DE2248870C3 - Meßumformer mit Teilmeßbereich - Google Patents
Meßumformer mit TeilmeßbereichInfo
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Description
35
Die Erfindung bezieht sich auf einen Meßumformer, der unter Verwendung eines positiv und negativ
aussteuerbaren, gegengekoppelten Verstärkers innerhalb eines vorgegebenen Meßbereiches Meßsignale
gleichbleibender Polarität in proportionale eingeprägte Ausgangsströme umwandelt.
Der Meßbereich eines Meßumformers wird üblicherweise so gewählt, daß der gesamte Änderungsbereich
des Meßsignals erfaßt werden kann. Es gibt jedoch auch Fälle, wo die Änderungen des Meßsignals nur innerhalb
eines relativ schmalen Teilbereichs interessant sind, z. B. weil Werte außerhalb dieses Teilbereiches nur selten
vorkommen oder der Teilbereich besonders kritische Werte erfaßt, die mit erhöhter Genauigkeit gemessen
werden sollen.
Bei bekannten Schaltungen werden zur Unterdrükkung des Anfangsbereiches Zenerdioden verwendet.
Diese bilden z. B. mit zwei Widerständen eine Brückenschaltung, die so zusammengefügt ist, daß in
zwei einander gegenüberliegenden Brückenzweigen je eine Zenerdiode liegt. Der einen Diagonale der Brücke
wird das Meßsignal zugeführt und von der anderen Diagonale die Teilbereichsspannung abgenommen. Alle
Spannungen, die kleiner als die Summe der beiden Zenerspannungen sind, werden unterdrückt. Nachteilig
bei dieser Schaltung ist jedoch, daß der Kennlinienknick der Zenerdioden, insbesondere bei kleinen Zenerspannungen
recht unscharf ist, was zwangsläufig zu Verzerrungen der Ausgangsspannung führt. Die Schaltung
erlaubt es zudem nicht, an Hand der Ausgangsspannung zu erkennen, ob der Meßumformer außer
Betrieb ist oder ob das Meßsignal nur den unteren Grenzwert des Teilbereiches unterschritten hat, Möglichkeiten,
den Meßbereich nach oben zu begrenzen, bietet die Schaltung ebenfalls nicht
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Meßumformer der eingangs genannten Art zu schaffen, der es erlaubt, die genannten Nachteile zu überwinden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem Verstärker eingangsseitig außer dem Meßsigna] ein ίο Gegensignal solcher Art zugeführt ist, daß sich der Anfang des Meßbereiches in den Bereich negativer Ausgangsströme verschiebt und in den Stromkreis zwischen dem Ausgang des Verstärkers und der Bürde des Meßumformers eine mit einem Widerstand überbrückte, als Sperrventil wirkende Diode so eingefügt ist, daß sie die negativen Ausgangsströme bis auf einen kleinen zur Kontrolle dienenden Restbetrag unterdrückt.
Schaltungen mit einem Verstärker, dem mehrere Signale zugeführt werden, sind an sich bekannt. Als Beispiel seien die mit Hilfe von Operationsverstärkern aufgebauten Addierschaltungen genannt, die sich ebenso wie Differenzverstärker-, Kompensations- und Brückenschaltungen auch zur Differenzbildung eignen. Alle die-ie Schaltungen können auch in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Meßumformer verwendet werden, wesentlich ist jedoch, daß das Meßsignal mit dem Gegensignal so zusammengeführt wird, daß sich der Anfang des Meßbereiches in den Bereich negativer Ausgangsströme verschiebt, und zwar so weit, daß der Teilbereichsanfang mit dem Nulldurchgang des Ausgangsstromes zusammenfällt. Allerdings wird hierdurch noch keine echte Meßbereichsunterdrückung, sondern wie gesagt, nur eine Meßbereichsverschiebung erreicht. Der negative Ausgangsstrom erlaubt es zwar zu unterscheiden, ob das Meßsignal den unteren Grenzwert des Teilbereiches unterschritten hat oder der Meßumformer außer Betrieb ist, nachteilig ist aber, daß bei fehlendem Meßsignal ein besonders hoher negativer Ausgangsstrom fließt. Unerwünscht ist dabei nicht nur, daß die Zeiger der Anzeige- oder Registriergeräte am Anschlag »kleben«, sondern auch der unnötig hohe Stromverbrauch. Die Erfindung sieht deshalb als weiteres Merkmal vor, daß zwischen den Ausgang des Verstärkers und die Bürde des Meßumformers eine Diode geschaltet ist, die negative Ausgangsströme unterdrückt. Um jedoch zu verhindern, daß ähnlich wie bei den bekannten Schaltungen mit Ze.ierdioden der Kennlinienknick zu Meßwertverfälschungen führt, wird der Diode ein Widerstand parallel geschaltet. Der Kennlinienknick fällt dadurch in den negativen Ausgangsstrombereich und kann somit die positiven Ausgangsströme nicht mehr verzerren. Der negative Ausgangsstrom wird außerdem durch geeignete Wahl des Widerstandes so niedrig eingestellt, daß die vorstehend genannten Nachteile vermieden werden, andererseits aber die Inbetriebnahme des Meßumformers auch bei fehlendem Meßsignal erkennbar ist.
Um innerhalb eines relativ großen Meßbereiches nur einen kleinen Teilmeßbereich zu erfassen, wird es oft nicht genügen, lediglich den Anfangsbereich zu unterdrücken, sondern es kann ebenso auch eine Unterdrückung des Endbereiches erforderlich werden. Einer oberen Begrenzung des Meßbereiches kommt im übrigen grundsätzliche Bedeutung zu, wenn eine Überlastung des Ausgangs durch eine Übersteuerung des Meßumformereingangs verhindert werden soll. Eine Weiterbildung der Erfindung sieht deshalb vor, daß der
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Meßumformer der eingangs genannten Art zu schaffen, der es erlaubt, die genannten Nachteile zu überwinden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem Verstärker eingangsseitig außer dem Meßsigna] ein ίο Gegensignal solcher Art zugeführt ist, daß sich der Anfang des Meßbereiches in den Bereich negativer Ausgangsströme verschiebt und in den Stromkreis zwischen dem Ausgang des Verstärkers und der Bürde des Meßumformers eine mit einem Widerstand überbrückte, als Sperrventil wirkende Diode so eingefügt ist, daß sie die negativen Ausgangsströme bis auf einen kleinen zur Kontrolle dienenden Restbetrag unterdrückt.
Schaltungen mit einem Verstärker, dem mehrere Signale zugeführt werden, sind an sich bekannt. Als Beispiel seien die mit Hilfe von Operationsverstärkern aufgebauten Addierschaltungen genannt, die sich ebenso wie Differenzverstärker-, Kompensations- und Brückenschaltungen auch zur Differenzbildung eignen. Alle die-ie Schaltungen können auch in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Meßumformer verwendet werden, wesentlich ist jedoch, daß das Meßsignal mit dem Gegensignal so zusammengeführt wird, daß sich der Anfang des Meßbereiches in den Bereich negativer Ausgangsströme verschiebt, und zwar so weit, daß der Teilbereichsanfang mit dem Nulldurchgang des Ausgangsstromes zusammenfällt. Allerdings wird hierdurch noch keine echte Meßbereichsunterdrückung, sondern wie gesagt, nur eine Meßbereichsverschiebung erreicht. Der negative Ausgangsstrom erlaubt es zwar zu unterscheiden, ob das Meßsignal den unteren Grenzwert des Teilbereiches unterschritten hat oder der Meßumformer außer Betrieb ist, nachteilig ist aber, daß bei fehlendem Meßsignal ein besonders hoher negativer Ausgangsstrom fließt. Unerwünscht ist dabei nicht nur, daß die Zeiger der Anzeige- oder Registriergeräte am Anschlag »kleben«, sondern auch der unnötig hohe Stromverbrauch. Die Erfindung sieht deshalb als weiteres Merkmal vor, daß zwischen den Ausgang des Verstärkers und die Bürde des Meßumformers eine Diode geschaltet ist, die negative Ausgangsströme unterdrückt. Um jedoch zu verhindern, daß ähnlich wie bei den bekannten Schaltungen mit Ze.ierdioden der Kennlinienknick zu Meßwertverfälschungen führt, wird der Diode ein Widerstand parallel geschaltet. Der Kennlinienknick fällt dadurch in den negativen Ausgangsstrombereich und kann somit die positiven Ausgangsströme nicht mehr verzerren. Der negative Ausgangsstrom wird außerdem durch geeignete Wahl des Widerstandes so niedrig eingestellt, daß die vorstehend genannten Nachteile vermieden werden, andererseits aber die Inbetriebnahme des Meßumformers auch bei fehlendem Meßsignal erkennbar ist.
Um innerhalb eines relativ großen Meßbereiches nur einen kleinen Teilmeßbereich zu erfassen, wird es oft nicht genügen, lediglich den Anfangsbereich zu unterdrücken, sondern es kann ebenso auch eine Unterdrückung des Endbereiches erforderlich werden. Einer oberen Begrenzung des Meßbereiches kommt im übrigen grundsätzliche Bedeutung zu, wenn eine Überlastung des Ausgangs durch eine Übersteuerung des Meßumformereingangs verhindert werden soll. Eine Weiterbildung der Erfindung sieht deshalb vor, daß der
Ausgangsstrom des Verstärkers auf einen Maximalwert begrenzt ist, indem ein Schwellwertelement, z. B. eine
Diode, mit einem der im Ausgangskreis des Verstärkers liegenden Widerstände und dem Verstärki;reingang so
verbunden ist und die Schaltung so dimensioniert ist, daß das Schwellwertelement einen Gegenkopplungsstrom durchläßt, sobaid der Ausgangsstrom seinen
Maximalwert erreicht und damit einen Spannungsabfall bewirkt, der den Schwellwert des Schwellwertelempntes
überschreitet
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher
beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 eine Schaltung des Meßumformers und
Fig.2 eine Kennlinie des Meßumformers zur
Darstellung des Teilbereiches.
Die in Fig. 1 dargestellte Schaltung enthält im wesentlichen den zum Verstärker V gehörigen Schaltungsteil.
Das dem Verstärkereingang zugeführte Meßsignal Im kann zuvor schon nicht dargestellte
Schaltungsteile des Meßumformers durchlaufen haben, die es aus beliebigen anderen Größen in seine jetzige
Form als Gleichstromsignal IM umgeformt haben. Der
als Meßsignal bezeichnete Strom Im umgeformt haben.
Der als Meßsignal bezeichnete Strom IM wird nun mit
Hilfe des Verstärkers V in bekannter Weise in einen eingeprägten Ausgangsstrom IA umgewandelt. Hierzu
wird der von IA an den Widerständen R2, R3 verursachte
Spannungsabfall über einen Widerstand Rs auf den
Eingang des Verstärkers Kgegengekoppelt.
Zur erfindungsgemäßen Meßbereichsunterdrückung wird dem Eingang des Verstärkers V außer dem
Meßsignal ^noch ein Gegensignal /crugeführt, das mit
Hilfe der Widerslände Rs, Rg, R]0 sowie einer
Zenerdiode Z aus einer negativen Spannungsquelle erzeugt wird. Wie F i g. 2 zeigt, wird dadurch ein Teil der
Kennlinie Ia = f (Im) in den negativen Bereich verschoben,
das heißt bei Im<I(j wird 1* negativ. Um den
negativen Ausgangsstrom U zu unterdrücken, ist zwischen den Ausgang des Verstärkers V und die vom
Ausgangsstrom IA durchflossene Bürde R^ eine Diode
D] geschaltet. Der Kennlinienknick der Diode D\ würde
jedoch zu Verzerrungen innerhalb des Teilbereiches führen. Parallel zur Diode D, ist deshalb ein Widerstand
Ra geschaltet. Dadurch wird der unlineare Teil der Kennlinie in den negativen Ausgangsstrombereich
verschoben, wo er nicht mehr ston. Außerdem ist dieser
Strom gerade so groß, daß er sicher erkennen läßt, ob der Meßumformer außer Betrieb ist oder ob das
Meßsignal den unteren Grenzwert des Teilbereiches noch nicht erreicht hat.
Die Schaltung in Fig. 1 ist weiterhin so aufgebaut, daß auch ein oberer Grenzwert nicht überschritten wird.
Hierzu wird der von dem Ausgangsstrom IA an Rj
erzeugte Spannungsabfall von einer Diode mit ihrem Schwellwert verglichen. Sobald an R3 ein Spannungsabfall
entsteht, der den Schwellwert der Diode überschreitet — das ist bei richtiger Dimensionierung von R3 der
Fall, wenn der Ausgangsstrom IA seinen oberen Grenzwert erreicht —, wird die Diode D2 leitend und
bewirkt eine so starke Gegenkopplung, daß ein weiteres Ansteigen des Ausgangsstromes verhindert wird.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Meßumformer, der unter Verv/endung eines positiv und negativ aussteuerbaren gegengekoppelten
Verstärkers innerhalb eines vorgegebenen Meßbereiches Meßsignale gleichbleibender Polari-'
tat in proportionale eingeprägte Ausgangsströme umwandelt, dadurch gekennzeichnet, daß
dem Verstärker (V) eingangsseitig außer dem Meßsignal (TJw) ein Gegensignal (Ic) solcher Art
zugeführt ist, daß sich der Anfang des Meßbereiches in den Bereich negativer Ausgangsstrome (Ia)
verschiebt und in dem Stromkreis zwischen dem Ausgang des Verstärkers und der Bürde (Ri) des
Meßumformers eine mit einem Widerstand (Ra) überbrückte, als Sperrventil wirkende Diode (Di) so
eingefügt ist, daß sie die negativen Ausgangsströme (Ia) bis auf einen kleinen zur Kontrolle dienenden
Restbetrag unterdrückt.
2. Meßumformer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangsstrom (Ia) des
Verstärkers (V) auf einen Maximalwert begrenzt ist, indem ein Schwellwertelement, z. B. eine Diode
mit einem der im Ausgangskreis des Verstärkers liegenden Widerstände (Ru R2, R3) und dem
Verstärkereingang so verbunden ist und die Schaltung so dimensioniert ist, daß das Schwellwertelement
einen Gegenkopplungsstrom durchläßt, sobald der Ausgangsstrom seinen Maximalwert
erreicht und damit einen Spannungsabfall bewirkt, der den Schwellwert des Schwellwertelementes
überschreitet.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19722248870 DE2248870C3 (de) | 1972-10-05 | 1972-10-05 | Meßumformer mit Teilmeßbereich |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19722248870 DE2248870C3 (de) | 1972-10-05 | 1972-10-05 | Meßumformer mit Teilmeßbereich |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2248870A1 DE2248870A1 (de) | 1974-04-11 |
DE2248870B2 DE2248870B2 (de) | 1975-11-27 |
DE2248870C3 true DE2248870C3 (de) | 1982-04-08 |
Family
ID=5858262
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19722248870 Expired DE2248870C3 (de) | 1972-10-05 | 1972-10-05 | Meßumformer mit Teilmeßbereich |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2248870C3 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3412843A1 (de) * | 1984-04-05 | 1985-10-31 | Knick Elektronische Meßgeräte GmbH & Co, 1000 Berlin | Verfahren zum umwandeln eines im bereich von 0 bis 20 ma liegenden eingangsstroms in einen ausgangsstrom im bereich von 4 bis 20 ma, und umgekehrt, sowie schaltungsanordnung zur durchfuehrung des verfahrens |
DE4012174A1 (de) * | 1990-04-14 | 1991-10-17 | Telefunken Electronic Gmbh | Schaltung, die aus einen strom einen teilstrom erzeugt |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102006045893A1 (de) * | 2006-09-28 | 2008-04-03 | Siemens Ag | Automatische Verschiebung des Messwerterfassungsbereichs einer sensorischen Messeinrichtung |
-
1972
- 1972-10-05 DE DE19722248870 patent/DE2248870C3/de not_active Expired
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3412843A1 (de) * | 1984-04-05 | 1985-10-31 | Knick Elektronische Meßgeräte GmbH & Co, 1000 Berlin | Verfahren zum umwandeln eines im bereich von 0 bis 20 ma liegenden eingangsstroms in einen ausgangsstrom im bereich von 4 bis 20 ma, und umgekehrt, sowie schaltungsanordnung zur durchfuehrung des verfahrens |
DE4012174A1 (de) * | 1990-04-14 | 1991-10-17 | Telefunken Electronic Gmbh | Schaltung, die aus einen strom einen teilstrom erzeugt |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2248870B2 (de) | 1975-11-27 |
DE2248870A1 (de) | 1974-04-11 |
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