DE2401773A1 - DIFFERENTIAL PRESSURE MEASURING DEVICE WITH FORCE COMPARISON - Google Patents
DIFFERENTIAL PRESSURE MEASURING DEVICE WITH FORCE COMPARISONInfo
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Description
GENEHAL SIGNAL CORPORATIONGENEHAL SIGNAL CORPORATION
280 Park Avenue New York, N.Y. V.St.A.·280 Park Avenue New York, NYVSt.A.
Differenzdruckmeßeinrichtung
mit KraftvergleichDifferential pressure measuring device
with force comparison
Die Erfindung bezieht sich auf Meßsysteme, die nach dem Kraftvergleichsverfahren arbeiten, und insbesondere auf ein Kraftvergleichssystem, welches Hebel, Drehlager und kritische Biegungen überflüssig macht.The invention relates to measuring systems that operate according to the force comparison method, and in particular to a force comparison system that makes levers, pivot bearings and critical bends superfluous.
Ein Kraftvergleichssystem wird in einer Differenzdruckmeßeinrichtung verwendet. Eine solche Meßeinrichtung liefert ein Milliampere-Stromausgangssignal, welches direkt proportional ist zu dem Differenzdruck, der an dem Eingang des Systems auf einen Druckfühler, beispielsweise A force comparison system is used in a differential pressure measuring device used. Such a measuring device provides a milliampere current output signal, which directly is proportional to the differential pressure at the input of the system to a pressure sensor, for example
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ein Wellrohr, ein Faltenbalg oder dgl., ausgeübt wird.a corrugated pipe, a bellows or the like., Is exercised.
Es ist bekannt, daß ein sehr gebräuchliches Verfahren zum Erzeugen einer elektrischen Kraft zum Abgleichen bzw. Kompensieren der Kraft, die durch den Differenzdruck ausgeübt wird, darin besteht, die Spule eines Kraftgebers (Rückkopplungsmotors) mit einem Strom zu erregen, dessen Polarität das Ausbilden eines Magnetfeldes derart bewirkt, daß die Spule entgegen dem Differenzdruck gedrückt wird, wodurch das System wieder abgeglichen bzw. ins Gleichgewicht gebracht wird. Ein besonderes Beispiel für ein derartiges Meßsystem ist in der US-PS 3 216 250 beschrieben. It is known to be a very common method to generate an electrical force to balance or compensate for the force exerted by the differential pressure is to excite the coil of a force transducer (feedback motor) with a current whose Polarity causes the formation of a magnetic field in such a way that the coil is pressed against the differential pressure whereby the system is rebalanced or brought into equilibrium. A particular example of such a measuring system is described in US Pat. No. 3,216,250.
Eine Vorbedingung für ein solches Meßsystem ist ein Verfahren zum Abfühlen des relativen Abgleichs der Druckkraft und der elektrischen Kraft. In solchen Systemen, wie etwa in dem in der genannten US-Patentschrift beschriebenen, kann eine verhältnismäßig große Kraft, die durch die Membrane oder den Faltenbalg an dem Eingang ausgeübt wird, durch die verhältnismäßig kleine Kraft, die durch eine Rückkopplungsspule erzeugt wird, im wesentlichen kompensiert werden, wenn von dem Vorteil der Kraftvervielfachung, die man durch die Verwendung eines Hebelsystems erreicht, Gebrauch gemacht wird.A prerequisite for such a measurement system is a method of sensing the relative balance of the compressive force and the electric force. In systems such as the one described in the aforementioned US patent, can be a relatively large force exerted by the diaphragm or the bellows at the entrance is substantially compensated for by the relatively small force generated by a feedback coil when taking advantage of the force multiplication obtained by using a lever system reached, use is made.
Wggen der relativ großen Komplexität von Hebeln und der durch diese hervorgerufenen Ungenauigkeit in Kraftabgleichbzw. Kraftvergleichssystemen zielt die Erfindung insbesondere darauf ab, solche Hebel zu beseitigen.Because of the relatively great complexity of levers and the due to this inaccuracy in force adjustment or The invention is particularly aimed at force comparison systems aimed at eliminating such levers.
Die Beseitigung von Hebeln und dgl. wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß eine Reihenkonstruktion, d.h. ein Aufbau in einer Linie vorgesehen wird, durch welchen die Rückkopplungsspule direkt auf den druckabfühlenden Faltenbalg wirkt. Die Reihen- bzw. "In-line"-Kon-The elimination of levers and the like. Is achieved according to the invention in that a series construction, i.e., an in-line configuration is provided whereby the feedback coil is directly applied to the pressure sensing Bellows works. The in-line or "in-line"
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struktion wird dadurch verwirklicht, daß das System mit einem schmalen Differenzdruckbereich arbeitet und daß für den Magnet ein besonderer Aufbau verwendet wird.Structure is realized in that the system works with a narrow differential pressure range and that a special structure is used for the magnet.
Ein weiteres Merkmal der Differenzdruckmeßeinrichtung nach der Erfindung besteht darin, daß die Größe jedes Magnets, der gemäß der Reihenkonstruktion verwendet wird, in engeren Bereichen liegt als bei den bislang in Verbindung mit Hebelsystemen verwendeten Magneten. Dadurch ist es möglich, jeden Reihenmagnet für seinen besonderen Anwendungsfall zu optimieren.Another feature of the differential pressure measuring device according to the invention is that the size of each Magnet, which is used according to the series construction, lies in narrower areas than in the connection so far magnets used with lever systems. This makes it possible to tailor each series magnet for its particular application to optimize.
Ein zusätzliches Merkmal der Druckmeßeinrichtung stellt die Anordnung der Magnetpole dar, d.h. die Magnetpole sind räumlich derart angeordnet, daß das äußere Gehäuse für den Magnet zu dem Rückschluß für einen' der Magnetpole wird. Nicht nur diese Anordnung allein erbringt einen auf der Hand liegenden Vorteil, sondern ein Extravorteil ergibt sich daraus, daß äußere magnetische Gtöreinwirkungen auf den Magnet beträchtlich verringert werden.An additional feature of the pressure measuring device is the arrangement of the magnetic poles, i.e. the magnetic poles are spatially arranged such that the outer housing for the magnet to the yoke for one of the magnetic poles will. Not only does this arrangement alone bring about an obvious advantage, but it also results in an extra advantage from the fact that external magnetic interference on the magnet is considerably reduced.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung ist in dem System eine Ruckstell-bzw. Nullregelwirkung vorhanden. Es stellt sich heraus, daß in herkömmlichen Regelsystemen im Beharrungszustand ein kleines Lagefehlersignal vorhanden sein muß, um den Ausgangsansteuerstrom aufrecht zu erhalten, der den Kraftgeber betätigt. Die für die Regeleinrichtung nach der Erfindung vorgesehene Verbesserung besteht darin, daß in der Schaltung an dem Ausgang des Lagefehlerfühlers anstelle einer Proportionalwirkung eine Integralwirkung vorhanden ist. Der sich aus der Integralwirkung ergebende Vorteil besteht darin, daß im Ruhezustand keine Regelabweichung mehr erforderlich ist, Der Integrator."erinnert" sich im wesentlichen an den letzten Lagefehler, der vorhanden war, bevor ein genauerAccording to a further aspect of the invention, a reset or reset function is provided in the system. Zero control effect present. It turns out that in conventional control systems in the steady state there is a small attitude error signal must be present in order to maintain the output drive current that actuates the power transmitter. the provided for the control device according to the invention is that in the circuit on the Output of the position error sensor, instead of a proportional effect, an integral effect is present. The one from The advantage resulting from the integral action is that no control deviation is required in the idle state, The integrator essentially "remembers" the last positional error that existed before a more precise one
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Kräfteausgleich eintrat. Der Integratorausgang unterstützt die notwendige Ansteuerung für den Stromumfomier zum Aufrechterhalten eines genauen Kraftabgleichs bzw. -Vergleichs.Balance of forces occurred. The integrator output supports the necessary control for the Stromumfomier to maintain an exact force adjustment or comparison.
Aus der Verwendung eines Integrators ergeben sich einige hauptsächliche Vorteile. Zum Beispiel der von Null verschiedene Reglerfehler kann sich in dem typischen Kraftvergleichssystem als eine Ungenauigkeit äußern, und zwar aufgrund von Änderungen der AbfUhlelementversehiebung in dem Bereich der Eingangsvariablen. Durch das Vorsehen eines Integrators hat das Regelsystem im Ruhezustand eine Regelabweichung, die gleich Null ist, und dadurch das Bestreben, jeglichen Kraftfehler aufgrund der Federsteifigkeit des Abfühlelements zu beseitigen. Außerdem wird der Lagefühler, welcher die Form eines linear veränderlichen Differentialtransformators hat, auch eine Ungonauigkeit erzeugen, wenn innerhalb des Bereiches der Eingangsvariablen eine Änderung seiner Lage vorhanden ist. Die Linearitätscharakteristik des Fühlers wirkt sich direkt auf das Ausgangssignal aus. Das Regelsystem mit Integrator beseitigt diese Möglichkeit, weil im Ruhezustand seine Regelabweichung gleich Null ist. Die von dem System vorgenommene Umwandlung eines Eingangsdifferenzdrucks in einen Ausgangsstrom kommt deshalb dem Ideal näher.There are some major advantages to using an integrator. For example, the one different from zero Controller error can manifest itself in the typical force comparison system as an inaccuracy, namely due to changes in the sensing element displacement in the range of the input variables. By providence of an integrator, the control system has a control deviation that is equal to zero in the idle state, and thereby trying to eliminate any force error due to the spring stiffness of the sensing element. In addition, the position sensor, which is in the form of a linearly variable differential transformer, is also one Generate imprecision if within the range of the Input variables there is a change in its position. The linearity characteristic of the sensor has a direct effect on the output signal. The control system with integrator eliminates this possibility because its in the idle state Deviation is zero. The conversion of an input differential pressure into a Output current therefore comes closer to the ideal.
Zusätzlich zu der besseren Genauigkeit des Systems ist ein minimales Verdrängungsvolumen vorhanden, da das Volumen eines Füllfluids auf beiden Seiten des Fühleelements (Faltenbalg, Wellrohr oder dgl.) in dem gesamten Bereich der Eingangsvariablen konstant gehalten wird. Das hat seinen Grund darin, daß die Integralwirkung sicherstellt, daß das Fühlelement immer in dieselbe neutrale Lage zurückgebracht wird. Außerdem erzwingt die Integralwirkung ein korrigierendes Ansprechen bzw. Ausregeln für df.n geringsten Fehler, so daß die Größe des vorübergehendenIn addition to the better accuracy of the system, there is a minimal displacement volume as the volume a filling fluid on both sides of the sensing element (bellows, corrugated pipe or the like) in the entire area the input variable is kept constant. The reason for this is that the integral action ensures that the sensing element is always returned to the same neutral position. It also forces the integral action a corrective response or correction for df.n slightest error, so that the size of the temporary
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Verdrängungsvolumens ebenfalls auf ein Minimum verringert ist. Infolge des geringen Verdrängungsvolumens hat der Meßumformer eine bessere Ansprechgeschwindigkeit. Außerdem ergibt sich eine Ersparnis, weil zwischen dem Erzeuger der Hauptvariablen und dem Kraftvergleichsumformer Rohrleitungen mit geringem Durchmesser verwendet werden können.Displacement volume is also reduced to a minimum. As a result of the low displacement volume the transmitter has a better response speed. In addition, there is a saving because between the generator of the main variables and the force comparison transducer small-diameter pipelines can be used.
Gemäß noch einem weiteren Gesichtspunkt befaßt sich die vorliegende Erfindung mit einer Verbesserung der im Betrieb einer Differenzdruckmeßeinrichtung erforderlichen elektronischen Ausrüstung, die an einer Stelle betätigbar sein soll, welche von einer üblichen Stromquelle entfernt ist. Insbesondere liegt ein Merkmal der vorliegenden Erfindung in einer besonderen Anordnung zum Gewinnen der bipolaren Spannungen, die an dem Ort des Abfühlinstruments (Differenzdruckmeßeinrichtung) benötigt werden, aus dem Signalsstrom, der in einer Zweidrahtleitung fließt, die mit einer zentralen Stromquelle verbunden ist. Mit anderen Worten, dieselbe Zweidrahtversorgungsleitung, die die Aufgabe hat, Stromänderungen als eine Anzeige einer Änderung des Differenzdrucks an geeignete Sekundärausrüstung weiterzuleiten, ist außerdem dafür vorgesehen, die erforderlichen bipolaren Spannungen zu liefern.In yet another aspect, the present invention is concerned with improving the required in the operation of a differential pressure measuring device electronic equipment that is to be operable at a location that is different from a common Power source is removed. In particular, a feature of the present invention resides in a particular arrangement to obtain the bipolar voltages at the location of the sensing instrument (differential pressure measuring device) are required from the signal current that flows in a two-wire line connected to a central Power source is connected. In other words, the same two-wire supply line that has the task of changing current forward to appropriate secondary equipment as an indication of a change in differential pressure, is also designed to provide the required bipolar voltages.
Weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen. Es zeigen:Other objects, features, and advantages of the invention will be apparent from the detailed description that follows in conjunction with the accompanying drawings. Show it:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines herFig. 1 is a schematic representation of a her
kömmlichen KraftyergIeichssystems,conventional power / energy balance system,
Fig. 2 einen Aufriß, teilweise im Schnitt, einerFig. 2 is an elevation, partly in section, of a
Druckmeßeinrichtung, die eine bevorzugte "Ausfuhrungsform eines Kraftvergleichs-Pressure measuring device, which is a preferred "embodiment of a force comparison
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systems nach der Erfindung darstellt und deren elektronische Schaltungen lediglich in Blockform gezeigt sind,systems according to the invention and their electronic circuits are only shown in block form,
Fig. 3 ein Blockdiagramm eines Regelsystems,3 is a block diagram of a control system;
welches einen in die Rückkopplungsschleife eingebauten Integrator zeigt, undwhich shows an integrator built into the feedback loop, and
Fig. 4 ein Schaltschema der elektronischenFig. 4 is a circuit diagram of the electronic
Schaltungen des Regelsystems.Circuits of the control system.
Aus den Figuren, zunächst wird auf Fig. 1 Bezug genommen, ist der Betrieb eines herkömmlichen Kraftvergleichssystems zu erkennen. Ein Differenzdruck ist an die mit HD(Hochdruck) und ND (Niederdruck) bezeichneten Eingänge angelegt, so daß bei zunehmendem Differenzdruck der Faltenbalg 10 nach oben gedrängt wird, wodurch der Faltenbalg langer wird. Diese Änderung des Systemgleichgewichts wird durch einen linear veränderlichen Differentialtransformator 20 abgefühlt, der an seinem Ausgang ein elektrisches Signal abgibt. Dieses elektrische Signal wird durch einen Gleichrichter 30 gleichgerichtet und durch einen Verstärker 40 verstärkt. Der resultierende Strom aus dem Verstärker 40 wird danach einer, eine Kraft erzeugenden Spule 42 zugeführt, die auf ihrer Länge in einen Spalt mit einem Magnetfeld eingetaucht ist, welches durch den Dauermagnet 44 erzeugt wird.Referring first to FIG. 1, the figures show the operation of a conventional force comparison system to recognize. A differential pressure is applied to the inputs labeled HP (high pressure) and LP (low pressure), so that with increasing differential pressure the bellows 10 is pushed upwards, whereby the bellows becomes longer. This change in system balance is achieved by a linearly variable differential transformer 20 sensed, which emits an electrical signal at its output. This electrical signal is generated by a Rectifier 30 rectified and amplified by an amplifier 40. The resulting current from the amplifier 40 is then fed to a force-generating coil 42, which along its length is in a gap with is immersed in a magnetic field which is generated by the permanent magnet 44.
Das somit durch den in der Spule 42 fließenden Strom erzeugte elektromagnetische Feld treibt die Spule aus dem Spalt des Magnets 44 hinaus, wodurch der Kern 46 des linear veränderlichen Differentialtransformators 20 zurückgestellt wird. Das führt dazu, daß mittels des Hebelsystems 48 der druckabfühlende Faltenbalg 10 angenähert in seine.Ausgangslage zurückgebracht wird. Es sollte jedoch beachtet werden, daß mit dieser Druckänderung einThe electromagnetic field thus generated by the current flowing in the coil 42 drives the coil out of the Gap of the magnet 44 out, whereby the core 46 of the linearly variable differential transformer 20 is reset will. This leads to the pressure-sensing bellows 10 being brought closer by means of the lever system 48 is returned to its original position. It should be noted, however, that with this change in pressure a
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neuer Gleichgewichtszustand vorhanden ist. Mit anderen Worten, die beschriebene Nachlaufbewegung erzeugt veränderliche, kleine Fehlersignale nach Maßgabe der zusätzlichen Differenzdruckänderung.new equilibrium is present. In other words, the described follow-up movement generates variable, small error signals according to the additional differential pressure change.
Unabhängig davon, ob das System von der in Fig. 1 spezifisch dargestellten Art oder von anderer Art ist, wie etwa von der in der oben genannten US-Patentschrift beschriebenen Art, besteht das Ergebnis darin, daß eine verhältnismäßig große Kraft, die durch den Faltenbalg oder eine andere Eingabevorrichtung ausgeübt wird, wieder ins Gleichgewicht gebracht wird, indem durch die Verwendung eines Hebelsystems, wie etwa der Hebel 48 in Fig. 1, von einer Kraftvervielfachung Gebrauch gemacht wird.Regardless of whether the system is of the type specifically shown in FIG. 1 or of another type, such as of the kind described in the aforementioned US patent, the result is that a relatively large force exerted by the bellows or other input device, again is balanced by using a lever system such as lever 48 in Fig. 1, use is made of a force multiplication.
Im folgenden wird auf Fig. 2 Bezug genommen, die eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeigt, wobei der elektronische·Teil in vereinfachter Form bzw. in Blockform dargestellt ist. Der Differenzdruck-Meßwertgeber nach der Erfindung ist in einem Gehäuse 50 untergebracht, welches einen oberen Teil bzw. eine jfcappe 52, die im wesentlichen zylindrisch und an einem Ende offen ist, und einen unteren Teil bzw. eine Kappe 54 aufweist, die gleichfalls im wesentlichen zylindrisch und an einem Ende offen ist. Ein Mittelteil bzw. Mittelabschnitt 56 ist zwischen den offenen Enden der beiden Teile 52 und 54 angeordnet» Die drei Gehäuseabschnitte 52, 54 und 56 sind koaxial miteinander fluchtend angeordnet und durch geeignete Mittel, wie beispielsweise Schrauben 58, aneinander befestigt.Reference is now made to Fig. 2, which shows a preferred embodiment of the invention, wherein the electronic part in simplified form or in block form is shown. The differential pressure transducer according to the invention is housed in a housing 50, which has an upper part or a jfcappe 52, which is essentially is cylindrical and open at one end, and has a lower portion or cap 54, which also is substantially cylindrical and open at one end. A middle portion 56 is between The three housing sections 52, 54 and 56 are coaxial with one another arranged in alignment and fastened to one another by suitable means, such as screws 58, for example.
Eine Trennwand 60, die im wesentlichen senkrecht zu der Achse der Gehäuseabschnitte angeordnet ist, unterteilt das Innere des Gehäuses in zwei Druckkammern 62 und Ein Durchlaß 66 für das Einleiten von Fluid mit eirem verhältnismäßig hohen Druck in die untere Kammer 64 wird durch die Trennwand 60 und einen radial nach innen gerich-A partition wall 60, which is arranged substantially perpendicular to the axis of the housing sections, is divided the interior of the housing in two pressure chambers 62 and a passage 66 for the introduction of fluid with eirem relatively high pressure in the lower chamber 64 is caused by the partition 60 and a radially inwardly directed
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teten Bund 68 begrenzt. Eine entsprechende öffnung bzw. ein entsprechender Durchlaß 70, der an dem oberen Ende des Gehäuses vorgesehen ist, dient zum Einleiten von Fluid mit einem niedrigen Druck in die obere Kammer 62.limited federal government 68. A corresponding opening or a corresponding passage 70 which is provided at the upper end of the housing, serves to introduce fluid at a low pressure in the upper chamber 62nd
Ein druckabfühlender Faltenbalg 72 ist in der unteren Druckkammer 64 angeordnet und dichtet diese Druckkammer dadurch ab, daß sein oberes Ende derart mit einer Sicherheitsvorrichtung 76 verbunden ist, daß es eine öffnung 74 in dieser Vorrichtung umschließt. Eine weitere öffnung 78 ist in dieser Vorrichtung gebildet, so daß der Druck der oberen Kammer 62 auch in dem Inneren des Faltenbalgs 72 herrscht.A pressure-sensing bellows 72 is arranged in the lower pressure chamber 64 and seals this pressure chamber in that its upper end is connected to a safety device 76 in such a way that there is an opening 74 encloses in this device. Another opening 78 is formed in this device so that the pressure of the upper chamber 62 also prevails in the interior of the bellows 72.
Die Verschiebung des Faltenbalgs 72 wird durch einen Stab 80 direkt auf einen Kern 82 eines Differentialtransformators bzw. einer Differenzerzeugungseinrichtung 84 übertragen. Eine Federeinrichtung 86, deren oberes Ende in einem Joch 88 sitzt, übt auf den Stab 82 eine Vorspannkraft aus.The displacement of the bellows 72 is effected by a rod 80 directly onto a core 82 of a differential transformer or a difference generating device 84. A spring device 86, the upper end of which in seated in a yoke 88, exerts a prestressing force on the rod 82.
Der Differentialtransformator 84 ist mit einer Spule bzw. Wicklungsanordnung 85 versehen, die zwei in Reihe geschaltete Sekundärwicklungen und eine durch eine geeignete Stromquelle erregte Primärwicklung aufweist. Da diese Art von Differentialtransformator bekannt ist, sind Einzelheiten seines Aufbaus für eine Beschreibung der vorliegenden Erfindung unwesentlich. Allerdings ist eine elektrische Verbindung von den Sekundärwicklungen des Transformators 84 mittels Leitern 90 zu einer druckdichten Klemme 92 gezeigt. Diese Klemme ist weiter mit einem Gleichrichter 94 verbunden, wie schematisch dargestellt, und der Ausgang des Vergleichers 94 ist mit einem Verstärker 96 verbunden. Der Ausgang des Verstärkers 96 ist zu einer Druckklemme 97 zurückgeführt, die mittels Leitern 98 mit der Spule bzw. Wicklung 100 verbunden ist. Die Spule 1OO sitzt 409831 /07 5 6The differential transformer 84 is provided with a coil or winding arrangement 85, the two connected in series Having secondary windings and a primary winding excited by a suitable power source. Since this species of differential transformer is known, details of its construction are for a description of the present Invention insignificant. However, there is an electrical connection from the secondary windings of the transformer 84 shown by means of ladders 90 to a pressure-tight clamp 92. This terminal is next to a rectifier 94, as shown schematically, and the output of the comparator 94 is connected to an amplifier 96 tied together. The output of the amplifier 96 is fed back to a pressure terminal 97 which is connected by means of conductors 98 to the Coil or winding 100 is connected. The coil 1OO is seated 409831/07 5 6
— Q _- Q _
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auf einer Büchse 102, die an dem unteren Ende des Faltenbalgs 72 befestigt ist. Die Spule 100 ist Teil eines Tauchspulen- bzw. elektrodynamischen Systems, d.h. die Spule 100 auf der Büchse 102 ist in einem Luftspalt der Magnetanordnung 104 beweglich, die die Polschuhe und 108 aufweist. Ein geschlossener Weg für den magnetischen Kreis ist durch den unteren Teil 54 des Gehäuses gebildet, der aus magnetischem Material besteht.on a sleeve 102 attached to the lower end of the bellows 72 is attached. The coil 100 is part of a moving coil or electrodynamic system, i.e. the Coil 100 on the sleeve 102 is movable in an air gap of the magnet assembly 104, which the pole pieces and 108. A closed path for the magnetic circuit is through the lower part 54 of the housing formed, which is made of magnetic material.
Die Druckzelle bzw. -msßeinrichtung nach der Erfindung mißt einen Eingangsdifferenzdruck auf einzigartige Weise, und zwar weil zwischen der Bewegung der Spule 100 und dem druckabfühlenden Faltenbalg 72 eine Direktwirkung vorgesehen ist. Diese Reihen- bzw. "In-line"-Beziehung welches aus Fig. 2 ersichtlich ist, zwischen der die Spule tragenden Büchse 102 und dem Faltenbalg 72 erfordert mehr Kraft von der Spule 100 als bislang bei herkömmlichen Konstruktionen erforderlich gewesen ist. Das Erfordernis der zusätzlichen Kraft wird jedoch durch die Konstruktion des Kraftgebers 105 erfüllt, welcher die Magnetanordnung 104 und die Spule 100 aufweist, und zwar derart, daß er ein ausreichend starkes Magnetfeld hat, um durch die Spulenbewegung die nötige Kraft zu liefern, wenn durch die Spule 100 Strom hindurchgeschickt wird. Bei der Anwendung der vorliegenden Erfindung hat es sich gezeigt, daß eine magnetische Induktion von angenähert 5000 Gauß in dem Luftspalt in typischen Fällen ausreicht, in welchen ein Bereich von Eingangsdifferenzdrücken von O bis 186,2 mm QS (3,6 Pfund/Quadratzoll) angetroffen wird.The pressure cell or measuring device according to the invention uniquely measures an input differential pressure because between movement of spool 100 and a direct action is provided for the pressure-sensing bellows 72. This series or "in-line" relationship which can be seen from Fig. 2, between the sleeve 102 carrying the spool and the bellows 72 required more force from the coil 100 than previously with conventional ones Constructions has been required. However, the requirement of the additional force is met by the Construction of the force transmitter 105, which has the magnet assembly 104 and the coil 100, namely in such a way that it has a sufficiently strong magnetic field to deliver the necessary force through the coil movement, when current is passed through coil 100. When applying the present invention, it has been shown that that a magnetic induction of approximately 5000 Gauss in the air gap is sufficient in typical cases, in which encountered a range of input differential pressures from 0 to 186.2 mm QS (3.6 pounds / square inch) will.
Wie zu erkennen ist, wird der Differenzdruck, auf den druckabfühlenden Faltenbalg 72 ausgeübt, wenn die einzelnen Drücke auf die Kammern 62 und 64 verschieden sind. Der niedrige Druck in der oberen Kammer 62 wird mittels der öffnungen 78. und 74 in der SicherheitsvorrichtungAs can be seen, the differential pressure to which exerted pressure-sensing bellows 72 when the individual pressures on the chambers 62 and 64 are different. The low pressure in the upper chamber 62 is achieved by means of the openings 78 and 74 in the safety device
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2^017732 ^ 01773
in das Innere des Faltenbalgs 72 übertragen. Die Länge des Faltenbalgs 72 ändert sich gemäß der Druckdifferenz. Infolge dessen wird, wenn beispielsweise der Faltenbalg kürzer wird, was der Fall ist, wenn der Differenzdruck zunimmt, der Kern 82 des Transformators 84 gegen die Vorspannkraft der Feder 86 aufwärts bewegt. Das führt auf ein Ausgangssignal, welches an dem Eingang des Gleichrichters 94 anliegt. Das gleichgerichtete Ausgangssignal wird dann durch den Verstärker 96 verstärkt und durch einen Leiter 98 zu der Spule 100 übertragen. Die Spule 100 wird in dem Luftspalt um eine Strecke bewegt, die im wesentlichen gleich der Verschiebung des Kerns 82 ist, jedoch in entgegengesetzter Richtung, d.h. in diesem Fall abwärts, um den Faltenbalg im wesentlichen in seine Ausgangslage zurückzubringen. Die Differenz zwischen den beiden Verschiebebewejungen stellt die kleine Verlagerung dar, die benötigt wird/ um ein Fehlersignäl zu erzeugen, welches ausreicht, um das System in einem stabilisierten Zustand bzw. Beharrungszustand zu halten. Es ist jedoch zu erkennen, daß die Erzeugung eines Fehlersignais nur in einem Typ-"0"-Regelsystem mit Proportionalwirkung erforderlich ist und daß, wenn eine Typ-"1"-Rückstell- oder Integralwirkung vorhanden ist, wie es vorzugsweise in dem Fall des elektronischen Schaltungsteils das zu beschreibenden Meßsystems der Fall ist, kein Fehlersignal erzeugt wird.transferred into the interior of the bellows 72. The length of the bellows 72 changes according to the pressure difference. As a result, if, for example, the bellows becomes shorter, which is the case when the differential pressure increases, the core 82 of the transformer 84 moves against the biasing force of the spring 86 upward. That list an output signal which is applied to the input of the rectifier 94. The rectified output signal is then amplified by amplifier 96 and transmitted to coil 100 by conductor 98. The sink 100 is moved in the air gap a distance substantially equal to the displacement of core 82, but in the opposite direction, i.e. downwards in this case, around the bellows essentially in its starting position bring back. The difference between the two displacement movements represents the small displacement which is required / to generate an error signal, which is sufficient to keep the system in a stabilized or steady state. However, it is to recognize that the generation of an error signal is only required in a type "0" control system with proportional action and that when a Type "1" restoring or integral action is present, as is preferably the case in that If the measuring system to be described is the case of the electronic circuit part, no error signal is generated will.
Es ist zu erkennen, daß die direkte Wirkung der von der Spule 100 auf den druckabfühlenden Faltenbalg ausgeübten Rückstellkraft zu einer äußerst hohen Genauigkeit führt, weil Drehlager und ihre Reibungseigenschaften sowie Drehbiegungen mit ihren Ausrichtungsschwierigkeiten beseitigt sind.It can be seen that the direct effect of that exerted by the coil 100 on the pressure sensing bellows Restoring force leads to an extremely high level of accuracy, because rotary bearings and their frictional properties as well as rotary bending with their alignment difficulties are eliminated.
Die elektronischen Merkmale der Erfindung sind in Fig. 2The electronic features of the invention are shown in FIG
409831/0756409831/0756
2ΛΠ17732ΛΠ1773
in vereinfachter Form dargestellt worden. In Fig.2 ist der Einfachheit halber nur die Rückkopplungsschleife zu der Kraft erzeugenden Spule 100 dargestellt. Außerdem ist, wie oben erwähnt, die integrierende Funktion in Fig. 1 nicht im einzelnen dargestellt worden. Unter Bezugnahme auf Fig. 4 werden jedoch die Einzelheiten des die Nullregelung bzw. Integration betreffenden Merkmals der Erfindung deutlich werden. Im folgenden wird jedoch zunächst auf das in Form eines Blockdiagramms in Fig. 3 dargestellte Regelsystem Bezug genommen. In Fig. 3 ist gezeigt, daß ein Integrator im Anschluß an die Lagefehlerfühlvorrichtung, d.h. den mit K0 bezeichneten Block, und unmittelbar vor den mit K. bezeichneten Block in das System eingefügt ist. Wie oben bereits erwähnt, stellt der Integrator sicher, daß das Abfühlelement immer zu derselben neutralen Stelle zurückgebracht wird. Mit anderen Worten, der Integratorausgang besorgt die erforderliche Ansteuerung für den Stromumformer, um die Kraft erzeugende Spule so ausreichend mit Strom zu versorgen, daß ein genaues Kraftgleichgewicht aufrechterhalten wird.has been shown in simplified form. For the sake of simplicity, only the feedback loop to the force-generating coil 100 is shown in FIG. In addition, as mentioned above, the integrating function has not been shown in detail in FIG. 1. However, referring to Figure 4, the details of the zero control or integration feature of the invention will become apparent. In the following, however, reference is first made to the control system shown in the form of a block diagram in FIG. In FIG. 3 it is shown that an integrator is inserted into the system following the position error sensing device, ie the block labeled K 0 , and immediately before the block labeled K. As mentioned above, the integrator ensures that the sensing element is always brought back to the same neutral point. In other words, the integrator output provides the necessary control for the current converter in order to supply the force-generating coil with sufficient current so that an exact force balance is maintained.
Die Verwirklichung des in Blockform in Fig. 3 dargestellten Integrators ist aus Fig. 4 ersichtlich. In dem schematischen Diagramm von Fig. 4 erkennt man einen integrierenden Operationsverstärker 110, der einen Rückkopplungskondensator 112 aufweist. Ein solcher Operationsverstärker ist nur ein Teil eines integrierten Halbleiterchips, der außerdem die Operationsverstärker 114 und 116 aufweist. Einen derartigen Chip liefert beispielsweise die Firma Siliconex Corporation unter der Bezeichnung L143 oder L144. The implementation of the integrator shown in block form in FIG. 3 can be seen from FIG. The schematic diagram of FIG. 4 shows an integrating operational amplifier 110 which has a feedback capacitor 112. Such an operational amplifier is only part of an integrated semiconductor chip, which also has the operational amplifiers 114 and 116. Such a chip is supplied, for example, by the company Siliconex Corporation under the designation L143 or L144.
Es ist zu erkennen, daß der Operationsverstärker 114 mit dem Primärwicklungskreis des linear veränderlichen Differentialtransformators 84 verbunden ist, der zuvor in Fig.It can be seen that the operational amplifier 114 is connected to the primary winding circuit of the linearly variable differential transformer 84 previously shown in FIG.
409831/07 5 6409831/07 5 6
dargestellt ist. Demgemäß entsprechen der Kern 82 und die Wicklungsanordnung 85 den betreffenden Einzelteilen in Fig. 2. Wegen der zweckmäßigen Verbindung der Kondensatoren 120 und 122 mit der gemeinsamen Sammelschiene 130 und den Stiften- 9 bzw. 6 (Minus-Eingang) des Operationsverstärkers 114 und weiter wegen der Verbindung der Primärwicklung des Differentialtransformators 84 mit denselben Stiften, arbeitet der Verstärker 114 als Colpitts-Oszillator, der bei einer Frequenz von angenähert 2 kHz in Resonanz schwingt. Es ist außerdem zu erkennen, daß der Stift 5 (Plus-Eingang) des Operationsverstärkers 114 durch einen Widerstand 132 mit der gemeinsamen Sammelschiene 130 verbunden ist.is shown. Accordingly, the core 82 and the winding arrangement 85 correspond to the respective individual parts in FIG. 2. Because of the convenient connection of the capacitors 120 and 122 to the common busbar 130 and the pins 9 and 6 (minus input) of the operational amplifier 114 and further because of Connecting the primary winding of differential transformer 84 to the same pins, amplifier 114 operates as a Colpitts oscillator which resonates at a frequency of approximately 2 kHz. It can also be seen that pin 5 (plus input) of operational amplifier 114 is connected to common busbar 130 through a resistor 132.
Der Sekundärkreis des Differentialtransformators 84 weist zwei Sekundärwicklungen in einer symmetrischen Reihenschaltungsanordnung auf, die Paare von Gleichricht<irdioden 140, 141 und symmetrischen bzw. abgeglichenen Widerständen 142 aufweist. Verbindungen mit den Enden der Sekundärwicklungen sind durch Leitungen 15O und 152 hergestellt. Außerdem sind Verbindungen mittels der Leitung 154 von dem Mittelpunkt der Sekundärwicklungen zu dem Mittelpunkt zwischen den Widerständen 142, die gleiche Werte aufweisen, hergestellt. Ein Kondensator 16O ist zwischen die Enden der Sekundärwicklungen geschaltet. Ein Kondensator ist zwischen die Ausgänge der Gleichrichterpaare 140, 141 geschaltet und außerdem durch den Widerstand 164 mit dem Stift 3 (Minus-Eingang) des integrierenden Operationsverstärkers 110 verbunden. Zu Stabilisierungszwecken, d.h. um ungewollte Schwingungen zu verhindern, ist ein Kondensator 166 mit demselben Eingang und mit der gemeinsamen Sammelschiene 130 verbunden. Der andere Eingang (Plus-Eingang) am Stift 4 ist direkt mit der Sammelschiene 130 verbunden.The secondary circuit of the differential transformer 84 has two secondary windings in a symmetrical series circuit arrangement which has pairs of rectifying diodes 140, 141 and symmetrical or balanced resistors 142. Connections to the ends of the secondary windings are made by leads 150 and 152. In addition, connections are made by line 154 from the midpoint of the secondary windings to the midpoint between resistors 142 having the same values. A capacitor 160 is connected between the ends of the secondary windings. A capacitor is connected between the outputs of the rectifier pairs 140, 141 and is also connected to pin 3 (minus input) of the integrating operational amplifier 110 through the resistor 164. For stabilization purposes, ie to prevent unwanted oscillations, a capacitor 166 is connected to the same input and to the common busbar 130. The other input (plus input) on pin 4 is connected directly to busbar 130.
Infolge der symmetrischen Anordnung in dem Sekundärkreis k 0 9 8 3 1 / 0 7 S 6 As a result of the symmetrical arrangement in the secondary circuit k 0 9 8 3 1/0 7 S 6
2 4 Π 1 7 7 32 4 Π 1 7 7 3
wird der Operationsverstärker 110, der bekanntlich grundsätzlich ein Differenzverstärker ist, auf Potentialunterschiede an seinen beiden Eingängen ansprechen, um ein Ausgangssignal zu erzeugen. Der Ausgang des Verstärkers 110 (am Stift 11) ist durch den Widerstand 174 mit dem Stift 12 (Plus-Eingang) des Operationsverstärkers 116 verbunden, und dieser Eingang ist außerdem durch den Stabilisierungskondensator 176 mit der gemeinsamen Sammelschiene 130 verbunden. Der Ausgang des Verstärkers 116 ist außer mit dem Eingang einer Leistungsausgangsstufe 180 durch einen Stabilisierungskondensator 181 ebenfalls mit der gemeinsamen Sammelschiene verbunden. Ein Rückkopplungsweg führt von dem Emitterfolgerausgang der Stufe über den Widerstand 182 zu dem Stift 13 (Minus-Eingang) des Verstärkers 116. Die Rückkopplungsverbindung ist an dem oberen Ende eines Belastungswiderstands 184 hergestellt, dessen anderes Ende mit der gemeinsamen Sammelschiene verbunden ist. Die erforderliche rückzukoppelnde Spannung wird selbstverständlich aus dem durch den Widerstand 184 fließenden Ausgangsstrom gewonnen. Zweckdienlich beträgt der Wert dieses Widerstandes 50 0hm, wenn der Ausgangsstrombereich von 4 bis 20 mA geht; andererseits beträgt dieser Wert 20 0hm, wenn ein Ausgangsstrombereich von 10 bis 50 mA zu handhaben ist.is the operational amplifier 110, which is known to be fundamental is a differential amplifier, for potential differences respond at its two inputs to generate an output signal. The output of the amplifier 110 (on pin 11) is connected to the Connected to pin 12 (plus input) of op amp 116, and this input is also through the Stabilization capacitor 176 is connected to the common bus bar 130. The output of amplifier 116 is in addition to the input of a power output stage 180 through a stabilizing capacitor 181 as well connected to the common busbar. A feedback path is from the emitter follower output of the stage via resistor 182 to pin 13 (negative input) of amplifier 116. The feedback connection is on the upper end of a load resistor 184, the other end to the common busbar connected is. The voltage to be fed back is of course derived from that through the resistor 184 flowing output current. The value of this resistor is expediently 50 ohms, if the output current range is from 4 to 20 mA; on the other hand, this value is 20 ohms when an output current range from 10 to 50 mA can be handled.
Die besondere Anordnung zum Liefern von bipolaren Spannungen ist aus dem schematischen Diagramm von Fig. 4 zu erkennen. Es ist ersichtlich, daß an dem oberen Ende des Diagramms zwei Klemmen 200 und 202 vorgesehen sind, die mit einer geeigneten Übertragungsleitung in Verbindung stehen, welche mit einer entfernten Batterie verbunden ist, die eine Spannung in dem Bereich von 5O bis 75 V liefert. Folglich dient dieselbe Übertragungsleitung, die mit diesen Klemmen verbunden ist, um die Änderung des Stromsignals zu übertragen, wenn sich der Differenzdruck ändert, außerdem dazu, aus der entfernten Batterie dieThe particular arrangement for delivering bipolar voltages can be seen from the schematic diagram of FIG recognize. It can be seen that at the top of the diagram there are two clamps 200 and 202 which be in communication with a suitable transmission line connected to a remote battery which provides a voltage in the range of 50 to 75 volts. Thus, the same transmission line serves as the connected to these terminals to transmit the change in the current signal when the differential pressure increases changes, in addition to this, from the removed battery the
AO 98 3 1 /0756AO 98 3 1/0756
?Ur\ Ί 7 73 ? Ur \ Ί 7 73
benötigten Speisespannungen für die in Fig. 4 dargestellten verschiedenen Verstärker zu liefern. Diese Verstärker sind die Operationsverstärker 110, 114 und 116. Für diese Verstärker werden bipolare Spannungen benötigt. Es ist äußerst wünschenswert, daß die erforderlichen Spannungen aus einer entfernten Zentralstation geliefert werden, statt von der Stelle aus, an welcher der Differenzdruck abgefühlt wird.supply voltages required for the various amplifiers shown in FIG. These amplifiers are the operational amplifiers 110, 114 and 116. Bipolar voltages are required for these amplifiers. It is highly desirable that the required Voltages are supplied from a remote central station instead of from where the differential pressure is sensed.
Bei der Verwirklichung des Ziels, die gewünschten bipolaren Spannungen zu erhalten, ist eine äußerst genaue Regelung dieser Spannungen erforderlich. Folglich, wie aus Fig. ersichtlich, ist an die Leistungsausgangsstufe 180, d.h. an den Ausgang des in Darlington-Schaltung angeordneten Transistorpaars 204 eine Stromversorgungsanordnung 2Ο6 angeschlossen, die eine Stromregeldiode 210 und in Reihe mit derselben eine Zener-Diode 212 aufweist. Die Kathode der Zener-Diode ist mit der Basis eines Transistors 214 verbunden, während ihre Anode mit der Sammelschiene 130 verbunden ist. Der Kollektor des Transistors 214 ist mit der Anode der Stromregeldiode 210 verbunden. Die Stromregeldiode 210 dient dem Zweck sicherzustellen, daß die Zener-Diode 212 innerhalb vorgeschriebener Stromgrenzen arbeitet, um die erforderliche, gut geregelte Spannung an ihren Klemmen zu liefern. Infolgedessen ist die Spannung von der Basis zum Emitter des Transistors 214 gleichfalls gut geregelt, mit dem Ergebnis, daß eine positive Speisespannung von angenähert 7,0 V an dem Stift 14 der verschiedenen Operationsverstärker, d.h. der Verstärker 110, 114 und 116 zur Verfügung steht. Durch die Verwendung des Vorwiderstands 220 steht an dem Stift 1 der genannten Verstärker eine geringfügig verringerte positive Speisespannung zur Verfügung. Es ist zu erkennen, daß geeignete Kondensatoren 222 und 224 in dieser Hälfte der Spannungsregelschaltung ebenfalls vorgesehen sind.Achieving the goal of obtaining the desired bipolar voltages requires extremely precise regulation these voltages are required. Thus, as can be seen from Figure 1, to the power output stage 180, i. A power supply arrangement 2Ο6 is connected to the output of the transistor pair 204 arranged in a Darlington circuit, which has a current regulating diode 210 and a Zener diode 212 in series therewith. The cathode the Zener diode is connected to the base of a transistor 214, while its anode is connected to the bus bar 130 connected is. The collector of transistor 214 is connected to the anode of current regulating diode 210. The current regulating diode The purpose of 210 is to ensure that the zener diode 212 is within prescribed current limits works to provide the required, well regulated voltage across its terminals. As a result, the tension is also well regulated from base to emitter of transistor 214, with the result that a positive Supply voltage of approximately 7.0 V on pin 14 of the various operational amplifiers, i.e. the amplifiers 110, 114 and 116 is available. By using the series resistor 220, pin 1 has the aforementioned Amplifier provides a slightly reduced positive supply voltage. It can be seen that appropriate Capacitors 222 and 224 are also provided in this half of the voltage regulator circuit.
409831 /0756409831/0756
15 ' ? λ η 17 7 3 15 '? λ η 17 7 3
Die andere Hälfte der erforderlichen bipolaren Spannung ist in dem unteren linken Teil des Diagramms (Fig. 4) zu erkennen. Die benötigte negative Spannung wird demzufolge durch die Verbindung einer Zener-Diode 230 mit einer negativen Klemme 200 geliefert. Es hat sich gezeigt, daß die Verwendung der Zener-Diode 230 ohne zusätzliche Regelelemente zufriedenstellende Ergebnisse erbringt. Es ist zu erkennen, daß der Kondensator 232 zu der Zener-Diode 230 parallelgeschaltet ist. Es zeigt sich, daß infolge der Zener-Diodenschaltung an einem Stift 10 die erforderliche negative Speisespannung von angenähert 7,9V für die Operationsverstärker zur Verfügung s teht.The other half of the required bipolar voltage is in the lower left part of the diagram (Fig. 4) to be recognized. The required negative voltage is therefore obtained by connecting a Zener diode 230 supplied with a negative terminal 200. It has been found that the use of the Zener diode 230 produces satisfactory results without additional control elements. It can be seen that the capacitor 232 is connected in parallel to the Zener diode 230. It turns out that as a result of the Zener diode circuit a pin 10 the required negative supply voltage of approximately 7.9V for the operational amplifiers Available.
Im folgenden wird nun der Betrieb des elektronischen Teils des Regelsystems beschrieben. Wie oben bereits erwähnt, wird die Primärseite des Differentialtransformators 84 mit Schwingungen aus dem bereits erläuterten Colpitts-Oszillator versorgt. Diese Schwingungen sind unabhängig von der Lage des Kerns 82 vorhanden. Das führt zu dem Ergebnis, daß in den beiden Sekundärwicklungen gleiche Wechselspannungen induziert werden, wenn sich der Kern in einer neutralen Stellung bzw. Nullage befindet. Die HaIbwellenkomponenten der beiden an dem Ausgang der Demodulatoren 140 und 141 erscheinenden Spannungen sind deshalb gleich. Demzufolge ist der Spannungsmittelwert zwischen dem mit 250 bezeichneten Punkt (an dem oberen Ende des Widerstandspaars 142) und der gemeinsamen Sammelschiene 130 Null. Demgemäß ist die Gleichspannung an dem Kondensator 162 Null.The operation of the electronic part of the control system will now be described. As mentioned above, becomes the primary of differential transformer 84 with vibrations from the Colpitts oscillator already explained provided. These vibrations are present regardless of the position of the core 82. This leads to the result that the same alternating voltages are induced in the two secondary windings when the core is in a neutral position or zero position. The half-wave components of the two voltages appearing at the output of the demodulators 140 and 141 are therefore same. Thus, the voltage mean is between the point labeled 250 (at the top of the pair of resistors 142) and the common busbar 130 zero. Accordingly, the DC voltage across the Capacitor 162 zero.
Es sei angenommen, daß sich der Kern 82 anschließend aus der Nullage aufwärtsbewegt; die in der oberen Sekundärwicklung induzierte Spannung nimmt dann in ihrem Viert zu, so daß der zwischen dem Punkt 250 und der gemeinsamen Sammelschiene gemessene Mittelwert ein positiver Gleich-It is assumed that the core 82 then moves up from the zero position; the voltage induced in the upper secondary winding then increases in its fourth, so that the mean value measured between point 250 and the common busbar is a positive equal
A 0 9 8 3 1 / 0 7 B 6A 0 9 8 3 1/0 7 B 6
24Π177324-1773
spannungswert ist. Der integrierende Operationsverstärker 110 "sieht" deshalb diesen positiven Gleichspannungswert. Wie oben erwähnt, schafft der Verstärker 110 mittels des Rückkopplungskondensators 112 in Verbindung mit dem Widerstand 164 eine geeignete Zeitkonstante, wodurch die Integrier- oder Rückstellwirkung ermöglicht wird. Für den Fall, daß Selektivität des Regelbetriebs gewünscht wird, d.h. wenn beispielsweise gewünscht wird, eine Proportionalwirkung in Verbindung mit einer Integralwirkung einzuführen, wird ein Widerstand 113 in dem Rückkopplungsweg des Verstärkers 110 vorgesehen und es wird für diesen Widerstand ein passender Wert gewählt. Wenn jedoch nur eine Proportionalwirkung gewünscht wird, so wird der Kondensator 112 aus der Schaltung entfernt.voltage value is. The integrating operational amplifier 110 therefore "sees" this positive DC voltage value. As mentioned above, the amplifier 110 connects by means of the feedback capacitor 112 a suitable time constant with resistor 164, whereby the integrating or restoring effect is made possible. In the event that the selectivity of the Regular operation is required, i.e. if, for example, a proportional action is required in conjunction with an integral action, a resistor 113 becomes in the feedback path of the amplifier 110 and a suitable value is selected for this resistor. But if only a proportional action if desired, capacitor 112 is removed from the circuit.
Der Operationsverstärker 116 bewirkt eine Gleichspannungsverstärkung und verstärkt demgemäß das an dem Ausgang des Operationsverstärkers 110 erscheinende Spannungssignal. Dieser Verstärker 116 ist mit seinem eigenen Emitterfolgerausgang versehen. Die erforderliche Stromverstärkung wird jedoch durch das in Darlington-Schaltung angeordnete Transistorpaar erreicht, die in der Ausgangsstufe enthalten sind. Das Ausgangssignal aus der Stufe 180 bewirkt die Steuerung des Stromsignals (Ausgangsstrom) in der durch einen Leiter 150 gebildeten Schleife, in der die Kraft erzeugende Spule 100 liegt. Die Rückleitung für die Schleife wird durch einen in dem Diagramm links sichtbaren Leiter 252 gebildet. Das Stromsignal, welches in der Schleife durch die angenommene Kernverschiebung gefordert wird und welches den Zustand an dem integrierenden Operationsverstärker geändert hat, führt zu einer Bewegung der Kraft erzeugenden Spule 100 in einer Richtung, die der Anfangsbewegung dos Kerns 82 entgegengesetzt ist, so daß der Kern in seine Nullage zurückgebracht wird.The operational amplifier 116 effects a DC voltage amplification and accordingly amplifies that at the output of the Operational amplifier 110 appearing voltage signal. This amplifier 116 has its own emitter follower output Mistake. However, the required current gain is provided by the Darlington pair Reached a pair of transistors contained in the output stage. The output signal from stage 180 controls the current signal (output current) in the loop formed by a conductor 150 in the the force generating coil 100 is located. The return line for the loop is given by one in the diagram on the left visible conductor 252 is formed. The current signal that is looped by the assumed core displacement is required and which has changed the state of the integrating operational amplifier, leads to a movement the force-generating coil 100 in a direction opposite to the initial movement of the core 82, so that the core is returned to its zero position.
409831/0756409831/0756
Wenn dementsprechend angenommen wird, daß sich der
Kern 82 abwärtsverschiebt/ statt, wie zuerst angenommen aufwärts, so wird die in der unteren Sekundärwicklung
induzierte Spannung in ihrem Wert vergrößert, so daß der Mittelwert an dem Eingang des Verstärkers 110
eine negative Gleichspannung ist. Das hat schließlich zur Folge, daß in der Schleife ein Stromsignal vorhanden
ist, welches eine Bewegung der Spule 100 in zu der anfänglichen Abwärtsbewegung des Kerns 82 entgegengesetzter
Richtung erzeugt, wodurch der Kern wiederum in seine Nullage zurückgebracht wird.Accordingly, if it is assumed that the
Core 82 shifts downwards / instead of upwards, as was initially assumed, so the voltage induced in the lower secondary winding is increased in value so that the mean value at the input of amplifier 110 is a negative DC voltage. This ultimately has the result that a current signal is present in the loop which causes the coil 100 to move in the opposite direction to the initial downward movement of the core 82, which in turn brings the core back to its zero position.
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