DE2439809C2 - Schaltungsanordnung zur Messung einer physikalischen Größe - Google Patents
Schaltungsanordnung zur Messung einer physikalischen GrößeInfo
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- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
- G01L9/02—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of variations in ohmic resistance, e.g. of potentiometers, electric circuits therefor, e.g. bridges, amplifiers or signal conditioning
- G01L9/025—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of variations in ohmic resistance, e.g. of potentiometers, electric circuits therefor, e.g. bridges, amplifiers or signal conditioning with temperature compensating means
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung
zur Messung einer physikalischen Größe mit einem der Umsetzung der physikalischen Größe in eine
EMK dienenden Wandler mit einem temperaturabhängigen Innenwiderstand und mit eu.cr Korrekturschaltung
zur Kompensation des Einflusses der Temperatur auf die vom Wandler erzeugte EMK.
Eine derartige Schaltungsanordnung ist z. B. aus der DE-OS 20 00 949 bekannt. Sie dient zum Messen des
Druckes eines Gases.
Zum Messen physikalischer Größen werden Meßaufnehmer verwendet, die meist diese Größe in eine elektrische
Größe, wie Spannung oder Strom, umwandeln. Bestimmte Aufnehmer erzeugen eine EMK, die eine
Funktion der zu messenden physikalischen Größe ist. Auf diese Weise erzeugt ein Thermoelement eine Thermo-EMK,
die eine Funktion eines Temperaturunterschiedes ist, erzeugt eine pH-Elektrode eine EMK, die
von dem Säuregrad einer Flüssigkeit abhängig ist, erzeugt ein piezoelektrisches Element eine EMK, die von
einem mechanischen Druck abhängig ist, und erzeugt ein optoelektrisches Element, wie eine Selenzelle, eine
EMK1 die eine Funktion der aufgefangenen Lichtintensität
ist. Es stellt sich aber heraus, daß die Umwandlung einer physikalischen Größe in eine EMK meist von der
Temperatur abhängig ist, die das Meßelement aufweist. Dies kann z. B. auf ein physikalisches Gesetz zurückzuführen
sein, das auf die Umwandlung anwendbar ist. So ist die EMK eines Feststoff-Elektrolyten, wie Zirkonoxid.
der Absoluttemperatur Tin Kelvin und dem Logarithmus des Verhältnisses der Partialdrücke eines bestimmten
Gases, wie Sauerstoff, in zwei voneinander getrennten Räumen nach dem Nernstschen Gesetz proportional.
Um diese Abhängigkeit von Tzu eliminieren, wurden bereits Maßnahmen vorgeschlagen.
In der ο. g. DE-OS 20 00 949 wird vorgeschlagen, die
Messung der Partialdrücke mit Hilfe des elektrischen
Stromes durchzuführen, der infolge der erzeugten EMK
an den Elektroden der aus einem Feststoff-Elektrolyten hergestellten Trennwand ein Widerstandselement
durchfließt, dessen Widerstaitdswert der Absoluttemperatur
proportional ist, und das sich in demselben Raum wie die Trennwand befindet. Dieses Widerstandselement
kann ein Metallwiderstand mit positivem Temperaturkoeffizienten (PTC), ein Halbleiter oder ein Widerstand
mit negativem Temperaturkoeffizienten (NTC) sein. Auch ist es möglich, einen Teil der Trennwand
selber zu diesem Zweck zu verwenden.
Es ist dabei ungünstig, daß neben den beiden herausgeführten Drähten der Meßzelle für die EMK ein oder
zwei zusätzliche Drähte für den Widerstand benötigt werden und daß Temperaturunterschiede zwischen dem
Widerstand und dem Meßelement auftreten können. Diese Mangel zu beseitigen, ist Aufgabe der vorliegenden
Erfindung.
Die Erfindung basiert auf dem Gedanken, daß dssseibe
Material, das die EMK erzeugt, auch imstande ist, eine Temperaturinformation mittels des Widerstandes,
den dieses Material an der betreffenden Stelle aufweisen wird, zu liefern. Dieselben Drähte, die die EMK
liefern, können nun auch für die Widerstandsmessung verwendet werden.
Nach der Erfindung werden gleichzeitig die EMK und der betreffende Innenwiderstand gemessen, wobei dieser
Innenwiderstand mit Hilfe einer Wechselstrominjektion gemessen wird, die am Aufnehmerelement eine
Wechselspannung erzeugt, die eine Temperaturinformation enthält
Zur Lösung der genannten Aufgabe werden erfindungsgemäß zwei Wege vorgeschlagen.
Der erste besteht darin, daß die Korrekturschaltung folgende Einrichtungen aufweist:
1. ein den Wandler enthaltendes Spannungsteilernetzwerk,
2. eine das Spannungsteilernetzwerk speisende Wechselspannungsquelle,
3. einen an einen Ausgang des Spannungsteilernetzwerkes angeschlossenen Tiefpaß,
4. einen ebenfalls an einen Ausgang des Spannungsteilernetzwerkes
angeschlossenen Amplitudendetektor,
5. einen Kompensationsschaltkreis zur Temperaturkompensation der Ausgangssignals des Tiefpasses
mit Hilfe des Ausgangssignals des Amplitudendetektors.
Das Spannungsteilernetzwerk kann derart bemessen werden, daß dem Wandler oder einem geeigneten Teilpunkt
des Spannungsteilernetzwerkes eine Wechselspannung entnommen werden kann, deren Amplitude
als Funktion der Temperatur bereits einen gewünschten Verlauf aufweist. Über Gleichrichtung und weitere Behandlung
in einem Funktionsgenerator läßt sich eine Gleichspannung erhalten, die nahezu den gleichen Verlauf
als Funktion der Temperatur wie die EMK des Elementes aufweist, für das eine Korrektur erwünscht
ist. Indem in einer Teilerschaltung die beiden Spannungen durcheinander geteilt werden, können sich die zu
korrigierenden temperaturabhängigen Parameter ausgleichen. Es ist in gewissen Fällen einfacher, die inverse
Temperaturfunktion zu erzeugen und dann statt eines Teilers einen Vervielfacher zu verwenden. Der genannte
Funktionsgenerator kann ein Verstärker mit einstellbarem Vprstärkungsfaktor und einstellbaren Gegenspannungen
für das Kippen bzw. Verschieben der Übertragungskennlinie sein.
Ein zweiter erfindungsgemäßer Lösungsweg benutzt die Spannungsteilenden Eigenschaften des Netzwerkes
mit Wandler als Vervielfacher wie bei einem Potentiometer, wobei die Speisespannung des Potentiometers
multipliziert wird mit dem Teilungsverhältnis des Potentiometers. Zu diesem Zweck wird über den Tiefpaß die
EMK des Wandlers mit einer Zerhackerschaltung in eine Wechselspannung umgewandelt, die das Spannungsteilernetzwerk
speist. Durch dessen passende Bemessung in Zusammenarbeit mit dem Innenwiderstand
des Wandlers kann an einem geeigneten Teilpunkt eine Wechselspannung entnommen werden, deren Amplitude
der EMK des Wandlers proportional, aber für die Temperatur korrigiert ist. Diese Wechselspannung kann
als Ausgargsspannung der Aufnehmerschaltung dienen, kann aber auch gleichgerichtet w.vden, so daß eine
Gleichspannung die Ausgangsgröße d?r Aufnehmerschaltung ist.
Demzufolge besteht der zweite erfindungsgemäße Weg zur Lösung der Aufgabe dann, daß die Korrekturschaltung
folgende Einrichtungen aufweist.:
1. einen von der vom Wandler erzeugten EMK beaufschlagten
Tiefpaß,
2. eine an den Tiefpaß angeschlossene Zerhackerschaltung zur Umsetzung des Ausgangssignals des
Tiefpasses in eine Wechselspannung,
3. einen der Zerhackerschaltung nachgeordneten Wechselspannungsverstärker mit vorgegebenem
Verstärkungsfaktor,
4. ein den Wandler enthaltendes und vom Ausgang des Wechselspannungsverstärkers gespeistes
Spannungsteilernetzwerk, das einen Abgriff zur Entnahme einer der temperaturkompe;;-sierten
EMK entsprechenden Teilspannung aufweist.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Bei bestimmten Typen EMK erzeugender Elemente, wie Trennwände aus einem Feststoff. 4er lonenleitung
aufweist, werden die genannten Ausführiingsformcn der
Temperaturkorrekturschaltung sehr einfach, weil das Spannungsteilernetzwerk auf einen Reihenwiderstand
oder auf zwei Reihenwiderstände beschränkt werden kann. Es erweist sich dann als möglich, den Faktor T in
dem Nerstschen Gesetz für einen großen Temperaturbereich größtenteils zu eliminieren.
Die Erfindung wird nachstehend beispielsweise anhand eier Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 ein allgemeines Blockschaltbild derTemperaturkorrekturschaltung,
Fig.2 ein Ausführungsbeispiel mit einem EMK-Gleichspannungsteiler,
Fig.3 ein A^sführungsbeispiel mit einem EMK-Wechselspannungswandler
mit Potentiometer,
F i g. 4 das Schaubild eines Spannungsteilers, und
F i g. 4 das Schaubild eines Spannungsteilers, und
F i g. 5 und 6 Schaubilder von Spannungsteilern mit temperaturabhängigen Widerständen.
In F i g. 1 ist das Element, das als Funktion einer physikalischen
Größe ,*ine EMK erzeugt, mit C bezeichnet. Die Anschlußklemmen 1 und 2 sind an ein Spannungsteilernetzwerk
3 angeschlossen, das Eingangsklemmen 5 und 6 besitzt, an die eine Wechselspannungsquelle 4
angeschlossen ist. Diese Quelle liefert dem Netzwerk 3
eine Rechteck- oder Sinusspannung, wodurch ein entsprechender Sirom auch die Zelle C durchfließen wird
und an den Klemmen 1 und 2 wegen des Innenwiderstandes der Zelle C eine Wechselspannung auftreten
wird. Da sich dieser Widerstand mit der Temperatur von Cändert, werden Wechselströme und Wechselspannungen
mit Temperaturinformation moduliert.
Die Amplitude der Quelle 4 ist gegebenenfalls über einen Steuereingang 7 einstellbar. An nicht notwendigerweise
voneinander getrennten Ausgangsklemmen 8 und 9 des Netzwerks 3 kann über einen Tiefpaß 10. der
in seiner einfachsten Form einen Reihenwiderstand mit einem Parallelkondensator enthält, eine Gleichspannungsinformation,
und kann über eine Gleichrichlcrschaltung 11 mit Glättungsfilter eine Wechsclspannungsinformation
erhallen werden. An einer Leitung 12 kann also eine Gleichspannung erhalten werden, die der
erzeugten EMK des Elements Cgeraue proportional ist.
während an einer Leitung 13 eine Gleichspannung erhalten werden kann, die eine Temperaturinformalion in
bezug auf das Element Centhält. Die Spannung an der Leitung 12 kann nun in einem Block M derart verarbeitet
werden, wobei die Spannung an der Leitung 13 benutzt oder eine Steuerung über eine Leitung 14 an den
Eingang 7 der Quelle 4 gegeben wird, da eine Spannung am Ausgang 15 der Schaltung auftritt, die eine Funktion
der zu messenden physikalischen Größe ist, aber für eine temperaturabhängige Umwandlung im Element C
korrigiert ist.
F i g. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Element
Cdaseine EMK erzeugt, die als Faktor die Absoluttemperatur
T enthält. Der Inncnwidersiand von C entspricht der Formel
R,
?„ · exp A/kT.
Das Spannungsteilernetzwerk 3 kann zu einem Reihenwiderstand 3 vereinfacht werden, wodurch eine
Spannungsteilung der konstanten Amplitude der Wechselspannungsquelle 4 erhalten wird und eine Wechselspannung
dem Element Centnommen werden kann. Zu diesem Zweck ist die Klemme 2 von C mit der Klemme
6 und mit Erde und ist die Klemme 1 von C mit der Ausgangsklemme 8 verbunden, an die der Amplitudendetektor
11 angeschlossen ist. Letzterer ist aus einem Trennkondensator 16. einer Klemmdiode 17. einer Spitzengleichrichtdiode
18 und einem Glättungskondensator 19 aufgebaut. Die erhaltene Gleichspannung an der
Leitung 13 ist dem Teilverhältnis
RJR, + R1
proportional, wobei R, der Gleichung (1) entspricht und
Rt den Widerstandswen des Widerstandes 3 in Fig. 2
darstellt.
F i g. 4 zeigt die Spannungsteilung als Funktion von R1
in bezug auf den Wert von R± Wenn R, der Gleichung
(1) entspricht und die Spannungsteilung über der Temperatur T aufgetragen ist. wird das Diagramm nach
F i g. 5 erhalten.
Aus F i g. 5 ist deutlich ersichtlich, daß bei niedrigen
Temperaturen nach der Gleichung (1) R, derart groß ist, daß das Teilverhältnis nahezu gleich 1 ist; bei hohen
Temperaturen ist R1 derart klein geworden, daß das
Teilverhältnis nahezu gleich 0 ist. Zwischen diesen Temperaturbereichen liegt ein Teil, in dem bei einer Temperatur
7~i die Neigung der Kurve einen Höchstwert aufweist und es auf der Hand liegt, diesen Punkt, den Wendepunkt,
in die Nähe der Mitte eines gewünschten Temperaturarbeitsbereiches für eine TemperatuTkorrekturschaltung
zu legen. Es ist dann möglich, eine gerade Linie L\ durch diesen Punkt bei 7i zu ziehen, wobei die
Abweichungen des Teilverhältnisses in bezug auf diese gerade Linie möglichst gering sind.
Es läßt sich sagen, daß das Teilverhältnis in diesem Arbeitsbereich der Absoluttemperatur T nahezu proportional
ist. Unter Bezugnahme auf Fig. 2 kann bei passender Bemessung des Widerstandes 3 mit dem
Wert Ri, indem der zweite Temperaturdifferentialquotient
der Gleichung (2) mit eingesetzter Gleichung (1) gleich 0 gesetzt wird, die Temperatur 71 in F i g. 5 in dem
gewünschten Arbeitsbereich eingestellt werden. Die
I1S Kurve nach Fig. 5, von der die Linie L\ eine Annäherung
ist, stellt dann zugleich den Wert V\ t der Spannung
an der Leitung 13 in F i g. 2 dar. Indem diese Spannung citicr VtTsiäikei schaltung zugeführt wird, deren Ycrstärkungskcnnlinie
einstellbar ist, kann eine Spannung abgeleitet werden, die der Temperatur Γ gerade proportional
ist. In Fig. 5 ist dies mit der Inversion der
Linie Li zu der Linie L? und der Verschiebung der letzteren
Linie zu der Linie Li angegeben.
In Fig. 2 wird zu diesem Zweck ein Operationsverstärker
20 mit invertierendem Eingang 21, nichtinvertiercndcm Eingang 22 und Ausgang 23 verwendet. Die
Versiäf.-.iingsschaltung weist einen Verstärkungsfaktor
auf. der durch den Widerstand 24 vom Ausgang 23 zu Eingang 21 und durch den Widerstand 25 vom Eingang
ju 21 zu der Leitung i.3 bestimmt wird. Der Eingang 22 ist
über einen Widerstand 26 mit einer einstellbaren Bezugsspannung verbunden, die die obengenannte Verschiebung
bewirkt und die mittels eines Potentiometers 27 von einer Spannungsquelle £rc.rabgeleitet wird.
!n Fig.2 ist eine Teilerschaltung 28 dargestellt, von
der ein Eingang 29 mit der Leitung 12 verbunden ist. an der die den Faktor T enthaltende EMK vorhanden ist.
Ein zweiter Eingang 30 ist mit dem Ausgang 23 der Verstärkerschaltung verbunden und empfängt eine
Spannung, die ebenfalls einen Faktor Γ enthält. Da die Teilerschaltung 28 diese beiden Spannungen durcheinander
teilt, wobei die EMK der Zähler und die Spannung am Ausgang 23 der Nenner ist, läßt sich am Ausgang
15 der Teilerschaltung 28 eine Spannung erhalten,
•ts die nur von der zu messenden physikalischen Größe
abhängt und für einen Temperaturfaktor T korrigiert ist. Der Ausgang 15 ist zugleich der Ausgang der Temperaturkorreklurschaltung.
Die Teilerschaltung kann ein Vervielfacher mit Stromquellenumwundlern und
so Diodenschaltungen sein und ist in integrierter Form erhältlich,
wobei neben der Vervielfachung von Strömen durch passende Wahl der Eingänge auch eine Teilung
von Strömen eingestellt werden kann. Der Tiefpaß 10 besteht aus einem Reihenwiderstand 31 und einem Parallelkondensator
32 mit einer derartigen Zeitkonstante daß über dem Kondensator 32 eine vernachlässigbare
Wechselspannung auftritt.
In Fig. 3 wird über das Filter 10 mit Reihenwiderstand
31 und Parallelkondensator 32 die EMK des EIements C in eine Rechteckspannung mit Hilfe einer Un
terbrechcrschaltung umgewandelt, die aus einem Rei
henschaiter 33 und einem Parailelschalter 34 aufgebau
ist. Die Schaltfrequenz wird durch den Multivibratoi
M. V. bcstirnmi, der z. B. Steuerimpulse von 5 kHz üe
fen, wodurch die Gleichspannung am Eingang 35 dei Unterbrecherschaltung am Ausgang 36 als Rechteck
spannung erscheint. Eine Wechselspannungsverstärker schaltung, die aus einem Verstärker 37, Gegenkopp
7 8
hingswidersländcii 38, 39 und einem Trcnnkomlcnsalor lor des l'ransistDrs 45 und der Basis des Transistors 47
40 besteht, verstärkt die Rechteckspannung am Aus- ist eine Gegenkopplung in Form eines Transistors 52
gang 36. Der Verstärkerausgang 4t ist an das Span- angebracht, dessen Basis mit dem genannten Kollektor,
nungsteilernetzwerk 3 angeschlossen; so daß die Vor- dessen F.mittor mit einer positiven Spannung und dessen
slärkerschaluing als Wcchsclspanniingsspeiscc|iiollo für
> Kollektor über einen Widerstand 49 mit der Basis dos dieses Netzwerk dient. Das Spannuugsieilernei/werk 3 Transistors 47 verbunden ist. /wischen der Basis des
ist aus einem einerseits mit dem Ausgang 41 und ande- Transistors 47 und der Masse der Schaltung sind ein
rerscits mit einer Ausgangsklemme 9 verbundenen Wi- I:.ntladungswiderstand 50 und ein Gliittungskondensaderstand
42 und einem ebenfalls mit der Klemme 9 und tor 51 angeordnet. Die ganze Schaltung wirkt derart,
mit einem Trennkondensator 44 verbundenen Wider- io daß die Spil/cnumplitude der Wechselspannung an der
stand 43 aufgebaut, welcher Kondensator mit der Klein- Klemme 9 gleich der Gleichspannung ist, die über dem
me 1 des Elements Cverbunden ist. Die Bemessung der Kondensator 51 meßbar ist und also über die Klemme
Widerstände 42 und 43 in bezug auf den temperaturab- 15 entnommen werden kann.
hängigen Innenwiderstand R1 des Elements C ist derar- Beispielsweise sei erwähnt, daß, falls das Element C
tig, daß die Spannung an der Klemme 9 durch Span- 15 eine Trennwand aus Zirkonoxid zum Messen des Vcrnungsteilung
der Spannung am Ausgang 41 cine ge- hälinisscs von Partialsauerstoffdrücken in dem Bereich
wünschte Temperaturabhängigkeit aufweist. Wenn R,>
von 450" C bis 850" C ist. der Temperatureinfluß um min-
und Rn die Werte der Widerstände 42 und 43 darstellen, destens einen Faktor 7 in bezug auf die Temperaturabgilt
für die Spannungsteilung das Verhältnis: hängigkcit kleiner geworden ist, als sie durch den Fak-
20 lor T in der EMK herbeigeführt wurde. Der Wider-
ft» +Rj (3) stands wert Ri2 ist dabei gleich 0,35 · R1 bei etwa 620°C
Aa3 + A;, + R42 und der Widerstandswert fttι ist nahezu gleich 0,66 · /?,.
In Abhängigkeit von den Temperaturgrenzen, die den
oder Arbeitsbereich definieren, und von dem zulässigen Tem-
■ 25 pcratureinfluß können Werte von/?42 zwischen dem 0,3-
und dem O.öfachen des Wertes /?, bei einer Temperatur
] + **2 (4) in der Nähe der Mitte des Arbeitsbereiches gefunden
Rti +Ri werden, in dem auch der Wendepunkt liegt, der in den
F i g. 5 und 6 mit 71 bezeichnet ist. Der Wert des WiderWenn /?, der Gleichung (1) entspricht, ist der Wert des jo Standes 43 liegt dabei zwischen dem 0,6- und dem 0,8fa-Nenners
des Teilers (4) in F i g. 6 über der Temperatur T chen des obengenannten Innenwiderstandes /?,.
aufgetragen. Wie in F i g. 5 läßt sich aus der Kurve der
F i g. 6 schließen, daß bei einer Temperatur 7, ein Wen- Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
depunkt in der Kurve auftreten wird. Falls das Element
Ceine EMK liefert, die bei der Umwandlung der physi- 35
kaiischen Größe einen Faktor T enthält, wird es erwünscht sein, die Spannungsteiiung nach (4) mit einem
Faktor 1/Tzu versehen, so daß der Klemme 9 in F i g. 3
eine Wechselspannung entnommen werden kann, die
nur zu der physikalischen Größe in Beziehung steht und 40
in der sich der Faktor Tder Umwandlung in dem Zähler
und der Faktor 7"der Spannungsteilung in dem Nenner
ausgleichen. Wie in F i g. 6 dargestellt ist, soll der Spannungsteiler mit den Widerständen 42 und 43 in F i g. 3
derart gewählt werden, daß eine möglichst genaue An- 4">
näherung an die Linie L4 erhalten wird.
kaiischen Größe einen Faktor T enthält, wird es erwünscht sein, die Spannungsteiiung nach (4) mit einem
Faktor 1/Tzu versehen, so daß der Klemme 9 in F i g. 3
eine Wechselspannung entnommen werden kann, die
nur zu der physikalischen Größe in Beziehung steht und 40
in der sich der Faktor Tder Umwandlung in dem Zähler
und der Faktor 7"der Spannungsteilung in dem Nenner
ausgleichen. Wie in F i g. 6 dargestellt ist, soll der Spannungsteiler mit den Widerständen 42 und 43 in F i g. 3
derart gewählt werden, daß eine möglichst genaue An- 4">
näherung an die Linie L4 erhalten wird.
Aus einer arithmetischen Bearbeitung der Teilung
nach (4) mit der Gleichung (I) ergibt sich, daß /?ji im
wesentlichen den Wendepunkt bei der Temperatur 7Ί in
F i g. 6 bestimmt und daß der Wert Rm im wesentlichen w
die Schnittpunkte der Kurve mit der Linie L4 bei den
Temperaturen T3 und Tt bestimmt, so daß damit der
effektive Arbeitsbereich der Temperaturkorrekturschaltung eingestellt werden kann.
nach (4) mit der Gleichung (I) ergibt sich, daß /?ji im
wesentlichen den Wendepunkt bei der Temperatur 7Ί in
F i g. 6 bestimmt und daß der Wert Rm im wesentlichen w
die Schnittpunkte der Kurve mit der Linie L4 bei den
Temperaturen T3 und Tt bestimmt, so daß damit der
effektive Arbeitsbereich der Temperaturkorrekturschaltung eingestellt werden kann.
In F i g. 3 wird die erhaltene Wechselspannung an der y,
Klemme 9 mit der Gleichrichtschaltung 11 gleichgerichtet. Erwünschtenfalls kann diese Spannung an der
Klemme 9 auch zur weiteren Meßwertbearbeitung verwendet werden.
Klemme 9 mit der Gleichrichtschaltung 11 gleichgerichtet. Erwünschtenfalls kann diese Spannung an der
Klemme 9 auch zur weiteren Meßwertbearbeitung verwendet werden.
Die Schaltung 11 nach Fig.3 besteht aus einem Dif- t>o
ferenzverstärker vom emittergekoppelten Gegentaktstufen-Typ mit einem einen Kollektorwiderstand 46 aufweisenden Transistor 45 und mit einem Transistor 47.
wobei die Emitter dieser Transistoren miteinander und
über einen Widerstand 48 mit einer negativen Spannung 65
verbunden sind. Die Basis des Transistors 45 ist mit der
Klemme 9 und die Basis des Transistors 47 ist mit der
Ausgangsklemme 15 verbunden. Zwischen dem Kollek-
ferenzverstärker vom emittergekoppelten Gegentaktstufen-Typ mit einem einen Kollektorwiderstand 46 aufweisenden Transistor 45 und mit einem Transistor 47.
wobei die Emitter dieser Transistoren miteinander und
über einen Widerstand 48 mit einer negativen Spannung 65
verbunden sind. Die Basis des Transistors 45 ist mit der
Klemme 9 und die Basis des Transistors 47 ist mit der
Ausgangsklemme 15 verbunden. Zwischen dem Kollek-
Claims (5)
1. Schaltungsanordnung zur Messung einer physikalischen Größe mit
a) einem der Umsetzung der physikalischen Größe in eine EMK dienenden Wandler mit einem
temperaturabhängigen Innenwiderstand,
b) einer Korrekturschaltung zur Kompensation des Einflusses der Temperatur auf die vom
Wandler erzeugte EMK,
dadurch gekennzeichnet, daß
c) die Korrekturschaltung folgende Einrichtungen aufweist:
1. ein den Wandler (C) enthaltendes Span- [5
nungsteilernetzwerk (3),
2. eine das Spannungsteilernetzwerk (3) speisende Wechselspannungsquelle (4),
3. einen an einen Ausgang (8) des Spannungsteilernetzwerkes (3) angeschlossenen Tiefpaß
(10),
4. einen ebenfalls an einen Ausgang (9) des Spannungsteilernetzwerkes (3) angeschlossenen
Amplitudendetektor (11),
5. einen Kompensationsschaltkreis (M) zur Temperaturkompensation des Ausgangssignals
des Tiefpasses (10) mit Hilfe des Ausgangssignals des Amplitudendetektors (11).
2. Schaltungsanordnung zur Messung einer physikalischen G. öße mit
a) einem der Umsetzung d*r physikalischen Größe
in eine EMK dienenden Wandler mit einem temperaturabhängigen lnr-'nwiderstand,
b) einer Korrekturschaltung zur Kompensation des Einflusses der Temperatur auf die vom J5
Wandler erzeugte EMK,
dadurch gekennzeichnet, daß
c) die Korrekturschaltung folgende Einrichtungen aufweist:
1. einen von der vom Wandler (C) erzeugten EMK beaufschlagten Tiefpaß (10).
2. eine an den Tiefpaß (10) angeschlossene Zerhackerschaltung (33 bis 36, MV) zur
Umsetzung des Ausgangssignals des Tiefpasses (10) in eine Wechselspannung,
3. einen der Zerhackerschaltung (33 bis 36, MV) nachgeordneten Wechselspannungsverstärker
(37) mit vorgegebenem Verstärkungsfaktor,
4. ein den Wandler (C) enthaltendes und vom Ausgang (41) des Wechselspannungsverstärkers
(37) gespeistes Spannungsteilernetzwerk (3), das einen Abgriff (9) zur Entnahme einer der temperaturkompensierten
EMK entsprechenden Teilspannung aufweist.
3. Schaltungsanordnung zur Messung einer physikalischen Größe nach Anspruch 1, für einen Wandler,
der aus einem Feststoff-Elektrolyten besteht und eine EMK liefert, die der Absoluttemperatur Tin ° K
proportional ist, wobei der Innenwiderstand dieses Wandlers der Formel R, = R„ ■ exp A/kT entspricht,
wobei Ri und Rn Widerstandswerte sind, A
eine Konstante ist und k die Boltzmannkonstante darstellt, dadurch gekennzeichnet, daß das Span- b5
nungsteilernetzwerk (3) ein Widerstand ist, der mit der Wechselspannungsquelle (4) und dem Wandler
(C) in Reihe angeordnet ist und dessen Wert zwischen dem 0,6- und dem 0,81'achen des Wertes des
Innenwiderstandes bei einer in der Nähe der Mitte des Arbeitsbereiches liegenden Temperatur liegt,
während weiter die Ausgangsklemmen (8, Erde) des Netzwerkes (3) zugleich die Ausgangsklemmen (1,2)
des Wandlers (C) bilden.
4. Schaltungsanordnung zur Messung «iner physikalischen
Größe nach Anspruch 2 für einen Wandler, der aus einem Feststoff-Elektrolyten besteht und
eine EMK liefert, die der Absoluttemperatur Tin ° K proportional ist, wobei der Innenwiderstand dieses
Wandlers der Formel R1= R0- exp A/kT entspricht,
Ri und R0 Widerstandswerte sind, A eine
Konstante ist und k die Boltzmannkonstante darstellt, dadurch gekennzeichnet, daß das Spanr.ungsteilernetzwerk
(3) eine Reihenanordnung eines ersten (42) und eines zweiten (43) Widerstandes enthält,
von denen der erste Widerstand (42) mit dem Wechselspannungsverstärker (37) verbunden ist und
einen Wert zwischen dem 03- und dem O.öfaehen des
Wertes des Innenwiderstandes bei einer in der Nähe der Mitte des Arbeitsbereiches liegenden Temperatur
aufweist, während der zweite Widerstand (43) mit dem Wandler (C) verbunden ist, wobei dieser
zweite Widerstand (43) einen Wer* zwischen dem 0,6- und dem 0,8i"achen des oben genannten Wertes
des Innenwiderstandes aufweist, und wobei der genannte Abgriff (9) den Verbindungspunkt des ersten
(42) und des zweiten (43) Widerstandes darstellt.
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