DE2210905A1 - Messumformer fuer kapazitive geber - Google Patents

Messumformer fuer kapazitive geber

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DE2210905A1 DE19722210905 DE2210905A DE2210905A1 DE 2210905 A1 DE2210905 A1 DE 2210905A1 DE 19722210905 DE19722210905 DE 19722210905 DE 2210905 A DE2210905 A DE 2210905A DE 2210905 A1 DE2210905 A1 DE 2210905A1
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capacitor
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    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
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    • G01F23/263Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of capacity or inductance of capacitors or inductors arising from the presence of liquid or fluent solid material in the electric or electromagnetic fields by measuring variations in capacitance of capacitors

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Description

  • Meßumformer für kapazitive Geber Die Erfindung betrifft einen Meßumformer zur Ableitung von Ausgangsgleichspannungen und/oder -strömen aus der Kapazität kapazitiver Geber mit einem einen Geber sowie mindestens eine zweite Kapazität speisenden Generator und diesen jeweils zugeordneten, auf deren Stromaufnahme ansprechenden, gleichartig aufgebauten, linearen, jeweils durch Gleichrichter abgeschlossenen Verstärkern, denen ein Summierglied nachgeordnet ist.
  • Derartige Meßumformer sind aus der XT-OS 1 951 942 bekannt.
  • Die zweite Kapazität sowie der diesem nachgeordnete Verstärker sowie Gleichrichter dienen im wesentlichen als Kompensationsglieder, auf die sich Ternperaturschwankungen und andere, diese jeweis gemeinsam beeinflussende Störeinflüsse gleichmäßig auswirken, so daß die Neßgenauigkeit gegenüber denen einfacher Einkanalanordnungen gesteigert ist und bspw. Drifterscheinungen weitgehend ausgesehlosser; werden. Darüber hinaus gestattet ein entsprechender Aufbau der zweiten Kapazität, Nullpunktskorrekturen und Bereichsverschiebungen herbeizuführen sowie Fremdeinflüsse auf den kapazitiven Geber mehr oder weniger auszugleichen.
  • Die vorgliegende Erfindung geht von der Aufgabe aus, auch weitergehende Störeninflüsse praktisch völlig auszuschalten und hierbei auch sämtliche Einflüsse zu erfassen, die sich, gegebenenfalls trotz eventuell vorgesehener Stabilisierrungsmaßnahmen des Generators, über diesen auszuwarken vermögen.
  • Weiterhin soll die Linearität der Anzeige weiternen gestengert werden, und eine lineare Anzeige @@@@ auch dann erhalten werden, wenn einfache, auf einer Änderung des Plattenabstandes basierende kapazitive Geber verwendet werden.
  • Gelöst wird die Aufgabe, indem einem Meßumformer der bezeichneten Gattung eine Regeleinrichtung zugeordnet ist, welche auf den Generator einwirkt und die an einem der Gleichrichter anstehende Gleichspannung als Aufgabengröße konstant hält.
  • Die Regeleinrichtung gestattet nicht nur, die Amplitude des Generators konstant zu halten; auch Abweichungen in der Speisung durch Auswanderung der Frequenz oder bspw. durch Temperaturschwankungen bedingte Änderungen der Eigenschaften der Kanäle lassen sich durch Amplituden- und/oder Frequenzänderungen des Generators kompensieren, und durch Abgreifen der Aufgabengröße aus dem den Gebe aufweisenden Zweig läßt sich ein reziprokes Verhalten des Meßumformers erzielen.
  • Bewährt hat es sich, die Regeleinrichtung mit mindestens einem Eingange für Führungsgrößen auszustatten. Zweckmäßig wirkt die Regeleinrichtung auf die Amplitude des Generators als Stellgröße ein. Es kann aber, gegebenenfalls zusätzlich, die Regeleinrichtung auf die Frequenz des Generators als Stellgröße zur Einwirkung gebracht werden.
  • Als nachahmenswert wurde erkannt, die Regieinrichtung mit einem Operationsverstärker auszustatten, dessen Eingängen über Widerstände die an einem der Gleichrichter auftretende Spannung sowie als Führungsgröße vorgegebene Spannungen zugeführt werden, und dessen Ausgang Stellglieder des Generators betätigt.
  • Als Führungsgröße können im Verstärker manuell einstellbare Spannungen zugeführt werden. Andererseits können, gegebenenfalls zusätzlich, dem Verstärker als Führungsgrößen aus Meß-, Regel-, Rechen- und/oder Speichervorgängen erhaltene Spannungen zugeführt werden. Eine reziproke Anzeige bzw. ein reziprokes Verhalten läßt sich erzielen, indem der den dem Geber zugeordnete Verstärker abschließende Gleichrichter auf konstante Ausgangsspannung geregelt wird.
  • Als Verstärker haben sich in Basisschaltung angeordnete Transistoren bewährt, deren Arbeitspunkte für geringen Eingangswiderstand und lineare Verstärkung eingestellt sind. Mit Vorteil werden die Gleichrichter kapazitiv an die Ausgänge der Transistoren angekoppelt und weisen je eine zum Ladekondensator führende Diode sowie, vom Kondensator aus invers gepolt, eine Ableitdiode auf.
  • Insbesondere zur Füllstandsmessung mit erfindungsgemäß ausgebildeten Meßumformern haben sich Geber und zweite Kapazitäten bewährt, die eine neutrale Elektrode aufweisen, denen zwei jeweils Geber bildende Elektroden zugeordnet sind, deren erste sich über die als Meßbereich vorgesehenen Füllstandshöhen sowie einen unterhalb der minimalen Füllstandshöhe anstehenden Bereich erstreckt, während die zweite nur innerhalb des letzten Bereiches vorgesehen ist.
  • Im einzelnen sind die Merkmale der Erfindung an Hand der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit diese darstellenden und charakterisierenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen hierbei; Figur 1 ein Prinzipschaltbild des MeRumformers, Figur 2 Arbeitskennlinien des Meßumformers nach Fig. 1, Figur 3 einen als Füllstandsmesser ausgebildeten Geber für den Meßwertumformer nach Fig. 1 Figur 4 eine das Verhalten des Gebers nach Fig. 3 charakterisierende Kurve, Figur 5 schematisch einen kapazitiven, durch Abstandsänderung der Elektroden wirksamen Geber und Figur 6 dessen Verhalten charakterisxrende Kurven.
  • In Fig. 1 ist unter Vernachlässigung der Gleichstrompfade das Schaltbild des Meßumformers dargestellt: Ein Ton-, Mittel- bzw. Hochfrequenz liefernden Generator 1 speist über einen Übertrager 2 einen kapazitiven Geber 3 sowie einen Vergleichskondensator 4. Geschlossen sind die Stromkreise des Gebers 3 sowie des Vergleichskondensators 4 durch die Basis-Emitter-Strecken der am Eingange des Meßkreises 5 bzw. des Kompensationskreises 6 liegenden Transistoren 7 bzw. 8. Die Transistoren 7 und 8 werden in Basisschaltung betrieben, so daß bei geeigneter Wahl des Arbeitspunktes sich sowohl ein äußerst niedriger Eingangswiderstand als auch eine lineare Verstärkung ergeben. Des geringen Eingangswiderstandes der Transistoren sowie des geringen Widerstandes des Übertragers wegen liegen die vom Generator 1 induzierten Wechselspannungen damit praktisch ausschließlich am Geber 3 bzw. dem Vergleichskondensator 4, so daß die in deren beiden Stromkreisen fließenden Ströme praktisch allein von der übersetzten Generatorspannung, der Kreisfrequenz des Generators sowie den jeweiligen Kapazitäten des Gebers und Vergleichskondensators abhängen.
  • Aufgrund des hohen Ausgangswiderstandes der Basisschaltung der Transistoren 7 und 8 wird, abgesehen von den vernachlässigbar geringen Basisströmen, der jeweilige Eingangsstrom über den Transistoren nachgeordnete Koppelkondensatoren den folgenden Gleichrichteranordnungen eingeprägt. Im Meßkreis 5 wird der Ausgangsstrom des Transistors 7 über den nachgeordneten Koppelkondensator und die Diode 9 während der positiven Halbwelle dem Ladekondensator 10 zugeführt, der somit positiv aufgela den wird. Der während der negativen Halbwelle fließende Rückstrom wird über die Diode 11 abgeleitet. Invers gepolt ist die Gleichrichteranordnung des Kompensationskreises 6: Der Transistor 8 speist den Ladekondensator 12 über einen Koppelkondensator und die Diode 13 während der negativen Halbwellen, so daß der Ladekondensator 12 auch negativ aufgeladen wird. Die positiven Halbwellen werden als Rückströme über die Diode 14 abgeleitet.
  • Die inverse Polung der Gleichrichteranordnungen erlaubt ein einfaches Kompensieren durch Summieren der jeweiligen Spannungen: Über Kopplungswiderstände 15 und 16 werden sie Spannungen der Ladekondensatoren eine Eingang eines aas Summierer vogesehenen Operationsverstärkers 17 zugeführt, der durch den Rückkopplungswiderstand 18 überbrückt ist. Ein weiterer, gestrichelt dargestellter Kopplungswiderstand 19 gestattet die Aufschaltung weiterer zu summierender Spannungen, so bspw.
  • einer manuell einstellbaren Spannung, welche zu den an den Laderkondensatoren 10 und 12 anstehenden Spannungen addiert wird und eine Nullpunktverschieburg erlaust, wie diese durch den Doppelpfeil 25 der Fig. 2 angedenten ist; Die Kennlinie 26 der Fig. 2, welche die Abbängigkeit der Ausgangsspannung Ua des Operationsverstärkers 17 in Abhängigkeit vom Verhältnis der Kapazitäten C 3 das Gebers 3 und C 4 des V@rgleichskondensators 4 angibt, laßt sich durch @niern der über den Kopplungswiderstand 19 zugeführten Verspannung zur Kurve 27 verschieten.
  • Die am Ladekondensator 12 anstebs Spannung wird über einen Regelkreis, der auf den Generator einwirkt, konstant gehalten.
  • Über den Kopplungswiederstand 20 wird die an Ladekondensator 12anstehende Aufgabenspannung einem Eingang eines Operationsverstärkers 21 zugeführt, der durch den Rückkopplungswiderstand 22 überbrückt ist. Weitere Spannungen könen dem Eingang den Operationsverstärkers 21 über einen Kopplungswiderstand 2@ von der Klemme 24 zugeführt werden. Im Bedardsfalle werden mehrere solcher kopplungswiderstände mit vorgeordneten Klemmen vorgesehen, so daß weitere Spannungen zur zur n den Regelkreises herangezogen werden kbnnen. aber Ausgang rationsverstärkers 21 ist mit den Generato verbunden ul: betätigt im hier verwendeten blocksymbol des Generators ni dargestllte Stellglieder, welche auf die Frequenz und/oder die Amplitude, vornehmlich jedoch auf letzterm, das Genera einwirken. Mittels des hier gebildeten. Regelkreis wird am Ladekondensator 12 anstehende Spannung f @@@@ unter wel eingeregelt; besteht bspw. die Tendent der Absinkens der Span nung am Ladekondensator 12, so wird die Amplitude des Generators 1 entsprechend erhöht, so daß durch höhere Speisespannung auch ein höherer Strom über den Vergleichskondensator 4 und den Eingang des Transistors 8 fließt und der Tendenz des Absinkens der Ladespannung entgegengewirkt wird. Bereits durch eine derartige Amplitudenregelung lassen sich auch Frequenzwanderungen des Generators kompensieren, so daß Meßergebnisse durch sie nicht beeinflußt werden. Sinkt die Kreisfrequenz des Generators ab, so besteht auch die Tendenz des Absinkens der Ströme über den Geber 3 und den Vergleichskondensator 4 sowie des Absinkens der Spannungen an den Ladekondensatoren. Hier beginnt die Regeleinrichtung zu wirken und erhöht die Amplitude derart, daß beide Einwirkungen sich kompensieren und an den Ladekondensatoren die ursprünglichen Spannungen entstehen.
  • Im Betriebe werden, durch die inverse Polung auch um 1800 phasenverschoben, den Ladekondensatren jeweils in einer Halbperiode der Perioden Ladungen zugeführt, die den Kapazitäten der vorgeschalteten Kondensatoren, nämlich des Gebers 3 bzw.
  • des Vergleichskondensators 4, streng proportional sind. Von den Ladekondensatoren 10 bzw. 12 werden diese Ströme, entsprechend geglättet, über die Kopplungswiderstände 15 und 16 abgegeben. Aufgrund der Mittelwertbildung stellen sich bei der in Fig. 1 dargestellten Polung der Dioden die folgenden Gleichspannungen U1O sowie U12 ein, wenn unter û der Scheitelwert der Wechselspannung verstanden wird: (1) U10 = 1/* û w C3 3 R15 (2) U12 = 1/2 u æ C4 . R16 Am Ausgange des als Summierer vorgesehenen Operationsverstärkers i7 entsteht für R15 : R16 dann die Ausgangsspannung: ( C3 - C4 ) ; Hält man nun mit der Regeleinrichtung, insbesondere dem Kopplungswiderstand 20 sowie dem Operationsverstärker 21 und dem diesem nachgeordneten Stellglied des generators 1, das auf die Generatoramplitude und/oder auf die Generatorfrequenz einwirkt, die Spannung U12 auf einer Führungswert Uf fest. so wird damit (4) 1/ fl . . C4 . R16 = U und Die Gleichung (5) läßt das überraschende Ergebnis erkennen, daß die Ausgangsspannung Ua des Operationsverstärkers 17 linear vom Quotienten C3 / C4 abhängt, und daß sie außerdem proportional einer einstellbaren Spannung Jf ist, die im Schaltbild der Fig. 1 über die Klemme 24 zuführbar ist. Damit ergibt sich zunächst die Möglichkeit, auf einfache Weise die Steilheit der Meßanordnung auf gewünschte Werte einzustellen, indem die pannung an der Klemme 24 geändert wird. Es besteht darüber hinaus aber auch die Möglichkeit, über die Klemme 24 eine variable Spannung, bspw. die eines weiteren Gebers, oder eine weitere Führungsgröße zuzuführen: Auf diese Weise ergibt sich die Möglichkeit einer multiplikativen Verknüpfung einer über die Klemme 24 zugeführten Spannung Uf mit dem Quotienten C3 / C. Im Diagramm der Fig. 2 ist dies wie folgt dargestellt: Durch Anderung der Spannung Uf wird die flachere Kennlinie 28 um ihren Ursprung in Richtung des Pfeiles 29 gedreht, bis die steilere Kennlinie 26 erhalten ist.
  • Als wesentlich zeigt es sich, daß bei der erfindungsgemäßen Anwendung der Regeleinrichtung die Ausgangsspannung vom Quotienten C3 / C4 abhängt. Solange C3 die Kapazität des Gebers 3 ist, wird damit die gewünschte strenge Linearität erzielt. Werden aber Geber 3 und Vergleichskondensator 4 miteinander vertauscht, so entsteht eine reziproke Abhängigkeit, bei der die Ausgangsspannung Ua dem Kehrwert der Kapazität des Gebers 3 streng proportional ist. Hierdurch ergeben sich weitere Anwendungs- und Einsatzmöglichkeiten. In Einzelfällen kann es interessant sein, tatsächlich den Kehrwert der Kapazität als Kehrwert der mittels eines Gebers zu überwachenden Größe zu erhalten. Andererseits besteht die Möglichkeit, bestimmte Aufbauten von kapazitiven Gebern zu verwenden, bei deen der zu überwachende Wert der Kapazität des Gebers reziprok ist. Durch Anwendung des erfindungsgemäß ausgebildeten Meßumformers und Anschalten eines solchen Gebers nicht an den eigentlichen Meßkreis 5, sondern vielmehr an den Kompensationskreis 6 wird eine nochmals reziproke, d.h. eine einfach proportionale Anzeige erhalten: Bei Änderung der Kapazität des Gebers besteht die Tendenz der Änderung der Spannung am Ladekondensator 12.
  • Hierdurch wird die Regeleinrichtung beaufschlagt, die diese Spannung konstant hält, indem sie die Ausgangsfrequenz und/ oder die Ausgangsamplitude des Generators 1 entsprechend ändert. Diese Änderung wirkt sich auch auf den eigentlichen Meßkreis 5, dem in solchem Falle nur die Vergleichskapazität 4 vorgeordnet ist, aus. Entsprechend der Amplituden - bzw. Frequenzänderung des Generators 1 wird also der Strom über den Vergleichskondensator geändert und dementsprechend eine Anderung der am Ladekondensator 10 auftretenden Spannung bewirkt, die durch die nachgeordnete Summierschaltung erfaßt wird und die Ausgangsspannung Ua des Operationsverstärkers 17 beeinflußt.
  • Die Möglichkeit, die Kennlinien des Meßumformers bei strenger Linearität und weitgehender Kompensationen aller Störgrößen durch über den Kopplungswiderstand 19 zugeführte Spannungen additiv bzw. subtraktiv zu beeinflussen bzw. zu verschieben und durch über die Klemme 24 multiplikativ zu beeinflussen, d.h., in ihrer Steilheit zu verändern oder im Diagramm zu dreheu, sowie die weitere Möglichkeit der reziproken Beeinflussung ermöglichen es, in den eigentlichen Meßvorgang weitere, manuell, durch Speicher, Rechner, Geber oder dergleichen vorgegebene Größen einzubeziehen und den Meßumformer als Prozeßrechner zu verwenden.
  • Die bei der Anwendung als Meßumformer sich ergebenden Vorteile werden im folgenden an Hand von Anwendungsbeispielen beschrieben.
  • Zur Füllstandsmessung wird zweckmäßig eine besonders ausgebildete Sonde verwendet, die den Geber mit dem Vergleichskondensator kombiniert: In einem Bassin bzw. einem Behälter, dessen Füllstand zu überwachen ist, oder einem in diesem angeordneten Schutzgehäuse 30 ist eine mittlere, neutrale Elektrode 31 angeordnet, der zur Seite eine Meßelektrode 32 steht. Neben der eigentlichen Meßelektrode ist, zweckmäßig in gleichem Abstande, so daß sich eine symmetrische Ausbildung der Anordnung ergibt, eine Vergleichselektrode 33 vorgesehen. Sowohl die neutrale Elektrode 31 als auch die Meßelektrode 32 sind bis über den maximal zu überwachenden Flüssigkeitsspiegel 34 geführt, so daß zwischen den Elektroden 31 und 32 oberbald des jeweiligen Flüssigkeitsspiegels ein Feld in Luft aufgebaut ist, während der unterhalb des Flüssigkeitsspiegels sich erstreckende Bereich der Elektroden ein kapazitives Feld in der jeweiligen Flüssigkeit aufbaut. Da Luft eine gegenüber den meisten Flüssigkeiten sehr geringe Dielektrizitätskonstante aufweist, ist damit das wesentliche Feld in der Flüssigkeit aufgebaut, so daß die zwischen den Elektroden 31 und 32 gebildete Kapazität ein Maß für den Füllstand x ist. Ein Ausgleich wird durch die Vergleichselektrode 33 gegeben, die sich nur über einen geringen Höhenbereich erstreckt, der auch bei minimalem Füllstand noch von der Flüssigkeit bzw. anderem Füllgut angefüllt ist. Damit wird ein Vergleichskondensator gewonnen, dessen Eigenschaften durch das gleiche Dielektrikum gebildet werden das auch die wesentliche Kapazität des eigentlichen, durch die neutrale Elektrode de 31 in Verbindung mit der Meßelektrode 32 gebildeten Feldes bestimmt. Gegebenenfalls kann der betreffende Behälter mrt einem engeren, unteren Ansatz ausgestattet sein, der ausschließlich die Elektroden 3i bis 33 aufnimmt und ..ireSe derart umgibt, daß noch keine wesentlichen Feldstörungen elntre ten, so daß der Füllstand des eigentlichen Behälters bis zum Grunde desselben überwachbar ist, ohne daß die VergleLchselektrode 33 mit ihrem freien Ende über den minimal eu erfassenden Flüssigkeitsspiegel ragt.
  • Im Ausführungsbeispiel werden die Elektroden 31 und 32 als Geber 3 des Schaltbildes der Fig. 1 benutzt, und da dessen Kapazität der Füllhöhe x proportional ist, wird auch der Füllstand in gewünschtem Maße, nämlich proportional, angezeigt. Der Vergleichskondensator 4 der Fig. 1 wird durch die neutrale Elektrode 31 der Fig. 3 in Verbindung mit der Vergleichselektrode 33 gebildet. Es ergibt sich die in Fig. 4 dargestellte lineare Anzeige, bei der die Ausgangsspannung Ua linear von der jeweiligen Füllhöhe x abhängt. Da das gleiche Dielektrikum die Kapazitäten sowohl des Gebers als auch des Ve¢eichskondensators bestimmt, wird die Aneige der Füllhöhe praktisch unabhängig' von den dielektrischen Eigenschaften des in den Behälter eingefüllten Mediums.
  • Eine weitere Anwendung bietet sich bei der Verwendung sogenannter Abstandsgeber, wie ein solcher schematisch in Fig. 5 gezeigt ist: Die Kapazität eines solchen Gebers ändert sich bekanntlich umgekehrt proportional dem Plattenabstand d. Beim Anschalten eines üblichen Meßumformers wird also eine Anzeige erhalten, die dem jeweiligen Abstande d der Elektroden 35 und 35 und damit dem Meßwege reziprok folgt, wie dies durch die Kennlinie 37 des Diagrammes der Fig. 6 gezeigt ist. Wird ein solcher Abstandsgeber in Verbindung mit dem Meßumformer nach der vorliegenden Erfindung verwendet und an die Stelle des Vergleichskondensators 4 des Schaltbildes der Fig. 1 gesetzt, d.h., dem auf konstanten Ausgang geregelten Kompensationskreis 6 vorgeordnet, so ergibt sich entsprechend der Gleichung (5) eine Ausgangsspannung U Ua, welche dem Kehrwert der Kapazität dieses Meßgebers proportional ist und damit dem Plattenabstand bzw. Meßweg selbst proportional wird, wie dies die Kennlinie 38 in dem Diagramm der Fig. 6 zeigt. Es wird damit eine streng lineare Messung des Stellweges erzielt, da einerseits die Kapazität diesem Meßwege d reziprok ist und andererseits die Ausgangsspannung Ua der Kapazität reziprok folgt.
  • Als wesentlich hat es sich herausgestellt, die auf einen konstanten Wert einzuregelnde Aufgabengröße hinter der Gleichrichtung des Kompensationskreises 6 abzugreifen. Auf diese Weise werden alle Störungen in den gleichartig aufgebauten, durch den Meßkreis sowie den Kompensationskreis dargestellten Kanälen sowie Drifterscheinungen im Generator über die Regeleinrichtung ausgegliehen, so daß ein streng lineares Verhalten unabhängig von äußeren Einflußen erzielt wird.
  • Die Möglichkeit der Vertauschung der Eingänge, d.h. des Anschließens des Gebers an den Kompensationskreis, ergibt darüber hinaus den Vorteil, die @ft gewünschte streng reziproke Anzeige mit geringem Aufwande zu erreichen.
  • Die Erfindung ist einer Anzahl von Vari@nten möglich. So kann bspw. der Verstärkereingang anders gerchaltet werden; wesentlich ist jedoch, daß er eine möglichst geringen Eingangswiderstand aufweist, damit die angestrebte Linearität nicht beeinträchtig wird. Auch die Anordnung der Gleichrichter läßt sich abändern; es hat sich jedoch gezeigt, daß bei der gewählten, eine Stromeinprägung bewirkenden Anordnung temperaturbedingte Änderungen der Ventilkennlinie sich auf die Gleichrichtung nicht auswirken sc daß auch Der die angestrebte Linearität gefördert wird. zur Meßumformer eignet sich nicht nur zur Abgabe einer von ei.ne Geber abhängigen Spannung.
  • Durch Zuführung von additiv, multiplikativ oder gar reziprok wirkenden Spannungen lassen sich Verknüpfungen erzielen, welche im einfachsten Falle zur einfachen Einstellung der gewünschen Kennlinie oder aber zur @@stellung von Meßbereichen verwendet werden können, ind @i @@egengsamplitude bzw. -Frequenz des Generators 1 stuf@ weis @@@dret werden. Die vielfältigen Beeinflussungsmögl@ b @l@en unter Wahrung strenger Linearität erlauben die A@@ @ als Prozeßrechner.

Claims (12)

  1. Patentansrüche
    (1. I Meß umformer zur Ableitung von Ausgangsgleichspannungen und/oder -strömen aus der Kapazität kapazitiver Geber mit einem einen Geber sowie mindestens eine zweite Kapazität speisenden Generator und diesen Jeweils zugeordneten, auf deren Stromaufnahme ansprechenden, gleichartig aufgebauten, linearen, jeweils durch Gleichrichter abgeschlossenen Verstärkern, denen ein Summierglied nachgeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Regeleinrichtung vorgesehen ist, die auf den Generator (1) einwirkt und die an einem der Oleichrichter (13, 14) anstehende Gleichspannung als Aufgabengrdße konstant hält.
  2. 2. Meßumformer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung Eingänge (24) für mindestens eine FUhrungsgröße aufweist. -
  3. 3. Meßumformer nach Ansprüchen 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die Regeleinrichtung auf die Amplitude des Generators (1) als Stellgröße einwirkt.
  4. 4. Meßumformer nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung auf die Frequenz des Generators (1) als Stellgröße einwirkt.
  5. 5. Meßumformer nach Ansprüchen 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n ii z e i c h n e t daß die Regeleinrichtung einen Operationsverstärker (21) aufweist, dessen Eingängen über Widerstände (20, 23) die an einem der Gleichrichter (1), 14) anstehende Spannung sowie als Führungsgröße vorgesehene Spannungen zugeführt werden, und dessen Ausgang Stellglieder des Generators (1) betätigt.
  6. 6. Meßumformer nach Ansprüchen 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß dem Operationsverstärker (21) als Fuhrungsgröße eine manuell einstellbare Spannung zugeführt wird.
  7. 7. Meßumformer nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Operationsverstärker als Führungsgröße eine aus Meß-, Regel-, Rechen- und/oder Speichervorgängen erhaltene Spannung zugeführt wird.
  8. 8. Meßumformer nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der den dem Geber (3) zugeordneten Verstärker abschließende Gleichrichter auf konstante Ausgangsspannung geregelt wird.
  9. 9. Meßumformer nach Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Verstärker in Basis schaltung angeordnete Transistoren(7, 8) vorgesehen sind, deren Arbeitspunkte für geringen Eingangswiderstand und lineare Verstärkung eingestellt sind.
  10. lo. Meßumformer nach Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichter kapazitiv an die Ausgänge der Transistoren (7, 8) angekoppelt sind und Je eine zum Ladekondensator (lo; 12) führende Diode (9; 13) sowie, vom Kondensator aus invers gepolt, eine Ableitdiode (11; 14) aufweisen.
  11. 11. Meßumformer nach Ansprüchen 1 bis lo, dadurch gekennzeichnet, daß die den Transistoren (7, 8) folgenden Gleichrichter ungleich gepolt sind.
  12. 12. Geber und Vergleichskondensator zur Durchführung von Füllstandsmessungen mit dem Meßumformer nach Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß einer neutralen Elektrode (31) zwei jeweils Geber und Vergleichskondensator bildende Elektroden (32, 33) zugeordnet sind, deren erste (32) sich über die als Meßbereich vorgesehenen Füllstandshöhen sowie einen unterhalb der minimalen Füllstandshöhe anstehenden Bereich erstreckt, während die zweite, die Vergleichselektrode (33), nur innerhalb des letzteren Bereiches vorgesehen ist.
    L e e r s e i t e
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