DE2452529C3

DE2452529C3 - Einrichtung zum unabhängigen Einstellen des Anfangs- und Endwertes eines elektrischen Meßbereiches mit einer Brückenschaltung

Info

Publication number: DE2452529C3
Application number: DE2452529A
Authority: DE
Inventors: Manfred Ing.(Grad.). 5650 Solingen Metzger
Original assignee: Satchwell-Birka Regelungstechnik 5630 Remscheid GmbH
Current assignee: Vaillant GmbH
Priority date: 1974-11-06
Filing date: 1974-11-06
Publication date: 1979-12-13
Also published as: ATA966576A; GB1487670A; DE2452529A1; ATA446775A; DE2452529B2; AT366824B; CH591086A5; AT354555B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs.

Es sind Einrichtungen bekannt, bei denen der Anfangs- und Endwen eines Meßbereiches durch zwei Potentiometer eingestellt werden können (DE-OS 03 343). Als Ausgangssignal dieser Meßbrücke ergibt sich die Spannung über einen Widerstand als Funktion der Außentemperatur. Diese Kennlinie wird als Ladekennlinie bezeichnet.

Hierbei wird eine Brückenschaltung verwendet, bei welcher in dem einen Brückenast ein von der Außentemperatur beeinflußter Widerstand und in dem anderen Brückenast ein Potentiometer und ein fremd beheizter temperaturabhängiger Widersland angeordnet sind. Der Grad der Frcmdbehci/ung und damit die Steilheil der l.iiciekennliine kann durch ein /.weites, nicht der Drücke zugehöriges Potentiometer eingeteilt werden. Mit dem ßnickcnpotctitiorneler wird ''ine f'anilk !verschiebung in Richtung 'lcr Abs/r ,>■ Jer Ladekennlinie vorgenommen. Wird die Ladekennlinie parallel verschoben, um eine Anpassung der Aufladung an die Bedürfnisse des Benutzers zu erreichen, muß auch die Steilheit der Kennlinie neu eingestellt werden,
Eine voneinander unabhängige Verschiebung der Abszissenwerte der Kennlinienendpunkte läßt sich mit dieser Schaltungsanordnung nicht erreichen, was in der Praxis zu häufigen Fehleinstellungen führt
Weiterhin ist für Heizungsanlagen ein Heizungsregler

ίο bekannt bei dem die Verstellung der Ordinatenwerte der Kennlinienendpunkte der Arbeitskennlinie unabhängig erfolgen kann (DE-AS 14 54 443).

Hierbei sind die beiden Einstellpotentiometer über ein Getriebe miteinander verbunden. Diese Anordnung

■S ist sehr aufwendig und auch störanfällig, da das Getriebe i"<utschkupplungen aufweist

Es ist weiterhin ein Laderegler für Nachtstromspeicherheizgeräte mit einer Brückenschaltung bekanntgeworden (Siemens-Zeitschrift 42 [1968], Heft 12, Seite 989—993), die dem Oberbegriff des Hauptanspruchs entspricht Hierbei ist die Brückenspeisespannung konstant

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der es möglich ist, ein Signal eines Meßwertaufnehmers mittels einer elektronischen Einrichtung mit zwei Einstellgliedern so zu verändern, d. tu abschwächen oder verstärken, dali sich das Ausgangssignal immer zwischen denselben Werten ändert Hierbei dürfen sich die beiden Einstellungen nicht gegenseitig beeinflussen, d. h., eine Verstellung des Kennlinienanfangspunktes bzw. -endpunktes darf keinen Einfluß auf den Kennlinienendpunkt bzw. -anfangspunkt haben.

Da die Erfindung bevorzugt in Aufladereglern für Nachtstromspeicherheizungen Verwendung finden soll, kann der Meßwertaufnehmer als temperaturabhängiger Widerstand eines Witterungsfühlers ausgebildet sein, der in eine Brückenschaltung eingeschaltet ist. Somit besteht die spezielle Aufgabe darin, die Differenzspannung zwischen den Abgriffen zwe»er Potentiometer, deren Serienschaltung in den anderen Brückenzweig aufgenommen ist, konstant zu halten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Kennzeichen des ersten Patentanspruchs aufgezeigten Mitteingelöst.

Diese Einrichtung bietet den Vorteil, daß der Benutzer ohne Schwierigkeiten die Ladekennlinie einstellen kann, die seinen Bedürfnissen entspricht. Ein langwieriges Probieren und Verstellen der Parameter entfällt. Auch wird vom Benutzer keine große Sachkenntnis verlangt, da Fehlcinstellungen fast völlig ausgeschlossen sind. Außerdem ist die Möglichkeit gegeben, auf einfache Weise dem Einstellenden die Lage der Ladekennlinie in einem cartesischen Koordinatensystern sichtbar zu machen.

Wird bei der Einstellung der Ladekennlinie ein Abszissenendpunkt verstellt, so bleib! der entgegengesetzte Punkt auf einer Parallelen zur Abszisse, der einmal als günstig ermittelt worden ist, erhalten. Die Ladckennlinie ändert dabei jeweils nur ihre Steilheit. Die Erfindung läßt sich auch mit Vorteil zur Steuerung von Warmwasserheizung.sanla'gen verwenden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sieh aus der Beschreibung, den f -'ig. 1 und 2 und

6s den Untcransprücheii. F.s /eigen

I· i g. I eine elektronische Ausgestaltung mit zwei [Ί11Μ dipol ent inme'ern.

Γ ι g. 2 ein Kennliiiienlclil mn den !..,.dekcnnlinien als

t Parameter.

:■.; Gleiche Bezugszeichen bedeuten jeweils die gleichen

|; Einzelheiten.

P In Fig. 1 weist ein Brückenzweig 1 einer Meßbrücke

ίξ· 2 eine Reihenschaltung eines temperaturabhängigen

ψ Widerstandes 3 und eines Festwiderstandes 4 auf.

■> Zwischen den beiden Widerständen 3 und 4 ist am Punkt

|J 5 ein Eingang eines Operationsverstärkers 6 angeln schlossen. Dieser Operationsverstärker 6 wirkt auf

ji^: einen Transistor 7, dessen Kollektor 8 über einen

k- Widerstand 9 mit einer Spannungsquelle 10 verbunden

!? ist und dessen Emitter 11 einerseits über eine

h Rückkoppelleitung 12 einen invertierenden Eingang 13

[;.. des Operationsverstärkers 6 und über einen Widerstand

E 14 einen Ausgang 15 und einen invertierenden Eingang

i: 16 eines Operationsverstärkers 17 bestromt. Ein zweiter

$ Brückenzweig 18 besteht aus einer Reihenschaltung

£■: eines Widerstandes 19 mit einem Potentiometer 20,

K einem Widerstand 21, einem weiteren Potentiometer 22

: und einem weiteren Widerstand 23.

Die Widerstände 19 und 3 sind mit einer Spannungsf queue 24, welche ein Bezugspotentiai aufweist, verbunden, während die Widerstände 4 und 23 ober eine Leitung 25 mit einem Ausgang 26 eines Operationsverstärkers 27 korrespondieren.

Eine Konstantstromquelle 28, bestehend aus einem : Transistor 29, dessen Emitter 30 über einen Widerstand

31 mit einer negativen Spannungsquelle 32 und dessen Basis 33 mit einem Spannungsteiler, gebildet aus den Widerständen 34 und 35, verbunden ist, bestromt über eine Leitung 36 einen nicht invertierenden Eingang 37 des Operationsverstärkers 27 und über einen Widerstand 38 einen Schleifer 39 des Potentiometers 20.

Ein invertierender Eingang 40 des Operationsverstärkers 27 ist über einen Widerstand 41 mit einem Schleifer 42 des Potentiometers 22 und mit einem nicht invertierenden Eingang 43 des Operationsverstärkers 17 verbunden.

Zum temperaturabhängigen Widerstand 3 kann ein Widerstand 44 parallelgeschaltet werden, um eine bessere Linearität der Ladekennlinie zu erhalten. Ein Widerstand 45, der parallel zum Potentiometer 20 geschaltet ist, dient der Anpassung des Verstellbereichs des Potentiometers 20.

Im Diagramm der Fig. 2 ist ein cartesisches Koordinatensystem dargestellt, auf dessen Abszisse die Außentemperatur ft in °C und auf dessen Ordinate der Strom /durch den Widerstand 9 aufgetragen sind. Die Kurven 50 und 58 repräsentieren die jeweilige Abhängigkeit des Stromes /von der Außentemperatur # bei verschiedenen Ptitentiometereinstellungen der Potentiometer 20 und 22 und damit Ladekennlinicn für eine Nachtjtromspeicherheizung.

Wird das Potentiometer 22 verstellt, so wandert, abhängig von der Drehrichtung, ein Abszissenpunkt 59 in Richtung des ADszissenpunktes 60. Wird der Schleifer 42 des Potentiometers 22 bis zum Anschlag verstellt, so wandert der Abszissenpunkt 60 zum Abszissenpunkt 61. Der Geradenendpunkt 62 der Geraden 56, der auf einer Parallelen zur Abszisse liegt, bleibt dabei erhalten. Es verändert sich also nur die Steigung der Geraden 50. 53 und 56.

Wird der Schleifer 39 des Potentiometers 20 verstellt, so wandert der Geradenendpunkt 62 auf einer Parallelen zur Abszisse über einen Gcradeneridpunk' 63 /um Geradencndp'inkt 64. Der mittels des Po'eniiome ters 22 eingestellte Abszissenpunkt 61 bleibt diiHei erhalten. Werden die beiden Schleifer 39 und 42 gleichzeitig verstellt, so läßt sich eine Paralfelverschiebung der Ladekennlinie erreichen.

Der temperaturabhängige Widerstand 3 wird an einer nicht dargestellten Hauswand angebracht und fühlt die Außentemperatur. Bei hoher Außentemperatur soll der Strom /, welcher durch den Widerstand 9 fließt, groß und bei niedriger Außentemperatur klein bzw. Null sein.

Die Operationsverstärker 6 und 17 sind in die Diagonale der Meßbrücke 2 eingeschaltet, wobei der Operationsverstärker 6 mit dem Transistor 7 und dem Emitter-Widerstand 14 eine Stromquelle und der Operationsverstärker 17 einen nicht invertierenden Verstärker mit dem Verstärkungsfaktor 1 bilden. Wird die Spannung am Punkt 5 verändert, d. h„ verändert der temperaturabhängige Widerstand 3 seinen Wert, so wird der Strom / verkleinert oder vergrößert, je nachdem, ob die Außentemperatur fällt oder steigt.

Zwischen den Eingängen 37 und 4'J des Operationsverstärkers 27 herrscht, da es sich bei dem Operationsverstärker 27 um einen Differenzverstärker handelt, nahezu 0-V-Spannung. Am Wider *.:nd 38 herrscht, bedingt durch den Konstantstem der Konstantstromquelle 28, ein konstanter Spannungsabfall. Wird der Schleifer 39 des Potentiometers 20 verstellt, so erscheint an den Eingängen 37 und 40 des Operationsverstärkers 27 ein Differenzsignal, so daß sieh die Brückenversorgungsspannung, d. h, die Spannung zwischen der Leitung 25 und der Spannungsquelle 24, am Ausgang 26 des Operationsverstärkers 27, so lange verändert, bis der Spannungsabfall zwischen den Schleifern 39 und 42 gleich dem Spannungsabfall über dem Widerstand 38 ist. Eine Veränderung der Schleiferverstellung des Schieifers 39 des Potentiometers 20 hat also eine Änderung der Brückenversorgungsspannung zur Folge und damit auch eine Veränderung der Brückendiagonalspannung. Wird die Brückendiagonalspannung verändert, so verstellt sich damit auch der Strom / durch den Widerstand 9, bedingt durch die Stromquelle 6,7 und 14 und den Operationsverstärker 17.

Wird der Schleifer 42 des Potentiometers 22 verstellt, so ändern sich die Eingangsspannung am Eingang 43 des Operationsverstärkers 17 und die Eingangsspannung am Eingang 40 des Operationsverstärkers 27. Gleichzeitig werden die Brückendiagonalspannung und die Spannung am Ausgang 15 des Operationsverstärkers 17 variiert, was wiederum einen Einfluß aui die Stärke des Stromes /hat.

Ist bei einer Außentemperatur von — 25°C die Brückendiagonalspannung gleich 0 V, so ist auch der Strom durch den Widerstand 9 gleich 0 mA. Steigt die Außentemperatur, so sinkt der Widerstandswert des temperaturabhängigen Widerstandes 3, so steigen auch die Spannung über dem Widerstand 4 und die Brückendiagonalspannung, was zur Folge hat, daß auch der Strom /durch den Widerstand 9 steigt. Es ergibt sich z. B. eine Kennlinie 50 gemäß F i g. 2, welche am Punkt 62 endet. Soll nun der Strom /bei einer Außentemperatur von - 15⁰C = O mA sein, so muß die Spannung am Ausgang des Operationsverstärkers 17 so hoch sein, daß erst nach einem A .isteigen der Außentemperatur über — 15°C die Brückendiagonalspannung einen Stromfluß / durch den Widerstand 9 erlaubt.

Die Sparring am Eingang 43 des Operationsverstärker', 17 Wi! mittel? des Schleifers 42 des Potentiometers Ii. eingestellt. D;i gleii h/cilig die Brücken.speisespannung \eri;n>9(\; wird, ergibt sich eine größere Steigung tier !.,icick'.-nnlirii· Ή. welche ebenfalls irr Punkt b/ endet.

Wird der Schleifer 39 des Potentiometers 20 derart verstellt, daß die Brückenspeisespannung und somit auch die Eingangsspannung am Eingang 43 des Operationsverstärkers 17 sinken, so ergibt sirh eine kleinere Aussteuerung der Meßbrücke 2, was sich in einer flacheren Steigung der Ladekennlinie 54 äußert, da der Einfluß der Widerstandsänderung des temperaturabhängigen Widerstandes 3 verringert wird. Da sich aber die Spannungsverhältnisse in bezug auf die Eingargsspannungen an dem Eingang 43 und dem Punkt 5 nicht verändert haben, beginnt die Ladekennlinie im Abszissenpunkt 60,d. h, bei - I 5 C.

Da sich aber, wie vorher erwähnt, die Brückenspeisespannung erniedrigt hat. wirkt sich eine Temperaturanderung des temperaturabhängigen Widerstandes 3 nicht so stark aus, so dal! die l.adekennlinie 54 im Punkt 63 endet. Die Einstellungen der Schleifer 59 und 42 der Potentiometer 20 und 22 beeinflussen sich gegenseitig nicht, d.h.. der eingestellte l.adekennlinienanfang verändert sich nicht durch eine Verstellung des Schleifers 39 des Potentiometers 20 und umgekehrt.

Wird in Richtung der Abs/isse und einer Parallelen zur Abszisse je ein Schiebepotentiometcr angeordnet, ίο wobei die Schieber mit einem elastischen laden verbunden sind, kann dem Benutzer auf einfachste Weise eine Kennliniendarstellung gegeben werden, und der Benutzer kann sich auf einfache Weise die Kennlinie einstellen, die seinen Bedürfnissen entspricht.

Hierzu 2 Blut Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum unabhängigen Einstellen des Anfangs- und Endwertes eines elektrischen Meßbereiches mit einer Brückenschaltung, bestehend aus zwei Ästen, deren einer die Serienschaltung eines temperaturvariablen Widerstandes mit einem Festwiderstand und deren anderer eine Serienschaltung zweier Potentiometer aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß nach Maßgabe der Spannungsdifferenz zwischen den Potentiometerabgriffen (39,42) über einen Regler (27) die Brückenspeisespannung variierbar ist

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schleifer (39) des einen Potentiometers (20) über einen Widerstand (38) an eine Konstantstromquelle (28) und einen Eingang (37) eines Differenzverstärkers (27) geschaltet ist, dessen anderer Eingang (40) mit dem Schleifer (42) des zweiten Potentiometers (22) verbunden ist und dessen Ausgang (26) an einen Brückenspeisepunkt (25) angeschlossen ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Brückenast (18) neben der Reihenschaltung der beiden Potentiometer (20, 22) noch drei weitere, damit in Serie geschaltete Widerstände aufweist, wobei ein Widerstand zwischen Potentiometer und je einer zwischen einem Potentiometer und einem Spannungsanschluß (25, 24) geschaltet ist und daß der Schleifer (42) des zweiten Potentiometers (22) mit dem einen Eingang (43) eines Brücken Verstärkers (· 7) verbunden ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Brt"~kendiagonale zwei gegeneinander geschaltete Verstärker (6, 17) eingeschaltetsind.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Ausgang des Verstärkers (6) an eine Basis eines Transistors (7) angeschaltet ist und daß der Emitter (11) des Transistors (7) über eine Rückkoppelleitung (12) mit dem Eingang (13) des Verstärkers (6) und über einen weiteren Widerstand (14) mit dem Ausgang (15) des anderen Verstärkers (17) verbunden ist.