DE2321900A1

DE2321900A1 - Zweidraht-messanordnung

Info

Publication number: DE2321900A1
Application number: DE2321900A
Authority: DE
Inventors: Robert C Rose
Original assignee: Rosemount Inc
Current assignee: Rosemount Inc
Priority date: 1972-05-08
Filing date: 1973-04-30
Publication date: 1973-11-22
Also published as: BR7303294D0; US3764880A; DE2321900B2; FR2183860A1; CA982654A; JPS6013237B2; JPS4929157A; GB1423263A; FR2183860B1

Description

PATENTANWÄI. Γ Ε

R. SPLANEMANN dipl-chem. dr. B. REITZNER - dipl-ing. J. RICHTER

MÖNCHEN HAMBURG

München a. 30· April 1973 Tal 13 '

Telefon (0811) 22 62 07 / 22 62 0» Telegramme - Invenhus München

Firma

ROSEMOUNT INC.

Eden Prairie, Minnesota, USA

Patentanmeldung

Un.er. Akte = 4121 - I - 8244 Ihr Zeichan:

Zweidraht-Meßanordnung

Die Erfindung betrifft eine Zweidraht-Meßanordnung mit einer Konstantspannungsquelle. Der Zweck einer derartigen Zweidraht-Meßanordnung ist die Steuerung des Gesamtstroms in den beiden Drähten entsprechend einer Meßgröße.

Aus der US-PS 3 573 599 ist eine Zweidraht-Meßanordnung bekannt, bei der eine Transformatorkopplung verwendet wird, um einen Sensorkreis von einem Versorgungskreis gleichspannungsmäßig zu trennen. Der Sensorkreis weist einen Wechselspannungsverstärker auf, dessen Eingang die Signale eines Gleichspannungssensornetzwerks und eines Gleichspannungsrückkopplungsnetzwerks, das mit dem Versorgungskreistransformator gekoppelt ist, abtastet und vergleicht. Ein Gleichspannungsverstärker auf der Ver-

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sorgungsseite wirkt als Stromsteuerung für den Versorgungskreis. Zwischen dem Sensorkreis und dem Versorgungskreis sind mehrere Wechselspannungskopplungen erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gleichspannungsentkopplung zwischen den Meßgrößenumformer einerseits und der Last und der Energiequelle zu schaffen.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale.

Der Meßgrößenumformer kann aus einem Sensornetzwerk und einem Rückkopplungswiderstand bestehen, der ein Signal zum Eingang eines Gleichspannungsverstärkers liefert. An den Ausgang des Gleichspannungsverstärkers kann ein Stromsteuerkreis angeschlossen sein, dessen Strom durch den Rückkopplungswiderstand fließt, der mit der Gleichspannungsausgangsseite des Gleichspannungswandlers ver- bunden ist. Die Quelle ist hierbei an den Wandler angeschlossen und kann aus einem Spannungsregulator bestehen, der von einem Energieversorgungskreis an den Wandler eine regulierte Spannung innerhalb'des Strombereichs der Meßanordnung abgibt, der z.B., von 4 bis 20 mÄ reicht. Der Stromregulator benötigt nur einen geringen, im wesentlichen konstanten Arbeitsstrom, um die erforderliche Arbeitsspannungsregulierung für den Wandler zu bewirken.

Durch die Erfindung kann somit eine Zweidraht-Meßanordnung geschaffen werden, bei der ein Gleichspannungspegel entsprechend der Größe eines-gleichspannungsentkoppelten Sensorelements gesteuert wird, das z.B. ©in Thermoelement ist.

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Die Erfindung wird nachstehend anhand der Figuren 1 und 2 beispielsweise erläutert. Es zeigt:

Figur 1 ein Blockschaltbild der Meßanordnung gemäß der Erfindung, und

Figur 2 ein detailliertes Schaltbild der Meßanordnung der Fig. 1 unter Verwendung eines Thermoelementsensors in dem Sensornetzwerk.

Wie Fig. 1 zeigt,, sind eine Gleichsparinungsquelle 10 und ein Serienlastwiderstand 11, die beide entfernt angeordnet sein können, mit einem Spannungsregulator 20 durch Leitungen 13 und 14 in Reihe geschaltet. Der Lastwiderstand 11 kann aus einem Betätigungselement, einer Steuerung, einem Bandgerät oder einfach aus einem Stromanzeigeinstrument bestehen. Der Spannungsregulator 20 wird zusammen mit der Quelle 10 und der Last 11 als Quellenkreis bezeichnet. Der Spannungsregulator 20 hat eine Stromquelle, die einem Gleichspannungswandler über Eingangsanschlüsse 4OA und 4OB einen Strom mit einem regulierten Gleichspannungspegel zuführt. Der Wandler 40 besteht aus einem einzigen Transformator zusammen mit geeigneten Schalttransistoren am Eingang und Demodulatoren am Ausgang, um eine Ausgangsgleichspannung einem Meßgrößenumformer zuzuführen. Der Umformer besteht aus einem Sensornetzwerk 60, das eine Widerstandsbrücke sein kann, die eine Ausgangsspannung als Funktion des Widerstandes z.B. eines oder mehrerer Brückenzweige liefert. Ein Rückkopplungswiderstand 62 ist mit dem Ausgang des Wandlers in Reihe geschaltet und auch an das Sensornetzwerk 60 angeschlossen. Eine Zenerdiode 65 ist parallel zu den Eingängen des Sensornetzwerks 60 an die Ausgangsleitungen 56 und 58 angeschlossen und liefert dem Sensornetzwerk eine Bezugsspannung. Die Ausgangsanschlüsse des Sensornetzwerks 60 sind mit den Eingangsanschlüssen eines Differentialgleich-

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Spannungsverstärkers 80 verbunden. Der Verstärker 80 wird von dem Ausgang des Wandlers 40 über die Leitungen 56 -und 59 mit Energie versorgt. Ein Stromsteuerkreis 90 besteht aus einer veränderbaren Impedanz, die über die Ausgangsleitungen 56 und 58 des Wandlers 40 und in Reihe zu dem Rückkopplungswiderstand 62 geschaltet ist. Der Stromsteuerkreis wird von dem Ausgangssignal des Verstärkers 80 gesteuert, das von einer Leitung 80A geführt wird.

Im Betrieb wird von dem Regulator 20 ein reguliertes Spannungssignal auf die Eingänge des Wandlers 40 gegeben und der Wandler gibt eine Gleichspannung an den Umformer ab. Eine von dem Sensor gemessene Änderung des Zustandes, der eine Temperatur sein kann, bewirkt eine Änderung des Signals in dem Sensornetzwerk, z.B. eine Spannungs- oder Widerstandsänderung. Dies führt zu einer Änderung des Signals am Ausgang des Sensornetzwerks. Der Wandler spricht auf eine Änderung des Signals am Ausgang des Sensornetzwerks 60 durch Einstellung des Stromes, der durch den Stromsteuerkreis 90 und damit durch den Rückkopplungswiderstand 62 fließt, an. Da der eingestellte Strom des Umformers.durch den Rückkopplungswiderstand fließt, ist dieser Strom eine Funktion der Änderung des gemessenen Zustands. Die Primärstromflußrichtungen in dem Umformer sind in Fig. 1 durch Pfeile angegeben. Der Strom auf der Eingangsseite des Wandlers (zwischen dem Spannungsregulator und dem Wandler) hat eine bekannte Beziehung zu dem Strom auf der Ausgangsseite des Wandlers, der'in den Umformer fließt. Der Strom am Eingang des Spannungsregulators und damit der Strom, der durch den Lastwiderstand 11 im Eingangskreis für den Spannungsregulator fließt, steht in genauer Beziehung zu dem Ausgangsstrom und damit ändert sich der Strom in dem Lastwiderstand 11 genau in Abhängigkeit von einer Änderung des gemessenen Zustand.

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Fig. 2 zeigt ein detailliertes Schaltbild der Meßanordnung mit einem Thermoelement 75 als Sensorelement zur Temperaturmessung, die einen meßbaren Strom durch einen Lastwider stand 11 liefert, der sich als Funktion der Temperatur an dem Thermoelement 75 ändert. Die aus dem Lastwiderstand 11 und der Gleichspannungsquelle 10 bestehende Reihenschaltung ist an zwei Anschlüsse 15 und 16 durch Leitungen 13 und 14 angeschlossen. Der Lastwiderstand 11 und die Quelle 10 können relativ zu dem Rest der Meßanordnung entfernt angeordnet und mit diesen nur durch die Leitungen 13 .und 14 verbunden sein. Der Lastwiderstand 11 kann z.B. aus einem Bandgerät, einem Steuerelement oder einem Anzeigegerät bestehen. Nötigenfalls kann auch der Spannungsregulator eine gesonderte, entfernte Einheit sein, die an den Rest der Meßanordnung an den Anschlüssen 4OA und 4OB angeschlossen ist.

Der Spannungsregulator 20 besteht aus einem Seriensteuerwiderstand 22, einem Stromverstärkungstransistor 21 und einem Spannungssteuerungstransistor 23. Eine Zenerdiode 24 in Reihe mit dem Widerstand 37 ist über die Leitungen 35 und 39 geschaltet, um eine genaue Bezugsspannung zu liefern. Dioden 25, 26, die zwischen den Kollektor des Transistors 22 und den Emitter des Transistors 21 geschaltet sind, lassen den Hauptanteil des von dem Transistor 22 gelieferten Stroms durch und erzeugen eine im wesentlichen feste Versorgungsspannung für den Transistor 22. Der Emitter des Transistors 22 ist mit einem Meßanordnungsanschluß 15 verbunden. Ein Widerstand 27, der Einschaltstrom für den Transistor 21 liefert, ist zwischen den . Emitter und den Kollektor des Transistors 22 geschaltet. Der Kollektor des Transistors 21 ist über einen Strombegrenzungswiderstand 28 mit der Basis des Transistors verbunden. Ein Kondensator 29 ist zur dynamischen Stabilisierung zwischen die Basis und den Kollektor des Transi-

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stors 21 geschaltet. Ein Lastwiderstand 30 ist zwischen die Kollektoren der Transistoren 22 und 23 geschaltet und die Basis des Transistors 21 ist direkt mit dem Kollektor des Transistors 23 verbunden. Ein Kondensator 31 ist zur dynamischen Stabilisierung zwischen die Basis und den Kollektor des Transistors 23 geschaltet.

Ein Teilernetzwerk, bestehend aus der Reihenschaltung eines Widerstands 24, eines Potentiometers 33 und eines Widerstands 34,ist zwischen den Emitter des Transistors 21, der auch die Ausgangsleitung 35 des Spannungsregulators bildet, und eine Leitung 39 geschaltet, die die Rückleitung der Anordnung ist und auch mit dem Anschluß 16 verbunden ist. Die Leitungen 35 und 39 sind mit den Anschlüssen 4OA und 4OB des Wandlers 40 verbunden. Der Kontaktarm des Potentiometers 33 ist über einen Widerstand 36 mit der Basis des Transistors 23 verbunden und sorgt für die Einstellbarkeit der Spannung auf der Leitung 35. Ein Strombegrenzungswiderstand 37 ist in Reihe zwischen die Leitung 35 und die Kathode der Zenerdiode 24 ^geschaltet. Die Kathode der Diode 24 ist mit dem Emitter des Transistors 23 verbunden. Ein Kondensator 38 ist zur Filterung zwischen die Leitungen 35 und 39 geschaltet. Im Betrieb wird die Spannung auf der Leitung 35 bei einer Änderung der Strombelastungszustände durch die Wirkung- des Steuertransistors 23 und der Zenerdiode 24 konstant gehalten. Jedes Bestreben nach einer Spannungsänderung auf der Leitung 35 verursacht eine Spannungsänderung an der Basis des Transistors 23, der dann ein Steuersignal der richtigen Polarität zu der Basis des Transistors 21 und von dem Kollektor des Transistors 21 zu der Basis des Transistors 22 leitet, um die Span= nungsänderung bsw» den Spannungsfehler auf der Leitung 35 auf Null zu vermindern. Der zur Energieversorgung von dem Spannungsregulator und den Widerstand 34 aufgenommene Strom hat eine geringe Größe und ist im wesentlichen über einen weiten Bereich des Regulatorausgangsstroms koautant»

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Der Gleichspannungswandler 40 besteht aus einem verlustarmen Schnittbandringkern-Transformator mit einer Primärwicklung 41 mit einem Mi.ttelabgrif f, der mit der Leitung 35 über den Anschluß 4OA verbunden ist. Es wurde festgestellt, daß diese Art des Transformators eine besonders gute Leistung in diesem Kreis bewirkt. Rückkopplungswicklungen 42 und 43 sind mit dem Mittelabgriff der Wicklung 41 über einen Widerstand 44 verbunden. Die gegenüberliegenden Enden der Wicklungen 42 und 43 sind mit der Basis der Schalttransistoren 45 bzw. 46 verbunden. Die Kollektoren der Transistoren 45 und 46 sind mit den gegenüberliegenden Enden der Wicklung 41 und die Emitter der Transistoren sind mit der Leitung 39 über den Anschluß 4OB verbunden. Zwei Dioden 47 und 48 sind mit ihren Kathoden mit den Basen der Transistoren 45 und 46 und mit ihren Anoden mit-einander und mit einem Ende eines Widerstands 49 verbunden. Das andere Ende des Widerstands 49 ist mit der Leitung 39 über den Anschluß 4OB verbunden. Der Widerstand 49 kann ein temp'eraturempfindlicher Widerstand sein, um sowohl eine Strombegrenzungsfunktion als auch sine Temperaturkompensation für die Schalttransistoren 45 und 46 zu bewirken. Ein Kondensator 50 ist parallel zu den Widerstand 49 geschaltet und sorgt für ein Stoßspannungsunterdrückung. Der Eingangskreis des Transformators schwingt in einer ■ von den Sättigungseigenschaften des Kerns abhängigen Weise und die Schwingungsfrequenz hängt von der Kerninduktivität und der Spannung zwischen den Leitungen 35 und 39 ab. Die Schalttransistoren liefern einen pulsierenden Gleichstromfluß in die Wicklung 41, der in den Ausgangswicklungen 41A und 41B des Transformators einen Strom erzeugt. Die Impedanz des Transformators bestimmt den Stromfluß in dem Quellenkreis und die Transformatorimpedanz ändert sich mit dem Strom in den Sekundärwicklungen .

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Der Transformatorsekundär- bzw. Ausgangskreis hat zwei Ausgangswicklungen, von denen jede einen getrennten Demodulatorkreis 52 bzw. 54 hat. Die Demodulatorkreise bestehen jeweils aus einer Vollwegdiodenbrücke, die parallel zu einer getrennten Sekundärwicklung geschaltet ist. Der positive Ausgangsanschluß der Brücke 52 ist mit einer Leitung 56 und der negative Ausgangsanschluß mit einer Leitung 57 verbunden. Der positive Ausgangsanschluß der Brücke 54 ist mit einer Leitung 58 und der negative Ausgangsanschluß ist mit einer Leitung 59 verbunden. Kondensatoren S3 und 55 Verbinden die Ausgangsanschlüsse der Brücken 52 und 54 und bewirken eine Filterung bzw. Glättung der Ausgangsgleichspannungen.

Das Sensornetzwerk 60 besteht aus einer Widerstandsbrücke, mit einem Thermoelement 75, das an einem Ende an einen Brückenausgangsanschluß 61 und am anderen Ende über einen Widerstand 61A an einen Signaleingangsanschluß eines Differentialverstärkers 80 angeschlossen ist. Der andere Brückenausgangsanschluß besteht aus dem Kontaktarm eines Potentiometers 63, der über einen Widerstand 6 4 mit dem anderen Eingangsanschluß des Verstärkers 80 verbunden ist. Das Potentiometer 63 liegt in einem Zweig der Brücke, der aus zwei in Reihe geschalteten Brückenarmen besteht, und ist mit einem oberen Brückenarm 83A am einen Ende und mit einem unteren Brückenarm 67 am anderen Ende verbunden. Der Potentiometerwiderstand ist so geteilt, daß ein Teil seines Widerstands im oberen Arm und ein Teil seines Widerstands im unteren Arm liegt. Ein paralleler Brückenzweig hat einen oberen Arm bestehend aus einem Widerstand 68, der am einen Ende mit einen Anschluß 73 und am anderen Ende mit dem Anschluß 61 verbunden ist. Der untere Brückenarm besteht aus einem Widerstand 69, der am einen Ende mit dem Anschluß 61 und am anderen Ende mit der Parallelschaltung eines Widerstands 70 und eines Potentiometers 71 verbunden ist, das über einen Widerstand 71A mit einem Anschluß 72 verbunden ist. Der

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Widerstand 67 ist zwischen den Eingangsanschluß 72 und ein Potentiometer 63 geschaltet. Die Anode der Zenerdiode ist mit dem Anschluß 72 und die Kathode der Diode 65 ist mit einem Anschluß 73 und mit dem Verbindungspunkt von Widerständen 63A und 68 verbunden. Ein Widerstand 66 ist am einen Ende mit dem Anschluß 7 3 und am anderen Ende mit der Leitung 56 verbunden. Die Leitung 58 ist mit dem Anschluß 72 und der Kontaktarm des Potentiometers 71 ist mit der Leitung 57 verbunden. Die Widerstände 70 und 71A und das Potentiometer 71 bilden zusammen den Rückkopplungswiderstand 62. Der Brückenwiderstand 69 ist so gewählt, daß er einen positiven Temperaturkoeffizienten °hat und die Kompensation der Kaltlötsteilen-Temperatur der Thermoelements 75 bewirkt, das typischerweise entfernt von der Brücke angeordnet ist. Der Rückkopplungswiderstand 62 ist zwischen die Diodenbrücken 52 und 54 derart geschaltet, daß im wesentlichen der gesamte von den Diodenbrücken 52 und 54 abgegebene Strom durch den Rückkopplungswiderstand 62 fließt. Im Betrieb ist der Kontaktarm des Potentiometers 71 stets in einer solchen Stellung, daß der Kontaktarm nicht direkt mit dem Anschluß 72 verbunden ist. Der Widerstand 71A ist zwischen den Ausgangsanschluß 72 und das Potentiometer 71 geschaltet und verhindert eine direkte Verbindung des Kontaktarms des Potentiometers 71 mit dem Anschluß 72. Das Potentiometer 71 bildet zusammen mit dem Widerstand 70 eine Empfindlichkeitssteuerung.

Der Verstärker 80 erhält über die Leitungen 56 und 59 Energie, zwischen die er geschaltet ist, und sein Ausgang ist über einen Strombegrenzungswiderstand 81 und eine Diode 82 mit der Basis eines Transistors 83 verbunden. Der Emitter des Transistors 83 ist mit der Leitung 58 und der Kollektor ist über einen Widerstand 84 und einen Widerstand 85 mit der Leitung 56 verbunden. Ein Wider stand 86 ist zwischen die Basis und den Emitter eines Transistors 83 geschaltet und wirkt als Leckstromunter-

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drückungswiderstand. Die Basis eines Transistors 87 ist mit dem Verbundungspunkt zwischen den Widerständen 84 und 85 verbunden. Der Emitter des Transistors 87 ist an die Leitung 56 angeschlossen und der Kollektor des Transistors 87 ist über einen Widerstand 88 mit dem Emitter des Transistors 83 verbunden. Die Transistoren 83 und 87 wirken als ein Kaskadenverstärker zur Stromsteuerung in Abhängigkeit von einem geänderten Ausgangssignal des Sensornetzwerks 60, das das Ausgangssignal des Verstärkers 80 ändert. Die dynamische Stabilisierung wird durch einen Kondensator 89 erreicht, der zwischen die Basis des Transistors 83 und den nicht-invertierenden Eingang des Verstärkers 80 und einen Kondensator 90, der zwischen die Basis des Transistors 87 und den nicht-invertierenden Eingang des Verstärkers 80 geschaltet ist. Ein weiterer Kondensator 91 ist über die Eingangsanschlüsse des Verstärkers 80 geschaltet und bildet zusammen mit den Widerständen 61A und 64 Störungsunterdrückungselemente.

Funktionsverstärker arbeiten zufriedenstellender, wenn die positive Energiezufuhr ein wesentlich höheres Potential und die negative ein wesentlich niedrigeres Potential bezüglich der Signaleingänge des Verstärkers hat. Die Verwendung zweier Sekundärwicklungen, wie im Wandler 40 gezeigt ist, ermöglicht es, die Brücke mit einer Spannung zu erregen, die niedriger als die Spannung an den Energieanschlüssen des Verstärkers 80 ist, und führt dem Verstärker Brückensignale mit einem gewünschten Potentialpegel bezüglich der Verstärkerenergiezufuhr zu. Es ist zu beachten, daß die Spannung über der Brücke der Spannungsabfall zwischen dem Anschluß 73 und der Leitung 58JSt, während die Verstärkerenergieanschlüsse über die Leitungen 56 und 59 geschaltet ist.

Die Zenerdiode 65 liefert eine konstante Spannung zur Erregung der Widerstandsbrücke Ln dem Sensornetzwerk

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und das Ptentiometer 63 dient zur Null-Einstellung für das Ausgangssignal dieser Brücke. Eine Änderung der von dem Thermoelement 75 erfaßten Temperatur bewirkt die Zufuhr eines Signals zu dem nicht-invertierenden Anschluß des Verstärkers 80. Diese Unsymmetrie führt zu einem geänderten Ausgangssignal des Verstärkers und damit zu einem geänderten Stromfluß durch die Widerstände 83 und 87. Diese Stromänderung wird von dem Rückkopplungswiderstand 62 festgestellt und dieser bewirkt eine Spannungsänderung am Anschluß 61, die dem Thermoelementsignal entgegenwirkt. Die Größe der Stromänderung ist gerade ausreichend, um stets die Änderung der Spannung an dem nicht-invertierenden Anschluß des Verstärkers 80 im wesentlichen gleich der Spannung an dem invertierenden Signaleingangsanschluß zu machen, und um den Ausgangsstrom auf einem neuen Pegel zu stabilisieren, so daß der Strom durch den Rückkopplungswiderstand 62 mit der von dem Thermoelement 65 erfaßten Energie in einer genauen Beziehung steht." Da der Widerstand 69 temperaturabhängig ist, wird eine Erhöhung seines Widerstands infolge einer Temperaturänderung ebenfalls durch einen geänderten Stromfluß durch den Rückkopplungswiderstand 62 ausgeglichen und somit ist der Gesamtstrom eine Funktion der Temperatur am Widerstand 69 und der von dem Thermoelement 65 erfaßten Energie. Gewünschtenfalls könnte der Widerstand 69 als Widerstandsthermometer zur Messung der Temperatur an einer entfernten Stelle verwendet werden, in welchem Fall der Anschluß 61 direkt mit dem Widerstand 61A verbunden und das Thermoelement 75 weggelassen werden würde. Wie gezeigt wirkt der Widerstand 69 in üblicher Weise als Kompensation der Kaltlötstellen-Temperatur des Thermoelements 75.

Die Änderung des Stroms in den Ausgangskreisen der Wandler 40 bewirkt eine Änderung der Impedanz des Transformators. Der Eingangskreis des Transformators bewirkt die

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Änderung der Steuerenergie, wenn der Ausgangskreisstrom sich ändert. Da die an den Eingangskreis des Wandlers 40 angelegte Spannung von dem Spannungsregulator 20 konstant gehalten wird, ändert sich der Stromfluß durch den Widerstandsregulator entsprechend mit den Stromänderungen durch den Rückkopplungswiderstand 62. Die Stromänderung in der Leitung 35 zu der Transformatorprimärwicklung 41 und damit zu der Leitung 39 ist daher der Stromänderung durch den Rückkopplungswiderstand 62 direkt proportional. Die einzigen übrigen Ströme, die von dem Anschluß 15 zu dem Anschluß 16. fließen, 'sind der Funktions- bzw. Erregungsstrom, der von dem Spannungsregulator 20 benötigt wird, und ein Transformatorprimär- und Schalttransistorerregungsstrom. Diese Ströme sind relativ klein und bleiben während des normalen Betriebsbereichs der Einheit auf einem stabilen Pegel. Dieser Erregungsstrom kann durch die Null-Einstellung, die von dem Umformerbrückenpotentiometer 63 bewirkt wird, verschoben bzw. ergänzt werden.

Ein typischer Anwendungsfall dieser Schaltung ist. die Erzeugung eines Ausgangsstroms proportional der Temperatur, wenn der Pegel eines Stroms durch den Lastwiderstand 11 von 4 mA der niedrigsten gemessenen Temperatur und ein Strom von 20 mA der höchsten zu messenden Temperatur entspricht. Die Null-Einstellung von 4 mA wird mittels des Potentiometers 63 eingestellt und der Bereich wird mittels dessen Bereichspotentiometers 71 eingestellt.

Obwohl die Erfindung anhand von Temperaturmeßkreisen erläutert wurde, ist es klar, daß mittels der beschriebenen Meßanordnung auch andere Zustände gemessen werden können. Ein Beispiel eines anderen Zustands ist die Druckmessung mittels Wandlern, die eine Widerstandsänderung oder ein elektrisches Ausgangssignal erzeugen.

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Die gesamte Stromsteuerungsschaltung, die auf das Sensornetzwerk anspricht, ist von der Energiequelle durch den Gleichspannungswandler 40 entkoppelt. Es besteht daher keine Notwendigkeit für irgendeinen Wechselspannungsverstärker auf der entkoppelten Seide der Schaltung noch besteht die Notwendigkeit für einen Stromsteuerkreis auf der Energieversorgungsseite der Schaltung. Die Schaltung ist daher wesentlich vereinfacht und hat dennoch einen entkoppelten Umformer.

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INSPECTOR

Claims

" 14"~ 23211,00- Patentansprüche

1.j Zweidraht-Meßanordnung mit einer Konstantspannungsquelle, gekennzeichnet durch einen Meßgrößenumformer (60), einen Gleichspannungswandler (40), der zwischen die Spannungsquelle (10, 20) und den Umformer (60) geschaltet ist und dem Umformer ein Ausgangsgleichspannungssignal zuführt, wobei der Umformer (60) einen Steuerkreis, einen Stromsteuerkreis (90) zur Steuerung des Stroms in dem Umformer und einen Rückkopplungswiderstand (62) in Reihe zu dem Stromsteuerkreis (90) aufweist, der an den Steuerkreis angeschlossen ist, um ein Rückkopplungssignal zu erzeugen, das dem Signal des Steuerkreises entgegenwirkt, um den Strom im Stromsteuerkreis auszugleichen, so daß sich der Umformerstrom in Abhängigkeit von dem zu messenden Zustand ändert, wobei die Spannungsquelle (10, 20) die Energie für die Änderung des Stroms in dem Umformer (60) durch den Wandler (40) mit konstanter Gleichspannung bewirkt, so daß sich der Quellenstrom als Funktion des gemessenen Zustands ändert.

2. Meßanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichspannungswandler (40) aus einem einzigen Transformator besteht, dessen Eingangs- und Ausgangswicklungen voneinander gleichspannung sentkoppelt sind.

3. Meßanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangskreis des Transformators Schalteinrichtungen (45, 46) zur Polaritätsumkehr der Ströme in der Primärwicklung des Transformators aufweist.

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4. Meßanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator ein Schnittbandringkerntransformator ist.

5. Meßanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromsteuerkreis (90) aus einem Differentialverstärker (80) besteht.

6. Meßanordnung nach Anspruch.5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichspannungsumformer (40) aus einem Transformator mit zwei Sekundärwicklungen (41A, 41B) besteht.

7. Meßanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichspannungsumformer (40) aus einem einzigen Transformator mit einer Eingangs- und einer Ausgangswicklung (41, 41A, 41B), Schalteinrichtungen (45, 46) zur Erzeugung eines pulsierenden Gleichstroms von der Spannungsquelle zu der Eingangswicklung (41) und Gleichrichterschaltungen (52, 54) am Ausgang des Transformators zur Gleichspannungserzeugung für den Umformer (60) besteht.

8. Meßanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsquelle (10, 20) einen Spannungsregulator (20) aufweist.

9. Meßanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkreis aus einem Sensor

(60) besteht, der ein Gleichspannungssignal liefert, das sich in Abhängigkeit von dem gemessenen Zustand ändert.

10. Meßanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor aus einer Widerstandsbrücke besteht, und daß der Rückkopplungswiderstand (62) in die Brücke geschaltet ist.

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11. Meßanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklungen (41A, -41B) eine Erregungsspannung für den Verstärker (80) und für die Brücke liefern, wobei die Erregungsspannungen an der Brücke kleiner als diejenigen für den Verstärker sind.

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