DE2422503C3 - Mechanisch-elektrischer Meßumformer, insbesondere zur Weg-Spannungs-Umsetzung - Google Patents

Description

Jes Widerstandes 10 liegt die Reihenschaltung zweier Kondensatoren 14 und 15, deren gemeinsamer .Schallungspunkt mit dem gemeinsamen .Schallungspunkt der Induktivitäten 4 und 5 verbunden ist und die andere Ausgangsklemme 16des Meßumformer- bildet.

Der zu messende Druck ρ wird einem Rohrfedcrmeßwerk 17 als Meßwertgeber zugeführt, das den Kern 6 entsprechend dem Druck ρ auslenkt. Djrch eic Auslenkung des Kerns 6 ändert sich die Kopplung zwischen den Induktivitäten 4 und 5 und damit auch die Aufteilung der Ausgangsspannung des Oszillators 1 auf die Induktivitäten 4 und 5. Entsprechend ändert sich das Potential der Ausgangsklemme 16 F.iiie Auslenkung des Kerns 6 allein aufgrund der Temperaturabhängigkeit der mechanischen Übertragungsglieder bei einer Änderung der Umgebungstemperatur verfälscht somit d;is Meßergebnis.

Ausgehend von der Überlegung, daß die Schwellspunnung einer in Durchlaßrichtung mit einem Strom beaufschlagten Diode ebenfalls von der Umgebungstemperatur abhängig ist, wird der Gesamtwiderstand der Widerstände 12' und 12" so groß gewählt, daß der über die Diode 9 fließende Strom ausreicht, einen Spannungsabfall über der Diode 9 zu verursachen. Zur Anpassung der Ten ι raturabhängigkeit der c'ektrischen Schaltungsanordnung an den Temperatur neffizienten des Meßwertgebers nach Vorzeichen und Betrag dient der aus den Widersländen 12' und 12" gebildete einstellbare Spannungsteiler, dessen Abgriff mit der Ausgangsklemme 13 verbunden ist.

Für die weitere F.rläuterung der Wirkungsweise des Meßumformers wird davon ausgegangen, daß in der Ruhelage des Kerns 6 die über den Induktivitäten 4 und 5 abfallenden Spannungen gleich groß sind. Soll in diesem Fall der Temperaturkoeffizient der elektrischen Schaltungsanordnung Null sein, so werden sowohl die Widerstandes und 10 als auch die Widerstände 12' und 12" gleich groß gewählt. Bei einer Änderung der über der Diode 9 abfallenden Spannung auf Grund einer Temperaluränderung ändern sich die an den Widerständen 12' und 12" abfallenden Spannungen um denselben Betrag. Werden dagegen die Widcrsiände 12' und 12" verschieden groß gewählt, so ergibt sich — je nachdem,

welcher der beiden Widerslände 12' und 12" größer ist — ein positiver oder negativer Temperaturkoeffizient, dessen Betrag unter Berücksichtigung der Dimensionierung der elektrischen Schaltungsanordnung von dem Verhältnis der Widerstände 12' und 12" und dem Temperaturkoeffizienten der Diode 9 abhängt.

Durch die Bemessung der Widerstände 12' und 12" kann die Temperaturabhängigkeit der elektrischen Schaltungsanordnung des Meßumformers auf einfache Weise an die Temperaturabhängigkeit verschiedener Arten von Meßwertgebern (ζ. B. Rohrfedermeßwerke oder Meßwerke mit einer Membran) angepaßt werden. Außerdem können bei Bedarf auch Exemplarstreuungen d-,is Temperaturverhaltens gleicher Meßwertgeber individuell ausgeglichen werden. Da die Reihenschaltung des Widerstandes 8, der Diode 9 und des Widerstandes 10 nur mit einer Gleichspannung beaufschlagt wird, kann die Anpassung der Widerstände 8 und 10 sowie der Widerstände 12' und 12" mit üblichen Widerstandsdekaden erfolgen, ohne daß eine kapazitive Beeinflussung der auf diese Weise gemessen Widerstände befürchtet zu werden braucht. Die Verschiebung des Nullpunktes, die sich durch eine Änderung des Verhältnisses zwischen den Widerständen 12' und 12" ergibt, kann entweder auf elektrischem Wege durch entsprechende Änderung des Verhältnisses zwischen den Widerständen 8 und 10 oder auf mechanischem Wege, ζ. B. durch Veränderung des Abstandes zwischen der Rohrfeder 17 und dem Kern 6, korrigiert werden.

In F i g. 2, die ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgeinäßen Meßumformers zeigt, sind die in Reihe geschalteten Induktivitäten die Sekundärwicklungen 4' und 5' eines Differentialtransformators 18, dessen Primärwicklung 19 die Ausgangsspannung eines Oszillalors Γ zugeführt ist. Der Kern 6' des Differentialtransformators 18 ist über ein Gestänge mit der Rohrfeder 17 verbunden. Die weiteren Schaltungselemente entsprechen denjenigen der Fig. 1 und sind mit denselben Bezugszeichen versehen.

Die Kondensatoren 14 und 15 in den Fig. 1 und 2 können durch einen parallel /u der Diode 9 geschalteten Kondensator 20 ersetzt werden. Dieser Kondensator ist in den F i g. 1 und 2 in gestrichelten Linien dargestellt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Mechanisch-elektrischer Meßumformer, insbesondere zur Weg-Spannungs-Umsetzung, mit einem mechanischen Meßwertgeber und einer diesem nachgeschalteten elektrischen Schaltungsanordnung mit mindestens einer aus zwei in Reihe geschalteten Induktivitäten gebildeten Halbbrücke, die mit einer Wechselspannung beaufschlagt ist, bei der die Aufteilung der Wechselspannung auf dip beiden Induktivitäten in Abhängigkeit von der zu messenden mechanischen Größe erfolgt, mit einer Gleichrichter- und Siebschaltung zur Umwandlung der an den Induktivitäten anstehenden Wechselspannung in eine Gleichspannung und mit einem über die Gleit-hrichterschaltung parallel zu den Induktivitäten geschalteten Spannungsteiler, der mindestens einen ersten und einen zweiten ohmschcn Widerstand enthält, wobei das Ausgangssignal die Poientialdifferenz zwischen dem Verbindungspunkt der Induktivitäten und dem Abgriff des Spannungsteilers ist. dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu der Gleichrichterschaltung (7, It) /wischen den ersten und den zweiten Widerstand des Spannungsteilers (8, 10) eine in Richtung des über diese beiden Widerstände fließenden Stromes gepolic Diode (9) geschaltet ist, parallel zu dieser Diode (9) die Reihenschaltung eines dritten und eines vierten ohmschcn Widerstandes (12', 12") als Spannungsteiler für die über die Diode (9) abfallende Spannung geschaltet ist.

   Die Erfindung bezieht sich auf jinen mechanischelektrischen Meßumformer, insbesondere zur Weg-Spannungs-LJmsetzung, mit einem mechanischen Meßwertgeber und einer diesem nachgeschalteten elektrischen Schaltungsanordnung, mit mindestens einer aus zwei in Reihe geschalteten Induktivitäten gebildeten Halbbrücke, die mit einer Wechselspannung beaufschlagt ist, bei der die Aufteilung der Wechselspannung auf die beiden Induktivitäten in Abhängigkeit von der zu messenden mechanischen Größe erfolgt, mit einer Gleichrichter- und Siebschaltung zur Umwandlung der an den Induktivitäten anstehenden Wechselspannung in eine Gleichspannung und mit einem über die Gleichrichterschaltung parallel zu den Induktivitäten geschalteten Spannungsteiler, der mindestens einen ersten und einen zweiten ohmschen Widerstand enthält, wobei das Ausgangssignal die Potentialdifferenz zwischen dem Verbindungspunkt der Induktivitäten und dem Abgriff des Spannungsteilers ist.

   Ein derartiger Meßumformer ist z. B. aus der deutschen Offenlegungsschrift 17 73916 bekannt. Ein Oszillator speist die Reihenschaltung zweier in Reihe geschalteter Induktivitäten mit einer Wechselspannung. Die Aufteilung der Wechselspannung auf die beiden Induktivitäten erfolgt in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal eines Membran Diffcrenzdruekmessers als mechanischer Meßwertgeber, das ein Maß für die zu messende mechanische Einangsgrölk ist. Parallel zu der Reihenschaltung der beiden Induktivitäten liegt die Reihenschaltung einer ersten Diode, eines ersten daß Strom über die beiden Widerstände fließen kann. Parallel zu den beiden Widerständen liegt die Reihenschaltung zweier Kondensatoren, deren gemeinsamer Schallungspunkt mit dem gemeinsamen Schaltungspunkt der beiden Induktivitäten verbunden ist. Das Ausgangssignal des Meßumformers ist die Poteniialdifferenz zwischen dem Verbindungspunkt der beiden Induktivitäten und dem Abgriff des Spannungsteilers. Unter der Voraussetzung, daß die beiden Widerslände

   ίο gleich groß gewählt sind, ist die Ausgangsspannung des Meßumformers Null, wenn die von dem Ausgangssignal des Meßwertgebers abhängige Aufteilung der Wechselspannung auf die beiden Induktivitäten gleich ist.

   Aufgrund der Temperaturabhängigkeit der mechani-

   sehen Übertragungsglieder des jeweils verwendeten mechanischen Meßwertgebers ist die Ausgangsspannung des Meßumformers sowohl von dem mechanischen Eingangssignal des Meßwertgebers (also der zu messenden Größe) als auch von der Umgebungstemperatur, die sich hier als Störgröße auswirkt, abhängig. Diese Temperaturabhängigkeit führt zu einem Nullpunktfehler des mechanisch-elektrischen Meßumformers.

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Meßumformer der eingangs beschriebenen An den durch die Tcriiperaturabhängigkcit der mechanischen Übertragungsglieder des Meßwertgebers verursachten Fehler aul einfache Weise zu beseitigen.

   Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,

   jo daß zusätzlich zu der Gleichrichtersehaluing zwischen den ersten und den zweiten Widerstand des Spannungsteilers eine in Richtung des über diese beiden Widerstände fließenden Stromes gepolte Diode geschaltet ist, parallel zu dieser Diode die Reihenschaltung eines dritten und eines vierten ohmschen Widerslandes als Spannungsteiler für die über der Diode abfallende Spannung geschaltet ist.

   Anhand der Zeichnungen werden im folgenden zwei Ausführungsbeispiele des Meßumformers gemäß der Erfindung erläutert, die einen Druck ρ in eine elektrische Gleichspannung U,\ umformen und die Temperaturabhängigkeit der mechanischen Übertragungsglieder des Meßwertgebers kompensieren. Es zeigt

   F i g. 1 das Schaltbild eines ersten Meßumformers, bei dem die in Reihe geschalteten Induktivitäten direkt von der Ausgangsspannung des Oszillators beaufschlagt werden, und

   F i g. 2 das Schaltbild eines zweiten Meßumformers, bei dem als in Reihe geschaltete Induktivitäten die Sekundärwicklungen eines Differentialtransformators dienen und die Primärwicklung des Differentialtransformators mit den Ausgangsklemmen des Oszillators verbunden ist.

   Der elektrische Schaltungstei! des Meßumformers in Fig. 1 wird von einem Oszillator 1 von einer Wechselspannung gespeist. An die Ausgangsklemmen 2 und 3 des Oszillators 1 ist die Reihenschaltung zweier Induktivitäten 4 und 5, deren Kopplung über einen Kern 6 erfolgt, angeschlossen. Parallel zu der Reihenschaltung der Induktivitäten 4 und 5 liegt die Reihenschaltung einer Diode 7, eines Widerstandes 8, einer Diode 9, eines weiteren Widerstandes 10 und einer weiteren Diode 11. Parallel zu der Diode 9 liegt ein aus zwei

   '■s Teilwidersländen 12' und 12" gebildeter einstellbarer Spannungsteiler, dessen Abgriff die eine Ausgangsklem

   stund es, eines /weiten W icle rs I ancles und einer ms !3 des Meßumformers bÜuet PLirüÜe! zu der

   zweiten Diode. Die beiden Dioden sind so geschaltet. Reihenschaltung des Widerslandes 8, der Diode 9 und