DE2311184C2 - Meßtechnischer Detektor - Google Patents

Meßtechnischer Detektor

Info

Publication number
DE2311184C2
DE2311184C2 DE2311184A DE2311184A DE2311184C2 DE 2311184 C2 DE2311184 C2 DE 2311184C2 DE 2311184 A DE2311184 A DE 2311184A DE 2311184 A DE2311184 A DE 2311184A DE 2311184 C2 DE2311184 C2 DE 2311184C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
load
impedance
detector according
diodes
alternating current
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DE2311184A
Other languages
English (en)
Other versions
DE2311184A1 (de
Inventor
Donald E. Redmond Wash. Clark
Melvin O. Bellevue Wash. Eide
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sundstrand Data Control Inc
Original Assignee
Sundstrand Data Control Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sundstrand Data Control Inc filed Critical Sundstrand Data Control Inc
Publication of DE2311184A1 publication Critical patent/DE2311184A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2311184C2 publication Critical patent/DE2311184C2/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/26—Measuring inductance or capacitance; Measuring quality factor, e.g. by using the resonance method; Measuring loss factor; Measuring dielectric constants ; Measuring impedance or related variables
    • G01R27/2605—Measuring capacitance
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P15/125—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by capacitive pick-up
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P2015/0805—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration
    • G01P2015/0822—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass
    • G01P2015/0825—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass for one single degree of freedom of movement of the mass
    • G01P2015/0828—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass for one single degree of freedom of movement of the mass the mass being of the paddle type being suspended at one of its longitudinal ends

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Description

zwischen den Strömen festgesetzt die in den Schaltungen während abwechselnden Halbperioden fließen. Derartige Detektoren liefern genaue Ergebnisse, solange die Signalform der Erregerspar.nung symmetrisch oder identisch mit abwechselnden Halbperioden ist Vom Standpunkt der Praxis aus betrachtet erfordert dies eine ausgereifte und teure Oszillatorschaltung, um symmetrische Signalformen zu erhalten, insbesondere wenn die Schaltung in einem ausgedehnten Temperaturbereich arbeiten solL Weiterhin erfordern die bisherigen Brückenschaltungen angepaßte Dioden, die die Kosten erhöhen.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen meßtechnischen Detektor zu schaffen, der auch bei einem unsymmetrischen Verlauf der angelegten Spannung ohne aufwendigen Oszillator und ohne angepaßte Dioden genaue Ergebnisse liefern kann.
Diese Aufgabe wird bei einem meßtechnischen Detektor nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 erfindungsgemäß durch die in dessen kennzeichnenden Teil angegebenen Merkmale gelöst
Die vorliegende Erfindung zeichnet sich also durch einen meßtechnischen Detektor aus, der zwei Schaltungen aufweist die von einer Wechselstromquelle mit zwei Ausgängen gespeist werden, die um 180° phasenverschoben sind. Die beiden Impedanz-Bauelemente sind in den Schaltungen mit den Ausgängen der Wechselstromquelle und über Dioden mit einer gemeinsamen Last verbunden. Die Schaltungen leiten gleichzeitig, aber die Ströme fließen in entgegengesetzten Richtungen und werden in der Last addiert wobei der Differenzstrom die Unsymmetrie oder die Differenz zwischen den Impedanz-Bauelementen angibt.
Vorzugsweise umfaßt die Wechselstromquelle einen Transformator einschließlich eines Transformatorausganges mit zwei identischen Wicklungen, wobei eine der Wicklungen mit jeder der Schaltungen verbunden ist.
Weiterhin sind die Impedanz-Bauelemente vorzugsweise reaktiv und die Detektorschaltung kann zwei weitere Dioden aufweisen, die mit der Wechselstromquelle und den Impedanz-Bauelementen verbunden sind und während der Halbperiode leiten, in der kein Strom durch die Last fließt, um die Impedanz-Bauelemente im entgegengesetzten Sinn zu entladen und wieder aufzuladen.
Es ist auch vorteilhaft, daß eine zweite Last mit den beiden weiteren Dioden verbunden ist, um den durch sie fließenden Strom zu addieren, und daß eine Ausgangsstufe mit den beiden Lasten verbunden ist.
Schließlich ist noch vorteilhaft, daß die Zeitkonstante so der Schaltung von jedem der reaktiven Impedanz-Bauelemente und der Last kleiner ist als die Periode der Wechselstromquelle.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 eine Schaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig.2 Spannungs- und Strom-Signalformen zur Erläuterung der Wirkungsweise der Schaltung,
F i g. 3 eine Schaltung eines anderen Ausführungsbei- eo spiels des Detektors mit einer doppelten Last,
F i g. 4 eine mit einem Differentialverstärker in einem Servo-Meßsystem verbundene Detektorschaltung und
F i g. 5 eine Anordnung mit bevorzugten Transformatorwicklungen. M
Der erfindungsgemäße Detektor kann entweder mit mit einem Widerstand behafteten Impedanzen oder mit reaktiven Impedanzen betrieben werden, um eine Verschiebung der Impedanzwerte des einen Bauelementes in bezug auf das andere Bauelement zu messen. Eine gemeinsame Verwendung besteht in der Messung einer Kraft in einem Servo-Beschleunigungsmesser, der mit einem Differentialkondensator-Impedanz-Bauelemeut versehen ist (Beispiele für derartige Systeme sind in den obengenannten US-PS enthalten.) Andere Verwendungen von einem Detektor zur elektrischen Erfassung einer Lage oder Bewegung werden im folgenden erläutert:
In Fig. 1 hat ein Differentialkondensator 10 zwei feste Platten U und 12 und eine bewegliche Platte 13, die mechanisch auf den zu erfassenden Zustand anspricht Die bewegliche Platte 13 bildet einen ersten Kondensator 14 mit der festen Platte U und einen zweiten Kondensator 15 mit der festen Platte 12. Eine Bewegung der Platte 13 gegen die Platte U vergrößert die Kapazität des Kondensators 14 und verkleinert die Kapazität des Kondensators 15. Eine Bewegung der Platte 13 gegen die Platte 12 hat die entgegengesetzte Wirkung.
Eine Wechselstromquelle, wie beispielsweise ein Oszillator, hat zwei Ausgangswicklungen 17 und 18, die die Sekundärwicklungen eines Koppeltransformators sein können. Eine erste von zwei Schaltungen umfaßt den Kondensator 14, die Ausgangswicklung 17 und eine Diode 20. bine zweite Schaltung umfaßt den Kondensator 15, die Ausgangswicklung 18 und eine Diode 21. Eine gemeinsame Lait oder ein Verbraucher, nämlich ein Widerstand 22 und ein Filterkondensator 23, ist mit den beiden Schaltungen am Knotenpunkt der Dioden 20 und 21 verbunden und zur gemeinsamen Platte 13 des Differentialkondensators 10 zurückgeführt wobei der Knotenpunkt auch mit einem geeigneten elektrischen Bezugspotential, wie beispielsweise Erde 25, verbunden sein kann.
Die Dioden 20 und 21 sind so gepolt, daß sie den Strom zum Lastwiderstand 22 in entgegengesetzten Richtungen leiten. Die Ausgangswicklungen 17 und 18 der Wechselstromquelle sind in Phase gebracht, wie dies durch kleine Kreise in der Zeichnung angedeutet ist, so daß die erste und zweite Schaltung gleichzeitig während einer Halbperiode der Periode der Wechselstromquelle leiten. Die Ausgangswicklungen 17 und 18 haben gewöhnlich gleiche Spannungen. Der durch die erste Schaltung fließende Strom /Ο20 der durch einen Pfeil angedeutet ist, hat eine Amplitude, die durch die Größe des Kondensators 14 bestimmt ist. Der durch die zweite Schaltung fließende Strom /021 wird durch die Größe des Kondensators 15 bestimmt. Die beiden Ströme werden im Widerstand 22 summiert, und der sich in der Last ergebende Widerstandswert stellt den Unterschied zwischen den Kondensatoren oder die relative Größe der Kondensatoren 14 und 15 dar. Während der Halbperiode, die entgegengesetzt zu der Halbperiode ist während der die Dioden 20 und 21 leiten, leiten die Dioden 27 und 28, wobei die Kondensatoren 14 und 15 entladen und schnell mit der entgegengesetzten Polarität für die nachfolgende Halbperiode des Betriebs wieder aufgeladen werden.
In einer besonderen Schaltung kann das Erregersignal von der Wechselstromquelle eine Frequenz in der Größenordnung von 8-10MHz aufweisen. Jeder der Kondensatoren 14 und 15 des Differentialkondensators 10 hat einen Nennwert von 30 pF, wenn die Platte 13 in der Mitte liegt. Die Werte des Widerstandes 22 und des Filterkondensators 23 werden zuerst durch die Asisgangsimpedanz- und Filter-Kennlinien bestimmt, die
23 Π 184
gewünscht werden.
In einem Servo-Meßsystem wird das Ausgangssignal des Detektors dazu verwendet, um das bewegliche Kondensatorelement, nämlich die Platte 13, zurück in seine neutrale Nennstellung zu steuern. Der Ansteueroder Nachgleichstrom in einem Servosystem ist ein Maß der erfaßten Kraft. Bei einem derartigen System sind die einzelnen Schaltungsströme im wesentlichen gleich und fließen so durch die Kondensator- und Diodenschaltungen, daß ein verhältnismäßig kleiner Netzstrom durch die Last fließt. Im Ergebnis wird der Strom in jeder der einzelnen Schaltungen zunächst durch die Quellenspannung und die Impedanz des erfassenden Kondensators bestimmt. Die Ströme eilen der angelegten Spannung um ungefähr 90° voraus.
Die Beziehungen zwischen den Strömen sind in der F i g. 2 dargestellt. Sie stellen einen abgeglichenen Zustand der Schaltung der F i g. 1 dar. Das Spannungssignal 30 mit einem Spitzenwert Vn, von der Quellenwicklung 17 wird in die Schaltung des Kondensators 14 eingespeist. Da sich die Spannung am Ende der Ausgangswicklung 17, die mit der Kondensatorplatte 11 verbunden ist, mit positiver Geschwindigkeit verändert, wird die Spannung des Anschlusses der Ausgangswicklung 17, die mit der Kathode der Diode 20 verbunden ist, negativ, und der Strom wird über die Leitung 20 und die Lastschaltung gelegt, um den Kondensator 14 aufzuladen. Während der gleichen Zeitperiode speist die Ausgangswicklung 18 das entgegengesetzte Potential, nämlich ein Signal 31, in die Kondensatorplatte 12 und die Anode der Diode 21, so daß der Strom in entgegengesetzter Richtung durch die Last fließt, um den Kondensator 15 aufzuladen. Während der übrigen Halbperioden der Wechselstromquelle leiten die Dioden 27 und 28, und die Spannungen an den Kondensatoren 14 und 15 werden umgekehrt. Der Strom während dieser Halbperiode fließt nicht durch die Last
Die Kurven entsprechend den Signalen 30 und 31 stellen die eingespeiste Spannung dar, die als Funktion der Zeit aufgetragen ist und einen gleichen Spitzenwert Vm aufweist Die Ströme sind kapazitiv und eilen der Spannung um 90° voraus. Wenn daher das Spannungssignal 30 eine positive Spitze aufweist und abzufallen beginnt dann ist die Diode 20 in Durchlaßrichtung vorgespannt Das Signal 32 stellt den Strom dar, der in der Schaltung der Diode 20 fließt Der Beginn der Leitung der Diode 20 wird verzögert, bis die Spannung um einen Betrag abnimmt der zwei Durchlaß-Dioden-Spannungsabfällen entspricht, was durch den Winkel θ dargestellt ist Der Winkel der Stromleitung beträgt dann während jeder Halbperiode π—θ.
Auf ähnliche Weise stellt ein Signal 33 den Strom durch die Diode 21 dar. Stromsignale 34 und 35 stellen jeweils die durch die Dioden 27 und 28 während der Halbperiode der Wechselstromquelle fließenden Ströme dar, die entgegengesetzt zur Leitung durch den Widerstand 22 ist Während des für die Signale der F i g. 2 angenommenen abgeglichenen Zustandes ist der Netz-Lastform, nämlich das Signal 36, »Null«.
Die Hauptfehlerquelle bei den bereits entwickelten Schaltungen beruht darauf, daß die unterschiedlichen Teile der Schaltung während der Periode des bestehenden Stromes zu verschiedenen Zeiten leiten. Jeder Unterschied in der Signalform der Erregerströme während dieser verschiedenen Zeiten, wie beispielsweise aufgrund eines Klirrfaktors, bewirkt einen Unterschied in den gemessenen Strömen, der nicht auf einer Unsymmetrie in den Impedanz-Bauelementen beruht. Da das Ausgangssignal des Detektors ein kleines Signal ist, das die Differenz von zwei großen Signalen ist, hat selbst eine kleine asymmetrische Störung im Erregerstrom eine bedeutende Einwirkung auf das Ausgangssignal. Es ist sehr schwierig, einen Oszillator anzugeben, der in seiner Signalform über einem weiten Temperaturbereich eine genaue Symmetrie beibehält und nicht durch die Alterung der Bauelemente der Schaltung
ίο gestört wird.
Die Erregerströme von den Ausgangswicklungen 17 und 18 sind genau komplementär zueinander. Dadurch wird die Hauptfehlerquelle ausgeschlossen.
Eine zweite Fehlerquelle beruht auf einer Unsymmetrie oder einer Differenz im Durchlaß-Spannungsabfall der Dioden 20, 21, 27,28. Bei den meisten Halbleiterdioden hat das Durchlaß-Übergangs-Potential einen großen negativen Temperaturkoeffizienten. In anderen Schaltungen, in denen die Dioden nicht an die Temperaturkoeffizienten angepaßt sind, wird die Stabilität der Schaltung durch die Temperatur beeinflußt. In diesem Fall beruht die einzige Einwirkung des Dioden-Spannungsabfalles auf dem Leitungswinkel θ der beiden Schaltungen. Der Winkel θ ist üblicherweise kleiner als 10°. Da sich die Sinusfunktion in der Nähe der Spitzenspannung nur langsam verändert, ist der Strom klein, und jede Differenz in den Dioden-Spannungsabfällen hat eine kleine Einwirkung auf den sich ergebenden Strom. Der hierauf beruhende Fehler ist wesentlich kleiner als bei den bereits entwickelten Schaltungen.
Die Ausgangsspannung der in der F i g. 1 dargestellten Schaltung kann abhängig von anderen Schaltungsparametern durch die folgende Gleichung angegeben werden:
Eo= 2 VJRlAQ
mit
Eo = Ausgangsspannung,
Vn, = Spitzenwert der Spannung,
f = Frequenz,
Rl = Lastwiderstand, und
AC = Differenz zwischen den Kondensatoren 14 und 15.
Der Verstärkungsfaktor ist abhängig von der Ausgangsspannung für eine Abweichung des Kondensators aus dem abgeglichenen Zustand verglichen mit den bereits entwickelten Schaltungen verhältnismäßig hoch.
so Diese Eigenschaft ist von Bedeutung, da Offset- oder Abweichungsfehler in mit dem Ausgang des Detektors (als Servo-Verstärker) verbundenen Schaltungen proportional zum Verstärkungsfaktor der Detektorschaltung verringert werden. Wenn der Verstärkungsfaktor hoch ist, kann ein weniger aufwendiger Verstärker verwendet werden.
In Fig.3 ist ein gegenüber dem Ausführungsbeispiel der F i g. 2 abgewandeltes Beispiel dargestellt, bei dem der Verstärkungsfaktor verdoppelt ist Dabei sind in der F i g. 3 einander entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in der Fig. 1. Die in der Fig.3 dargestellte Schaltung weicht von der in der Fig. 1 gezeigten Schaltung durch eine zweite Last nämlich einen Widerstand 40 und einen Kondensator 41, ab, die zwischen dem Knotenpunkt der Dioden 27, 28 und Erde 25 liegt Die Ströme /027 und /028, die während -der Halbperiode auftreten, in der die Dioden 20, 21 in Sperrichtung vorgespannt sind, fließen und werden im
23 I 1
Widerstand 40 addiert. Die Spannung über dem Widerstand 40 ist symmetrisch, jedoch im Vorzeichen entgegengesetzt zur Spannung über dem Widerstand 22. In Fig.3 wird das Ausgangssignal über beide Widerstände 22 und 40 erhalten, wobei ein Signal ri erzeugt wird, das in bezug auf Erde abgeglichen und doppelt so groß ist wie das Ausgangssignal der in der Fig. I dargestellten Schaltung.
Das abgeglichene Differenz-Ausgangssignal der Fig. 3 ist insbesondere als Eingangssignal in einen ι ο Differenz-Operationsverstärker geeignet, wie dieser in F i g. 4 dargestellt ist. Wiederum sind sich entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in den F i g. 1 und 3. Ein Oszillator 44, der das Erregersignal für den Detektor erzeugt, hat einen Ausgangstransformator 45, dessen Sekundärseite die Ausgangswicklungen 17 und 18 bilden. Der über den Widerständen 22 und 40 vorhandene Differenz-Ausgang ist über Serienwiderstände 47, 58 mit den Eingängen eines Differenz-Operationsverstärkers 49 ->o verbunden. Die Ausgangsspannung des Verstärkers tritt an Anschlüssen 50,51 auf.
In einem Servo-Meßsystem ist ein Ausgang des Operationsverstärkers 49 über eine geeignete Rückkopplungseinrichtung, die soheniatisch durch eine -'s Strichlinie 52 angedeutet ist, mit der beweglichen Kondensatorplatte 13 verbunden, um diese in ihrer abgeglichenen Stellung zu halten. Geeignete Drehmoment-Rückkopplungseinrichtungen sind für einen Beschleunigungsmesser bereits entwickelt worden. in
Die physikalische Beziehung der Wicklungen des Oszillator-Ausgangstransformators 45 beeinflußt die Symmetrie bzw. den Abgleich des Systems, der insbesondere dann auftritt, wenn mit Frequenzen gearbeitet wird, bei denen die Streukapazität im ji Transformator im Vergleich zu den Impedanzen in der Detektorschaltung von Bedeutung ist. Die Primärwicklung des Transformators 45 hat, wie es für einen Oszillator üblich ist, zwei Abschnitte 55, 56 mit einem Mittelabgriff 57, der geerdet ist. Der Rückkopplungsab- w schnitt 56 der Wicklung kann ein Wicklungsverhältnis von 1:10 zum Abschnitt 55 aufweisen. Auf der Primärseite des Transformators tritt die maximale Veränderung der Spannung am oberen Anschluß 59 des Abschnittes 55 der Primärwicklung auf. Die Streukapazität von diesem Anschluß auf die Anschlüsse der Sekundärwicklungen beeinflußt den Betrieb der Schaltung.
Es wird ein Transformator mit einem ringförmigen Kern 62 (Fig.5) betrachtet. Die Primär-Wicklungsabschnitte 55,56 nehmen ungefähr eine Hälfte des Kernes ein. Wenn die Sekundärwicklungen 17, 18 doppelfädig oder bifilar gewickelt sind, was üblich ist, wenn gleiche Ausgangssignale gewünscht sind, dann wird das Ende von einer Sekundärwicklung, die physikalisch neben dem Anschluß 59 der Primärseite liegt, mit einem Abschnitt des Diffcrential-Abtastkondensators 10 verbunden, während das entsprechende Ende der anderen Sekundärwicklung mit der Dioden-Brückenschaltung verbunden ist. Diese Streukapazitäten sind in der F i g. 4 durch Strichlinien 6J, 64 angedeutet und im wesentlichen gleich; aber die Impedanz zur Erde über den Abschnitt des Differentialkondensators ist in der Größenordnung etwa zehnmal so hoch wie die impedanz zur Erde durch die Diodenbrücke und die Last, was durch Strichlinien 65 angedeutet ist. Dies bewirkt, daß nicht abgeglichene Spannungen in die Sekundärschaltungcn über die Streukapazitäten 63, 64 gekoppelt sind. Die Unsymmetrie kann teilweise kompensiert werden, indem in die Schaltung abgleichende Bauelemente eingefügt werden. Dies ist jedoch keine zufriedenstellende Lösung, da kein genauer Abgleich erhalten werden kann. Weiterhin ist das erforderliche Abgleichverfahren aufwendig.
Wenn jedoch die Ausgangswicklungen 17 und 18 getrennt um den Kern 72 in entgegengesetzten Richtungen gewickelt sind, wobei eine Wicklung die andere überlagert, dann wird die Unsymmetrie ausgeschlossen. Die Ausgangs- oder Sekundärwicklungen werden physikalisch in bezug auf die Primärwicklung abgeglichen, indem der Abstand zwischen jeder Sekundärwicklung und der Primärwicklung der gleiche ist. Die physikalische Beziehung der Sekundärwicklungen ist scheinatisch in der F i g. 5 dargestellt, in der die Wicklung 17 durch eine erste Linie und die Wicklung 18 durch eine zweite Linie mit unterschiedlicher Strichstärke dargestellt sind, um sie visuell zu unterscheiden. Die Wicklung 17 ist in der gleichen Richtung gewickelt wie der Primärwicklungsabschnitt 55, während die Wicklung 18 in der entgegengesetzten Richtung gewickelt ist Eine Streukapazität 68 ist vom Anschluß 59 der Wicklung 18 zugeordnet, die mit der Diodenbrücke und der Last verbunden ist, während die Streukapazität 64 der Wicklung 17 zugeordnet isL Die Impedanz 66 an diesem Punkt ist im wesentlichen gleich zur Impedanz 64. Die auf Streukapazität beruhenden Ströme stören nicht die Symmetrie der Schaltung.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

23 Π Patentansprüche:
1. Meßtechnischer Detektor zur Erfassung der Differenz der Impedanzwerte von zwei Impedanz-Bauelementen, mit
— einer Wechselstromquelle mit zwei Ausgängen,
— zwei Dioden, und
— einer an jede Diode angeschlossenen gemeinsamen Last
dadurch gekennzeichnet.
15
— daß die Ausgänge der Wechselstromquelle (17, 18) entgegengesetzte Phasen haben und jeweils zwei Anschlüsse aufweisen, von denen jeweils ein Anschluß mit einem Impedanz-Bauelement (14,15) verbunden ist,
— daß die Dioden (20,21) jeweils mit dem anderen Anschluß der Wechselstromquelle (17, 18) verbunden und so gepolt sind, daß sie in der Phase entgegengesetzte Ströme durch jedes Impedanz-Bauelement (14, 15) gleichzeitig während eines Halbzyklus der Periode der Wechselstromquelle (17,18) leiten und
— daß in der mit jeder Diode (20,21) verbundenen gemeinsamen Last (22, 23) die Ströme entgegengesetzter Phasen summiert werden, wobei die Größe des Laststromes den Unterschied der Impedanzwerte der Impedanz-Bauelemente (14,15) angibt.
35
2. Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
— daß die Wechselstromquelle aus einem Transformator mit zwei Sekundärwicklungen (17,18) besteht.
3. Detektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
45
— daß die Sekundärwicklungen (17, 18) so entgegengesetzt gewickelt sind, daß sie bezüglich der Primärwicklung abgeglichen sind.
4. Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
— daß die Impedanz-Bauelemente (14,15) reaktiv sind und
— daß zwei weitere Dioden (27, 28) vorgesehen sind, die mit der Wechselstromquelle (17, 18) und den Impedanz-Bauelementen (14, 15) verbunden sind und während des Halbzyklus der Periode der Wechselstromquelle (17, 18) leiten, die von dem einen Halbzyklus verschie- &o den ist, während dem der Strom durch die Last (22,23) fließt.
5. Detektor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
— daß die reaktiven Impedanz-Bauelemente (14, 15) Kondensatoren sind.
6. Detektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
— daß die Kondensatoren zwei Abschnitte eines Differentialkondensators (10) sind.
7. Detektor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
— daß die beiden Abschnitte des Differentialkondensators (10) jeweils mit den Ausgängen der Wechselstromquelle (17, 18) verbunden sind und
— daß der Differentialkondensator (10) einen gemeinsamen Anschluß aufweist der mit der Last (22,23) verbunden ist
8. Detektor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet
— daß eine weitere Last (40, 41) mit den beiden weiteren Dioden (27,28) verbunden ist und
— daß eine Ausgangsstufe (47,48, 49) an der Last (22,23) und der weiteren Last (40,41) liegt
9. Detektor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
— daß die Last (22,23) mit einem Widerstand (22) behaftet ist und
— daß die Zeitkonstante der aus jedem reaktiven Impedanz-Bauelement (14, 15) gebildeten Schaltung und der Last (22,23) kleiner ist als die Periode der Wechselstromquelle (17,18).
Die Erfindung betrifft einen meßtechnischen Detektor nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Es gibt bereits einen Kapazitätsvergleicher (vgl. US-PS 33 18 153) mit zwei phasengekoppelten Transformatorwicklungen, bei dem zwei Impedanz-Bauelemente mit zwei Dioden verbunden sind, die an eine Last angeschlossen sind. Eine Wechselstromquelle liegt einerseits zwischen den Mittelabgriff der beiden Impedanz-Bauelemente und andererseits einen Verbin dungspunkt zwischen einem Mittelabgriff der beiden Dioden und dem einen Anschluß der Last.
Es ist allgemein üblich, eine physikalische Größe durch ihre Einwirkung auf einen elektrischen Fühler oder Meßwertumformer zu erfassen bzw. zu messen. Eine Schaltung zur Umsetzung der Einwirkung auf einen Fühler in einen Strom oder eine Spannung verwendet bei Anwendungen, die eine große Genauigkeit und Zuverlässigkeit erfordern, oft eine Diodenbrükke, bei der das Ausgangssignal von der Differenz oder dem Verhältnis von zwei Impedanz-Bauelementen abhängt von denen eines bzw. beide sich in Übereinstimmung mit dem zu messenden physikalischen Zustand verändert bzw. verändern. Ein Differentialkondensator mit zwei Abschnitten, von denen der eine in der Kapazität zunimmt, während der andere abnimmt, wird oft als Impedanz-Bauelement verwendet, das auf den zu messenden Zustand anspricht (vgl. für derartige Detektorschaltungen US-PS 27 66 428, 30 12 192 und 3318153). Bei jeder dieser bereits entwickelten Schaltungen wird das Ausgangssignal als Unterschied
DE2311184A 1972-04-07 1973-03-07 Meßtechnischer Detektor Expired DE2311184C2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US24208272A 1972-04-07 1972-04-07

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE2311184A1 DE2311184A1 (de) 1973-10-18
DE2311184C2 true DE2311184C2 (de) 1982-02-11

Family

ID=22913370

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2311184A Expired DE2311184C2 (de) 1972-04-07 1973-03-07 Meßtechnischer Detektor

Country Status (3)

Country Link
US (1) US3783374A (de)
DE (1) DE2311184C2 (de)
FR (1) FR2178877B1 (de)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE799211A (fr) * 1973-05-07 1973-11-07 Ampex Sa Appareil indicateur de position du bras de tension d'une boucle de bande magnetique.
US4243114A (en) * 1979-03-15 1981-01-06 Frans Brouwer Differential capacitor and circuit
DK143423C (da) * 1979-03-22 1981-12-21 Brueel & Kjaer As Strimmelskriver med en differentialkondensator som positionsgiver til en positionsservo for skrivepennen
GB2048488B (en) * 1979-04-26 1983-04-27 Rosemount Eng Co Ltd Differential pressure sensing apparatus
US4386312A (en) * 1981-04-24 1983-05-31 Setra Systems, Inc. Linear capacitive sensor system
US4525792A (en) * 1982-03-29 1985-06-25 Smiths Industries Public Limited Company Unidirectional capacitive fluid-gauging systems
US4509007A (en) * 1982-09-30 1985-04-02 Ibm Corporation Differential sensor measuring apparatus and method including sensor compensator circuitry
US4642555A (en) * 1985-01-31 1987-02-10 Sperry Corporation Differential capacitance detector
US4728932A (en) * 1986-07-25 1988-03-01 Honeywell Inc. Detector for capacitive sensing devices
DE3932443C1 (de) * 1989-09-28 1990-12-20 Endress U. Hauser Gmbh U. Co, 7864 Maulburg, De
DE3933512A1 (de) * 1989-10-06 1991-04-18 Endress Hauser Gmbh Co Differenzdruckmessgeraet
US5205171A (en) * 1991-01-11 1993-04-27 Northrop Corporation Miniature silicon accelerometer and method
US5802728A (en) * 1995-08-17 1998-09-08 Watson Industries, Inc. Liquid level and angle detector
GB9701687D0 (en) * 1997-01-28 1997-03-19 Tunewell Technology Ltd Improvements in or relating to an a.c. current distribution system
US5942692A (en) * 1997-04-10 1999-08-24 Mks Instruments, Inc. Capacitive pressure sensing method and apparatus avoiding interelectrode capacitance by driving with in-phase excitation signals
US20080122457A1 (en) * 2006-11-28 2008-05-29 Kabushiki Kaisha Toshiba Capacitance difference detecting circuit

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3012192A (en) * 1961-12-05 Electric system
US2548790A (en) * 1945-07-09 1951-04-10 William A Higinbotham Shaft rotation indicating circuit
US2811697A (en) * 1953-09-16 1957-10-29 Bell Telephone Labor Inc Magnetoelectric induction devices
US2766428A (en) * 1954-09-09 1956-10-09 Weston Electrical Instr Corp Capacitance measuring circuit
US2968031A (en) * 1955-02-24 1961-01-10 North American Aviation Inc Electronic micrometer
US2820987A (en) * 1955-06-07 1958-01-28 Western Electric Co Methods of and apparatus for controlling the application of plastic materials upon filamentary articles
US3109939A (en) * 1958-04-18 1963-11-05 Gen Electric Quadrature eliminator and selectrive lag circuit using a single rectifier ring and half wave discriminator modulator action
US3278919A (en) * 1962-06-18 1966-10-11 Cons Electrodynamics Corp Capacitive bridge transducer system
FR1341664A (fr) * 1962-09-20 1963-11-02 Dispositif de mesure de déplacements linéaires ou angulaires
US3318153A (en) * 1962-12-04 1967-05-09 Rosemount Eng Co Ltd Diode loop capacitor comparative circuit including a pair of transformer windings coupled in phase
US3302459A (en) * 1963-10-18 1967-02-07 Hitachi Ltd Device for admittance measurements by converting admittance into direct current
US3421059A (en) * 1963-12-14 1969-01-07 Tetsuo Takahashi Electric remote control system for supervising a variable physical magnitude
US3435317A (en) * 1965-05-05 1969-03-25 Lear Siegler Inc Differential output circuit for capacitive pickoffs and the like
US3497801A (en) * 1967-02-23 1970-02-24 Schwien Eng Inc System for determining the difference in capacitance of two capacitors

Also Published As

Publication number Publication date
FR2178877B1 (de) 1977-02-04
FR2178877A1 (de) 1973-11-16
DE2311184A1 (de) 1973-10-18
US3783374A (en) 1974-01-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2311184C2 (de) Meßtechnischer Detektor
DE2542811C2 (de) Schaltungsanordnung zur Messung des Erdwiderstandes einer erdfreien Starkstromschaltung
CH664632A5 (de) Schaltungsanordnung zur kompensation von schwankungen des uebertragungsfaktors eines magnetfeldsensors.
EP0029485A1 (de) Einrichtung zur kapazitiven Füllstandsmessung
DE4423429A1 (de) Stromsensor nach dem Kompensationsprinzip
DE2459155C3 (de) Schaltung zur Feststellung von Überströmen
DE2701857C2 (de)
DE2258690C3 (de) Schaltung zum Vergleichen der Werte zweier Impedanzen
EP0806674B1 (de) Stromkompensierter Stromsensor
DE3308973C2 (de)
DE2246927C3 (de) Vorrichtung zum Erfassen von Widerstandsänderungen eines in einem rotierenden Körper befindlichen variablen Widerstandselementes
DE3609358A1 (de) Harmonischer messoszillator zur erfassung physikalischer parameter
DE2420120A1 (de) Messvorrichtung
DE2801684C3 (de) Meßschaltung für die Bestimmung der Größe von Signalwechselspannungen
DE1285618B (de) Zur Messung des Kapazitaetsunterschiedes zweier Kondensatoren dienende Oszillatorschaltung
DE2702011A1 (de) Erfassung des unsymmetriegrades von mehrphasensystemen
DE2426871A1 (de) Erdschluss-ueberwachungseinrichtung
DE1616087C3 (de) Digitalvoltmeter
DE2643460C3 (de) Schaltungsanordnung zum Messen von Strömen oder Spannungen
DE893093C (de) Verfahren und Anordnung zur Messung des Phasenwinkels von Scheinwiderstaenden
DE942759C (de) Einrichtung zur Messung von Verlustwinkeln und grossen Kapazitaeten durch Vergleich mit einer bekannten Kapazitaet mit Stromwandler und Wechselstrommessbruecke
DE506164C (de) Schaltungsanordnung zum Vergleich der Scheinwiderstaende zweier elektrischer Stromkreise unter Verwendung eines Verstaerkers von der Bauart des Zweidrahteinrohrverstaerkers
DE2929262C2 (de) Einrichtung zur Erfassung eines Sprunges in der Phasenlage einer Drehspannung
AT218132B (de) Einrichtung zur Erfassung der in einem Stromkreis während eines bestimmten Zeitabschnitts auftretenden totalen Änderung der Leistung, bzw. einer Strom- oder Spannungskomponente
DE1448744C (de) Vorrichtung zur Messung von geradlinigen oder winkelmäßigen Verschiebungen

Legal Events

Date Code Title Description
OD Request for examination
D2 Grant after examination
8339 Ceased/non-payment of the annual fee