DE2203306B1

DE2203306B1 - Schaltungsanordnung zur Nullpunktsverschiebung von Messspannungen

Info

Publication number: DE2203306B1
Application number: DE19722203306D
Authority: DE
Inventors: Horst Dipl-Ing Grunwald; Wolfgang Dipl-Ing Pitsch
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1972-01-25
Filing date: 1972-01-25
Publication date: 1973-08-23
Also published as: NL7300253A; DE2203306C2; FR2169184A1; FR2169184B3

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Nullpunktsverschiebung von einem Verstärker zugeführten Meßgleichspannungen. In der Meßtechnik werden häufig, z. B. zum Erfassen der Zustandsgrößen von Prozeß-, Steuer- oder Regelanlagen, Meßwertgeber eingesetzt, welche Meßspannungen liefern, aus denen durch Addition oder Subtraktion einer konstanten Größe und Multiplikation mit einem Faktor die gewünschte Einheit erhalten wird. Derartige Meßwertgeber sind z. B. Widerstandsmeßwertgeber, in welchen die Meßgröße in einen veränderlichen elektrischen Widerstand umgesetzt wird. Der elektrische Widerstand wird, indem er von einem konstanten Strom durchflossen ist, in eine proportionale Spannung umgesetzt und einer Anzeige- oder Weiterverarbeitungseinheit zur Verfügung gestellt. Derartige Meßwertgeber sind z.B. Widerstandsthermometer, die im allgemeinen bei 0° C einen Grundwiderstand von weniger als 100 Ohm bis zu einigen hundert Ohm haben. Die Änderung des Widerstands mit der Temperatur ist im Verhältnis zum Grundwiderstand klein, so daß man zum Erzielen einer ausreichenden Auflösung diesen Grundwiderstand bzw. die durch den konstanten Strom am Grundwiderstand erzeugte Spannung kompensieren muß. Gleichzeitig kann man dadurch erreichen, daß bei 0⁰C die erzeugte Spannung Null ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zu schaffen, mit der eine Meßspannung um einen beliebigen konstanten Betrag verändert werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein den Ausgang des Verstärkers mit dem invertierenden Eingang verbindender, während Meßpausen geschlossener Schalter und weitere Schalter vorgesehen sind, welche in den Meßpausen den Eingang des Verstärkers über einen diesem vorgeschalteten Kondensator an eine Kompensationsspannungsquelle und während der Meßperioden an die Meßspannung schalten.

Wird die Meßspannung von einem Widerstandsmeßwertgeber geliefert, so ist die Nullpunktsverschie- bung unabhängig von Schwankungen der Konstantstromquelle, welche den Widerstandsmeßwertgeber speist, wenn die Konstantstromquelle während der Meßperioden an den Widerstandsmeßwertgeber und während der Meßpausen an einen Widerstand geschaltet ist, wobei der Spannungsabfall, den der Strom der KonstantstromqueÜe an dem Widerstand erzeugt, als Kompensationsspannung dient.

An Hand der Zeichnung werden im folgenden die Erfindung sowie weitere Vorteile und Ergänzungen

*5 näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 das Prinzipschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Erfindung und

Fig. 2 das Schaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels.

In Fig. 1 ist mit F ein Verstärker bezeichnet, dessen invertierender Eingang über einen Kondensator C und einen Schalter SI an eine Meßgleichspannung U_E anschließbar ist. Sein nichtinvertierender Eingang kann über einen zweiten Schalter SII an einen zweiten Pol der Eingangsspannungsquelle mit der Spannung U_E', die auch eine Gegenkopplungsspannung sein kann, angeschlossen werden. In Zeiten, in denen die Spannungen U_E und U_E' nicht gemessen werden, sind die Schalter SI und SII in die in Fig. 1 gezeichnete Stellung gebracht. Solche Pausen treten z. B. in Meßwerterfassungseinrichtungen auf, in denen zyklisch mehrere Meßstellen abgefragt werden. Der Schalter SI verbindet dann den Kondensator C mit einer eine Kompensationsspannung U_K liefernden Konstantspannungsquelle. Der nichtinvertierende Eingang ist über den Schalter SII an Masse gelegt. Während der Meßpausen wird ferner der Ausgang des Verstärkers F über einen Schalter Sm mit dem invertierenden Eingang verbunden, wodurch der Verstärker Fzu 100 % gegengekoppelt ist. Nachdem die Schalter SI, SII und Sin in die eingezeichnete Stellung gebracht sind, wird der Kondensator C auf die Höhe der Kompensationsspannung U_K aufgeladen. Nach Beendigung des Ladevorganges ist die Spannung am Ausgang des Verstärkers FNuIl, sofern der Verstärker abgeglichen und driftfrei ist. Ist der Eingangsstrom des Verstärkers vernachlässigbar klein, so fließt dann über den Schalter SHI kein Strom mehr, so daß sich der Gegenkopplungskreis durch Öffnen des

so Schalters SIH auftrennen läßt, ohne daß sich am Zustand des Verstärkers V etwas ändert. Mit Beginn der nächsten Meßperiode werden die Schalter SI und SEE umgelegt und die Meßspannung an den Eingang des Verstärkers geschaltet. Vor dem Umschalten der Schalter SI, SU muß der Schalter SUl geöffnet sein. Beträgt die Leerlauf verstärkung des Verstärkers Fv₀, so erreichnet sich die Ausgangsspannung U_A des gegengekoppelten Verstärkers zu:

U_A= v

Der Verstärkungsgrad ν kann mit Hilfe einer geeigneten Gegenkopplung eingestellt und stabilisiert sein. Die Kompensationsspannung wählt man gleich dem Betrag, um den die Meßspannung verändert werden soll.

Mit der Anordnung nach F i g. 1 wird nicht nur eine Nullpunktsverschiebung der Meßspannung vorgenommen, sondern es wird gleichzeitig eine automa-

tische Driftkompensation des Verstärkers V erreicht. Ist nämlich die Ausgangsspannung des Verstärkers V bei der Eingangsspannung Null nicht gleich Nuil, so wird in den Meßpausen der Kondensator C über den Schalter SIII auf die Ausgangsspannung des Verstärkers aufgeladen, so daß nach Öffnen des Schalters SIII und Schließen der Gegenkopplungsschleife die durch Drift verursachte Ausgangsspannung des Verstärkers V um etwa die Leerlaufverstärkung \>₀ kleiner wird. Voraussetzung für eine solche Driftkompensation sowie für eine konstante Nullpunktsverschiebung der Meßspannung ist,, daß die Ladung des Kondensators C beim Umschalten von der Meßpause auf die Meßperioden konstant bleibt, daß während der Meßperiode der Verstärker nur eine geringe Drift hat und daß die aus Eingangswiderstand des Verstärkers und dem Kondensator C gebildete Zeitkonstante so groß ist, daß sich die Aufladung des Kondensators C während der Meßperiode praktisch nicht ändert.

In Fig. 2 wird die Meßspannung U_E durch den Spannungsabfall gebildet, den der Ausgangsstrom eines Stromgenerators IG an einem Widerstandsthermometer Th erzeugt. Dieses ist über Schalter MsX... MS4, die Bestandteil eines Meßsteilenwählers MW sind, an Sammelleitungen SM angeschlossen. Die Sammelleitungen SM können über weitere nicht bezeichnete Schaltergruppen mit anderen Meßwertgebern verbunden werden. Zwei der Sammelleitungen werden von dem Stromgenerator /G gespeist, von denen der Strom über die Schalter MSl und MS4 zum Widerstandsthermometer Th fließt. Diesem ist die Ausgangsspannung des Verstärkers V im Verhältnis der Widerstände i?l und R2 als Gegenkopplungsspannung über den Schalter MS3 zugeführt, über den Schalter MS2 gelangt die Differenz zwischen Gegenkopplungsspannung und Meßspannung auf die Sammelleitung und von dort über den Schalter 51 zum Kondensator C und dem Verstärker V.

In den Meßpausen, in denen z. B. andere Meßwertgeber angewählt werden können, sind die Schalter des Meßstellenwählers MWgeöffnet, die Schalter SV und

*5 Sr/ sind umgelegt, so daß nunmehr der Strom aus dem Generator IG durch den Widerstand i?3 fließt und dort eine Spannung erzeugt, die über den ebenfalls während der Meßpausen umgeschalteten Schalter SI in der an Hand der Fig. 1 beschriebenen Weise den Kondensator C auflädt. Es wird also in den Meßpausen die Stromquelle, die am Widerstandsthermometer Th eine Meßspannung erzeugt, vor der Messung zum Erzeugen einer Kompensationsspannung verwendet, so daß Langzeitänderungen der Konstantstromquelle für die Unterdrückung der Nullpunktspannung des Widerstandsthermometers ohne Bedeutung sind.

Hierzu ! Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Nullpunktsverschiebung von einem Verstärker zugeführten Meßgleichspannungen, dadurch gekennzeichnet, daß ein den Ausgang des Verstärkers (F) mit dem invertierenden Eingang verbindender, während Meßpausen geschlossener Schalter (SID) und weitere Schalter (SI, SU) vorgesehen sind, welche in den Meßpausen den Eingang des Verstärkers ( F) über einen diesem vorgeschalteten Kondensator (C) an eine Kompensationsspannungsquelle (U_K) und während der Meßperioden an die Meßspannung schalten.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines von einer Konstantstromquelle (/G) gespeisten Widerstandsmeßwertgebers (TA) als Meßspannungsquelle die Konstantstromquelle während der Meßperioden an den Widerstandsmeßwertgeber (Th) und während der Meßpausen an einen Widerstand (R3) geschaltet ist, und daß der Spannungsabfall, den der Strom der Konstantstromquelle an dem Widerstand (i?3) erzeugt, als Kompensationsspannung dient.