannungspegel am Ausgang U₁ des Operationsverstärkers über den Widerstand 7 auflädt und somit die ßasisspannung am Transistor 5 festlegt. Entsprechend der nunmehrigen Basisspannung des Transistors 5 ändert sich dessen Kollektor-Emitter-

Widerstand und demgemäß auch die Spannung am nichtinvertierenden Eingang U₂ des Operationsverstärkers. Diese Spannungsänderung ist immer so gerichtet, daß die Differenz CZ₁ minus U^ wieder gegen Null bzw. auf den ursprünglichen Mindestwert zurückgeht. Es handelt sich hierbei somit um quasi-stationäre Vorgänge.

Zur Ableitung hochfrequenter Störimpulse, die nicht zu einem Auslösevorgang in irgendeiner Form führen sollen ujid dürfen, dient der Kondensator 6. Über diesen Kondensator gelangen die hochfrequenten Impulse unmittelbar zur Basis des Transistors 5 und beeinflussen dessen Widerstandsverhalten so, daß die Spannungsimpulse am nichtinvertierenden Eingang U₁ des Operationsverstärkers die Störimpulse an dessen Eingang U₁ bzw. an dessen Ausgang U_a kompensieren.

Ist die an dem durch die Widerstände 2, 3 und den Photowiderständen 1 gebildeten Spannungsteiler auftretende Ausgangsspannung so groß, daß der Transistor 5 vollkommen sperrt, dann ist ausschließlich der Widerstand 9 wirksam. Dieser Widerstand, der mit dem Widerstand 10 ebenfalls einen Spannungsteiler bildet, ist so bemessen, daß am Ausgang U_f des Operationsverstärkers ein solches Signal auftritt, das einen entsprechenden Schaltvorgang veranlaßt.

ίο Grundsätzlich können als Meßorgane aktive oder passive Bauelemente, insbesondere auch Kapazitäten, verwendet werden. Ferner kann anstelle eines einfachen Transistors ein diesem technisch äquivalentes Bauelement, z. B. ein Darlington-Transistor eingesetzt werden. Schließlich kann der Transistor 5 zwecks Kompensation auch ein Motorpotentiometer beeinflussen. Vergleiche hierzu den am Widerstand 9 angedeuteten Abgriff.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Kompensation des Einflusses äußerer und/oder innerer Störgrößen auf das Ausgangssignal eines Meßorgans, gekennzeichnet durch

a) einen Operationsverstärker (4), an dessen invertierenden Eingang der Ausgang des Meßorgans (1) angeschlossen ist,

b) eine Parallelschaltung aus einem ersten Widerstand (7) und einem ersten Kondensator (6), die an den Ausgang des Operationsverstärkers (4) angeschlossen ist,

c) einen Transistor (5), dessen Basis mit dem anderen Ende der Parallelschaltung (6, 7) und dessen Kollektor mit dem nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers (4) verbunden ist,

d) einerx^vischen die Basis und den Emitter des Transistors (S) geschalteten zweiten Kondensator (8),

e) einen zwischen den Kollektor und den Emitter des Transistors (S) geschalteten zweiten Widerstand (9).

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Widerstand (9) so bemessen ist, daß im Falle einer Sperrung des Transistors (25) am Ausgang des Operationsverstärkers (4) ein zur Auslösung eines Sehaltvorgangs geeignetes Signal entsteht.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß tier Trasistor (5) als Darlington-Transistor au-gcbi'det ist.

4. Anordnung nach Anspru ίι 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Widerstand (9) als vom Transistor (S) gesteuertes Motorpotentiometer ausgebildet ist.