DE2460079A1 - Verfahren zur bestimmung der stellung des schleifers eines potentiometers und schaltungsanordnung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

• Verfahren zur Bestimmung der Stellung des Schleifers eines Potentiometers und Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bestimmung der Stellung des Schleifers eines Potentiometers in einer aktiven elektrischen Schaltung, bei dem eine dem Potentiometer zugeführte Spannung und die am Schleifer des Potentiometersabgegriffene Spannung zueinander in Beziehung gesetzt werden und Schaltungsanordnungen zur Durchführung dieses Verfahrens.
• Um eine hohe Packungsdichte ohne Einbuße der Auflösung zu erzielen, werden zum Beispiel in Regeleinrichtungen Mehrgangpotentiometer oder Mehrgangtrimmer eingesetzt. Bei diesen Potentiometern bzw. Trimmern bleibt die Stellung des Schleifers nach der Optimierung der Regeleinrichtung für Monate oder Jahre konstant. Für derartige Anwendungen ist der Mehraufwand für eine Skala nicht gerechtfertigt. Dies gilt insbesondere für die Ausführung eines Potentiometers als Mehrgangpotentiometer, dessen Skala, z.B. durch eine Getriebeanordnung an die 3600 überschreitende Drehbewegung der Antriebsachse des Schleifers anzupassen ist. Hinzu kommt ein Anzeigefehler durch die Nichtlinearität der Potentiometer bzw. Trimmer.
• Die dem Potentiometer zugeführte Speise spannung ist durch die aktive elektrische Schaltung, deren Bestandteil es bildet, vorgegeben. Eine Möglichkeit, die Stellung des Schleifers des Potentiometers zu bestimmen, besteht darin, gleichzeitig die Speisespannung des Potentiometers und die an dem Schleifer des Potentiometers anstehende Spannung hochohmig zu messen und die Schleiferstellung durch Division aus diesen beiden Spannungen zu ermitteln. Diese Möglichkeit zur Bestimmung der Stellung des Schleifers gestaltet sich schwierig, wenn die Speise spannung des Potentiometers sich in Abhängigkeit von der Zeit ändert. Unmöglich wird die Bestimmung der Stellung des Schleifers jedoch dann, wenn dem Poxentiometer von der aktiven elektrischen Schaltung die Spannung O V zugeführt wird, wie dies z.B. bei dem Regelabweichungssignal im eingeschwungenem Zustand der Fall ist.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Bestimmung der Stellung des Schleifers eines Potentiometers in einer aktiven elektrischen Schaltung zu ermöglichen, auch wenn die Potentiometerspeisespannung betriebsmäßig den Wert O V aufweist bzw. mit einer definierten Genauigkeit zu gestatten, wenn die betriebsmäßig vorgegebene Speise spannung des Potentiometers Werte in der Nähe des Nullpunktes aufweist.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß während eines, gegenüber der kleinsten Signalzeitkonstante der aktiven elektrischen Schaltung kurzen Meßvorganges dem Augenblickswert einer, gegenüber der dem Potentiometer von der aktiven elektrischen Schaltung betriebsmäßig zugeführten Spannung zeitlich verzögerten Spannung (variable Spannung) zu Beginn des Meßvorganges eine bekannte Spannung additiv überlagert wird, die so gebildete Spannung während des Meßvorganges als Potentiometerspeisespannung dient und daß der auf den Augenblickawert der variablen Spannung zu Beginn des Meßvorganges zurückgehende Anteil der am Schleifer des Potentiometers während des Meßvorganges abgegriffenen Spannung eliminiert wird und der auf den Augenblickswert der bekannten Spannung zu Beginn des Meßvorganges zurückgehende Anteil der am Schleifer des Potentiometers während des Meßvorganges abgegriffenen Spannung als Maß für die Stellung des Schleifers des Potentiometers zur Anzeige gelangt.
• Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung, die Gegenstand.
• der Unteransprüche sind, ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Die Zeichnungen zeigen: Figur 1 das Schaltbild einer aktiven elektrischen Schaltung mit einem Potentiometer, Figur 2 das Schaltbild einer ersten Schaltungsanordnung zur Bestimmung der Stellung des Schleifers eines Potentiometers, Figur 3a das Schaltbild einer zweiten Schaltungsanordnung zur Bestimmung der Stellung des Schleifers eines Potentiometers, Figur 3b das Blockschaltbild der Schaltungsanordnung nach Figur 3a während des Meßvorganges und Figur 4 die Steuerung des Meßvorganges anhand eines Liniendiagrammes.
• Gleiche Bauelemente sind in den Zeichnungen mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
• Figur 1 zeigt eine aktive elektrische Schaltung mit einem Potentiometer 1 als Bestandteil eines elektrischen Pl-Reglers 2 und eine als.Block 3 dargestellte Einrichtung zur Bestimmung der Stellung des Schleifers des Potentiometers 1. Ein Summierverstärker 4 bildet aus der Regelgröße x und dem negativen Wert der Führungsgröße w die Regelabweichung. Dem Potentiometer 1 ist die Ausgangsspannung des Summierverstärkers 4 am Schaltungs punkt 5 als Speisespannung zugeführt. Der Schaltungspunkt 6 liegt auf Bezugspotential. Der Schleifer des Potentiometers 1 ist mit dem Schaltungspunkt 7 verbunden. An ihm steht eine Spannung an, die entsprechend der Stellung des Schleifers des Potentiometers 1 kleiner als die dem Potentiometer 1 an dem Schaltungspunkt 5 zugeführte Speisespannung ist. Wird zum Beispiel dem Potentiometer 1 die Spannung U1 als Speisespannung zugeführt, so liegt am Schaltungspunkt 7 die Spannung KU1, wobei der Faktor K entsprechend der Stellung des Schleifers des Potentiometers 1 einen Wert zwischen 0 und 1 aufweisen kann. Die Anschlußpunkte 5, 6 und 7 des Potentiometers 1 sind mit entsprechend zugeordneten, von außen zugänglichen Prüfbuchsen 5a, 6a bzw. 7a verbunden. An diese Prüfbuchsen wird die Einrichtung 3 zur Bestimmung der Stellung des Schleifers des Potentiometers 1 angeschlossen. Mit dem Schaltungspunkt 7 ist der das Zeitverhalten des PI-Reglers bestimmende Schaltungsteil 8 des PI-Reglers 2 verbunden. Das Zeitverhalten des PI-Reglers 2 ergibt sich in dem Schaltbild nach Figur 1 aus der Parallelschaltung eines I-Gliedes und eines P-Gliedes mit anschließender Summation der jeweiligen Ausgangsgrößen zu der Stellgröße y.
• Das Schaltbild nach Figur 2 zeigt das Potentiometer 1 mit den Anschlußpunkten 5 bis 7 und den Prüfbuchsen 5a, 6a, 7a sowie die Einrichtung 3 zur Bestimmung der Stellung des Schleifers des Potentiometers 1. Die Einrichtung 3 zur Bestimmung der Stellung des Schleifers des Potentiometers 1 enthält zwei invertierende Summierverstärker 9 und 10, zwei invertierende Halteverstärker 11 und 12, einen Analog-Digital-Umsetzer 13, eine Einrichtung 14 zur Digitalanzeige mit Speichereigenschaft, eine Steuereinrichtung 15 mit Programmgeber, einen Schalter 16 mit drei Schaltstellungen a, b, c sowie drei weitere Schalter 17, 18 und 19. Die Steuereinrichtung 15 betätigt über als strichpunktierte Liniendargestellte Verbindungen den Schalter 16, die miteinander gekoppelten Schalter 17, 18 und 19 und gibt einen Speicherimpuls an die Einrichtung 14 zur Digitalanzeige. Zur Bestimmung der Stellung der Schleifers des Potentiometers 1 wird die Einrichtung 3 mit den Prüfbuchsen 5a, 6a und 7a verbunden. Dabei befindet sich der Schalter 16 in der Stellung a, der Schalter 17 ist geöffnet und die Schalter 18 und 19 sind geschlossen. Geht man davon aus, daß dem Schaltungspunkt 5 von deraktiven elektrischen Schaltung betriebsmäßig die Spannung +U1 zugeführt ist, so lädt sich der Kondensator 11' des Halteverstärkers 11 nach einer e-Punktion auf die Spannung -U1 auf, die im eingeschwungenen Zustand erreicht ist. Da der sich in der Stellung a befindende Schalter 16 den aden Eingang des Summierverstärkers 9 mit dem Bezugspotential verbindet, steht am Ausgang des Summierverstärkers 9 die seinem anderen Eingang zugeführte Ausgangsspannung des Halteverstärkers 11, jedoch mit entgegengesetztem Vorzeichen, an. Gleichzeitig lädt sich der Kondensator 12' des Halteverstärkers 12 nach einer e-Funktion auf die Spannung KU1 auf. Wählt man die Kondensatoren und Widerstände der Halteverstärker 11 und 12 so aus, daß die Verzögerungszeitkonstanten der beiden Halteverstärker gleich sind, so weisen die Ausgangsspannungen der Halteverstärker 11 und 12 den gleichen zeitlichen Verlauf unter Berücksichtigung des Faktors K aut Zu Beginn des im folgenden beschriebenen Meßvorganges, der sich aus drei Zeitabschnitten zusammensetzt, öffnet die Steuereinrichtung 15 die Schalter 18 und 19 für die Dauer des Meßvorganges und schließt den Schalter 17 für den gleichen Zeitraum. Die Dauer des Meßvorganges istxklein gegenüber der dem Potentiometer 1 von dem Ausgang des Summierverstärkers 4 (in Figur 1) betriebsmäßig zugeführten Spannung gewählt. Der Halteverstärker 11 speichert somit für die Dauer des Meßvorganges die Spannung, die der Kondensator 11' zu Beginn des Meßvorganges erreicht hat. Obwohl im Normalfall davon ausgegangen werden kann, daß sich zu Beginn des Meßvorganges der eingeschwungene Zustand bereits eingestellt hat, wird in den folgenden Erläuterungen von dem Sonderfall ausgegangen, daß sich der eingeschwungene Zustand noch nicht eingestellt hat.
• Die Spannung, die der Kondensator 11' zu Beginn des Meßvorganges erreicht hat, ist deshalb in den folgenden Erläuterungen mit -U2 bezeichnet. Unter der Voraussetzung, daß die Verzögerungszeitkonstante.der Verstärker 11 und 12 gleich groß sind, ist die Ausgangsspannung des Halteverstärkers 12 zu Beginn des Meßvorganges -KU2. Auch diese Spannung wird für die Dauer des Meßvorganges gespeichert. Zu Beginn des Meßvorganges schaltet die Steuereinrichtung 15 für die Dauer des ersten Zeitabschnittes des Meßvorganges den Schalter 16 in die Stellung b. Dem Schaltungspunkt 5 des Potentiometers 1 wird nun die Ausgangsspannung des Summierverstärkers 9 augezwungen.
• Dem Summierverstärker 9 sind als Eingangsspannungen für die Dauer des ersten Zeitabschnittes des Meßvorganges die Ausgangsspannung -U2 des Halteverstärkers 11 und die Spannung -UO zugeführt. Für die Dauer des Meßvorganges wird die dem Schaltungspunkt 5 zugeführte Speisespannung des Potentiometers 1 unabhängig von den jeweiligen Werten der Regelgröße x und der Führungsgröße w nur durch die Ausgangsspannung des Summierverstärkers 9, nämlich U2 + UO , bestimmt. Der Ausgang des Summierverstärkers 9 ist so ausgelegt, daß er in der Lage ist, die von der aktiven elektrischen Schaltung vorgegebene Spannung am Schaltungspunkt 5 um + UO zu verändern. Der maximale Ausgangsstrom des Summierverstärkers 9 muß hierfür größer sein als der Kurzschlußstrom des Operationsverstärkers 4' des Summierverstärkers 4 in Figur 1, der betriebsmäßig die Speisespannung für das Potentiometer 1 liefert. Der Summierverstärker 10 bildet während des ersten Zeitabechnittes des Meßvorganges die Summe aus der zu Beginn des Meßvorganges von dem Halteverstärker 12 gespeicherten Spannung -KU2 und der am Schleifer des Potentiometers 1 abgegriffenen Spannung K(U2 + UO). Die Ausgangsspannung des Summierverstärkers 10 ergibt sich somit unter Berücksichtigung seiner invertierenden Arbeitsweise zu - -KU2 + K(U2 + U0)j = -KUo . Aus der während des Meßvorganges am Schleifer des Potentiometers 1 abgegriffenen Spannung ist somit der auf die zu Beginn des Meßvorganges am Schleifer des Potentiometers 1 abgegriffenen Spannung zurückgehende Anteil eliminiert worden. Der Betrag der Ausgangsspannung des Summierverstärkers 10 setzt sich somit nur noch aus der Spannung UO multipliziert mit dem Faktor K zusammen. Der Analog-Digital-Umsetzer 13 formt die Ausgangsspannung -KUo des Summierverstärkers 10 in eine Ziffernfolge um, die durch einen von der Steuereinrichtung 15 vor Ablauf des ersten Zeitabschnittes des Meßvorganges abgegebenen Speicherimpuls in die Anzeigeeinrichtung 14 weitergeleitet und dort gespeichert wird, bis ein neuer Speicherimpuls von der Steuereinrichtung 15 abgegeben wird. Pür U = 1 V 0 entspricht die Ausgangsspannung des Summierverstärkers 10 in Volt gemessen dem Paktor K, der die Stellung des Schleifers des Potentiometers 1 angibt. Um den Einfluß der aufgezwungenen Änderung der Speisespannung des Potentiometers 1 auf die an seinen Schleifer angeschlossene Schaltung (Bezugszeichen 8 in Figur 1) bei Bedarf zu vermindern, schaltet die Steuereinrichtung 15 für die Dauer eines zweiten Zeitabschnittes des Meßvorganges den Schalter 16 in die Stellung c. Während dieses zweiten Zeitabschnittes sind dem Summierverstärker 9 als Eingangsspannungen die vom Halteverstärker 11 zu Beginn des Meßvorganges gespeicherte Spannung -U2 und eine der ersten Spannungsänderung entgegengesetzte Spannungsänderung, d.h.
• die Spannung +UO, zugeführt. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß der arithmetische Mittelwert der aufgezwungenen Spannungsänderung gleich Null ist. Hierbei wird davon ausgegangen, daß einerseits die Dauer des Meßvorganges kurz gegenüber der kleinsten Signalzeitkonstante der aktiven elektrischen Schaltung ist und andererseits der eingeschwungene Zustand sich bereits eingestellt hat, also die Spannung -U2 die Spannung -U1 erreicht hat. Es entfällt somit eine Aufintegration der Spannungsänderung in der dem Potentiometer 1 nachgeschalteten Schaltung 8 mit PI-Zeitverhalten (vgl. Figur 1). Ist dem Potentiometer 1 ein Kondensator größerer Kapazität parallelgeschaltet (20 in Figur 1), so wird in einem dritten Zeitabschnitt des Meßvorganges der Schalter 16 von der Steuereinrichtung 15 wieder in die Stellung a geschaltet. Auf den Eingang des Summierverstärkers 9 wirkt jetzt nur noch die von dem Halteverstärker 11 zu Beginn des Meßvorganges gespeicherte Spannung -U2. Diese Maßnahme erleichtert die Umladung des Kondensators 20 in Figur 1 auf die vor dem Beginn des Meßvorganges an ihm anliegende Spannung. Mit dem Ablauf des dritten Zeitabschnittes wird der Schalter 17 geöffnet und gleichzeitig werden die Schalter 18 und 19 geschlossen. Nach Beendigung des Meßvorganges kann die elektrische Verbindung zwischen der Einrichtung 3 zur Bestimmung der Stellung des Schleifers eines Potentiometers und den drei Prüfbuchsen 5a, 6a, 7a des Potentiometers 1 aufgetrennt werden. Mit derselben Einrichtung können danach die Stellungen der Schleifer weiterer Potentiometer bestimmt werden.
• Je nach Bedarf kann der Meßvorgang wie oben beschrieben aus einem, zwei oder drei Zeitabschnitten bestehen, wobei im Hinblick auf die Mittelwertbildung der aufgezwungenen Spannungsänderung die Zeitabschnitte gleich lang zu wählen sind.
• Bei Bedarf kann dem Rückführwiderstand 10' des Summierverstärkers 10 ein gestrichelt gezeichneter Siebkondensator 1 oH parallelgeschaltet werden. Bei der Dimensionierung des Siebkondensators 10" ist zu beachten, daß die sich damit ergebende Verzögerungszeitkonstante des Summierverstärkers 10 mindestens eine Größenordnung kleiner als die Dauer des ersten Zeitabschnittes des Meßvorganges ist.bzw. mindestens eine Größenordnung kleiner als der Meßvorgang ist, wenn dieser nur aus einem einzigen Zeitabschnitt besteht. Die Steuereinrichtung 15 darf dem Analog-Digital-Umsetzer 13 erst dann den Speicherimpuls geben, wenn die Ausgangsspannung des Summierverstärkers 10 den eingeschwungenen Zustand angenommen hat. Dies ist im Rahmen einer Genauigkeit von einem Promille dann der Fall, wenn das 7-fache der Verzögerungszeitkonstante nach Beginn des Meßvorganges vergangen ist.
• Figur 3a zeigt eine gegenüber der Schaltung nach Figur 2 vereinfachte Schaltung zur Bestimmung der Stellung des Schleifers eines Potentiometers in einer aktiven elektrischen Schaltung. Anstelle des Halteverstärkers 11 in Figur 2 ist ein Verzögerungsglied erster Ordnung 21 getreten. Zwischen den Schaltungspunkt 7 und den Analog-Digital-Umsetzer 13 ist ein Differenzierglied 22 geschaltet. Der Operationsverstärker 22' des Differenziergliedes 22 ist so geschaltet, daß er das Vorzeichen nicht umkehrt. Die Zeitkonstanten des Verzögerungsgliedes erster Ordnung 21 und des Differnziergliedes 22 sind gleich groß gewählt. Diese Zeitkonstanten sind groß gegenüber der Dauer des ersten Zeitabschnittes des Meßvorganges. Zur Bestimmung der Stellung des Schleifers des Potentiometers 1 wird die Einrichtung 3 mit den Prüfbuchsen 5a, 6a und 7a verbunden. Dabei befindet sich der Schalter 16 in der Stellung a, der Schalter 17 ist geöffnet. Geht man davon aus, daß dem Schaltungspunkt 5 von der aktiven elektrischen Schaltung betriebsmäßig die Spannung +U1 zugeführt wird, so lädt sich der Kondensator 21' des Verzögerungsgliedes 21 nach einer e-Funktion auf die Spannung -U1 auf. Da der sich in der Stellung a befindende Schalter 16 den einen Eingang des Summierverstärkers 9 mit dem Bezugspotential verbindet, steht am Ausgang des';Summierverstärkers 9 die seinem anderen Eingang zugeführte Ausgangsspannung des Verzögerungsgliedes 21, jedoch mit entgegengesetztem Vorzeichen, an. Beim Verbinden der Einrichtung 3 mit dem Potentiometer 1 lädt sich weiterhin der Kondensator 22tB des Differenziergliedes 22 nach einer e-Funktion auf die Spannung KU1 auf. Die Ausgangsspannung des Differenziergliedes 22 springt somit zuerst auf die Spannung KU1 und entlädt sich daran anschließend nach einer e-Funktion.
• Für die folgende Erläuterung der Funktionsweise der Schaltung nach Figur 3a wird davon ausgegangen, daß die Spannung am Kondensator 21' des Verzögerungsgliedes 21 zu Beginn des Keßvorganges noch nicht die Spannung -U1 erreicht hat, sondern erst einen Wert, der im folgenden mit -U2 bezeichnet wird. Entsprechend sei die Ausgangsspannung des Differenziergliedes 22 auf den Wert +K(U1 - U2) abgefallen. Zu Beginn des im folgenden beschriebenen Meßvorganges, der sich wieder aus drei Zeitabschnittenzusammensetzt, schlißt die Steuereinrichtung 15 den Schalter 17 für die Dauer des Meßvorganges und schaltet für die Dauer des ersten Zeitabschnittes des Meßvorganges den Schalter 16 in die Stellung b. Die dem Schaltungspunkt 5 des Potentiometers 1 zugeführte Speisespannung springt damit von dem Wert +U1 auf den Wert -(-U2 -UO) = U2 + UO , also um den Wert U1 -(U2 + UO) . Dieser Spannungssprung wird mit dem Faktor K multipliziert und von dem obigen Wert der Ausgangsspannung des Differenziergliedes 22 abgezogen. Die Ausgangsspannung des Differenziergliedes 22 springt damit auf den Wert K(U1 - U2) - KfU1 - (U2 + U0)j = +KU0 Bei geschlossenem Schalter 17, also während der drei Zeitabschnitte des Meßvorganges, sind der Summierverstärker 9 und das Verzögerungsglied 21 zu einem Glied mit PI-Verhalten zusammengeschaltet. Wie im folgenden anhand der Figur 3b erläutert wird, heben sich die Wirkungen des aus dem Summierverstärker 9 und dem Verzögerungsglied 21 zusammengesetzten PI-Gliedes und des Differenziergliedes 22 gegeneinander auf, wenn ihre Zeitkonstanten - wie oben vorausgesetzt - gleich groß gewählt sind. Figur 3b zeigt das Blockschaltbild der Schaltungsanordnung nach Figur Da für die Dauer des Meßvorganges. Die Frequenzgänge F1 bis F5 der einzelnen Blöcke sind in Operatorschreibweise in die entsprechenden Kästchen des Blockschaltbildes eingetragen. Faßt man die einzelnen Blöcke zusammen, so ergibt sich der Gesamtfrequenzgang F = -K. Steht der Schalter 16 - wie für den ersten Zeitabschnitt des Meßvorganges vorausgesetzt - in der Stellung b, so ist die Ausgangsspannung des Differenziergliedes 22 während des ersten Zeitabschnittes des Meßvorganges gleich +KUo. Der Betrag der Ausgangsspannung des Differenziergliedes 22 setzt sich somit nur noch aus der Spannung UO multipliziert mit dem Faktor K zusammen. Der Analog-Digital-Umsetzer 13 formt die Ausgangsspannung des Differenziergliedes 21 in eine Ziffernfolge um, die durch einen von der Steuereinrichtung 15 vor Ablauf des ersten Zeitabschnittes des Meßvorganges abgegebenen Speicherimpuls in die Anzeigeeinrichtung 14 weitergeleitet und dort bis zum Auftreten eines erneuten Speicherimpulses der Steuereinrichtung 15 gespeichert wird.
• Für UO = 1 V entspricht die Ausgangs spannung des Differenziergliedes 22 in Volt gemessen dem Faktor K, der die Stellung des Schleifers des Potentiometers angibt. Für die Dauer des zweiten Zeitabschnittes des Meßvorganges schaltet die Steuereinrichtung 15 den Schalter 16 in die Stellung c. Damit springt die Eingangs spannung des aus dem Summierverstärker 9 und dem Verzögerungsglied 21 gebildeten PI-Gliedes um +2 UO.
• Entsprechend ändert sich die Ausgangsspannung des Differenziergliedes 22 sprungartig um den Wert -2 KUb Die Ausgangsspannung des Differenziergliedes 22 ist dann -KUo. Für die Dauer des dritten Zeitabschnittes des Meßvorganges schaltet die Steuereinrichtung 15 den Schalter 16 wieder in die Stellung å. Die Eingangsspannung des PI-Gliedes 9, 21 springt damit um den Wert -UOXund entsprechend ändert sich die Ausgangsspannung des Differenziergliedes 22 sprungartig um den Wert -KUo. Die Ausgangsspannung des Differenziergliedes ist dann 0 V. Mit Ablauf des dritten Zeitabschnittes wird der Schalter 17 wieder geöffnet. Nach Beendigung des Meßvorganges kann die elektrische Verbindung zwischen der Einrichtung 3 zur Bestimmung der Stellung des Schleifers eines Potentiometers und den drei Prüfbuchsen 5a, 6a, 7a des Potentiometers 1 aufgetrennt werden und es können danach die Stellungen der Schleifer weiterer Potentiometer mit derselben Einrichtung bestimmt werden.
• Das Programm der Steuereinrichtung 15 ist in Figur 4 anhand von drei Liniendiagrammen dargestellt. Im Zeitpunkt t wird die Einrichtung 3 mit den Prüfbuchsen 5a, 6a 7a des Potentiometers 1 verbunden. Der Schalter 17 ist geöffnet, der Schalter 16 befindet sich in der Stellung a. Der Meßvorgang beginnt im Zeitpunkt t1. Der Schalter 17 wird geöffnet und der Schalter 16 in die Stellung b geschaltet. Im Zeitpunkt tD gibt die Steuereinrichtung 15 einen Speicherimpuls ab, der vor Ablauf des ersten Zeitabschnittes des Meßvorganges, also vor dem Zeitpunkt t2, beendet ist. Im Zeitpunkt t2 beginnt der zweite Zeitabschnitt des Meßvorganges. Der Schalter 17 bleibt geschlossen, der Schalter 16 wird in die Stellung c umgeschaltet.
• Im Zeitpunkt t3 endet der zweite Zeitabschnitt und'der dritte Zeitabschnitt des Meßvorganges beginnt. Der Schalter 17 bleibt geschlossen und der Schalter 16 wird in die Stellung a umgeschaltet. Im Zeitpunkt t4 ist der dritte Zeitabschnitt des Meßvorganges und damit auch der Meßvorgang beendet. Der Schalter 17 wird wieder geöffnet, der Schalter 16 verbleibt in der Stellung a. Zu einem beliebigen Zeitpunkt kann jetzt die Verbindung zwischen dem Potentiometer 1 und der Einrichtung 3 zur Bestimmung der Stellung des Schleifers des Potentiometers aufgetrennt werden. Gleichzeitig mit dem sowohl in den Schaltungen nach Figur 2 als auch Figur 3a enthaltenen Schalter 17 werden die in der Schaltung nach Figur 2 enthaltenen Schalter 18 und 19 betätigt. Ist der Schalter 17 geöffnet, so sind die Schalter 18 und 19 geschlossen; entsprechend sind die Schalter 18 und 19 geöffnet, wenn der Schalter 17 geschlossen ist.
• Da die Zeitkonstanten der Halteverstärker 11 und 12 in Figur 2 bzw. des Verzögerungsgliedes 21 und des Differenziergliedes 22 in Figur 3a sehr klein gewählt sind, kann im-allgemeinen davon ausgegangen werden, daß sich zu Beginn des Meßvorganges (Zeitpunkt t1 in Figur 4) der eingeschwungene Zustand bereits eingestellt hat, d.h. die Ausgangsspannung des Halteverstärkers 11 in Figur 2 bzw. des Verzögerungsgliedes 21 in Figur 3a ist praktisch gleich der dem Potentiometer von der aktiven elektrischen Schaltung zugeführten Speise spannung, also mit den oben verwendeten Bezeichnungen, U2 = U1 . Wie sich aus der Beschreibung der Wirkungsweise der Schaltungen nach den Figuren 2 und 3a ergibt, tritt auch dann kein Fehler bei der Bestimmung des Faktors K auf, wenn sich in dem Zeitraum zwischen dem Verbinden der Einrichtung 3 zur Bestimmung der Stellung des Schleifers des Potentiometers 1 mit den Prüfbuchsen 5a, 6a, 7a und dem Beginn des Meßvorganges, also zwischen den Zeitpunkten to und ti, die dem Potentiometer 1 von der aktiven elektrischen Schaltung zugeführte Speisespannung ändern sollte.

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Bestimmung der Stellung des Schleifers eines Potentiometers in einer aktiven elektrischen Schaltung, bei dem eine dem Potentiometer zugeführte Spannung und die am Schleifer des Potentiometers abgegriffene Spannung zueinander in Beziehung gesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß während eines, gegenüber der kleinsten Signalzeitkonstante der aktiven elektrischen Schaltung kurzen Meßvorganges dem Augeiiblickswert einer, gegenüber der dem Potentiometer von der aktiven elektrischen Schaltung betriebsmäßig zugeführten Spannung zeitlich verzögerte Spannung (variable Spannung) zu Beginn des Meßvorganges eine bekannte Spannung additiv überlagert wird, die so gebildete Spannung während des Meßvorganges als Potentiometerspeisespannung dient und daß der auf den Augenblickswert der variablen Spannung zu Beginn des Meßvorganges zurückgehende Anteil der am Schleifer des Potentiometers während des Meßvorganges abgegriffenen Spannung eliminiert wird und der auf den Augenblickswert der bekannten Spannung zu Beginn des Meßvorganges zurückgehende Anteil der am Schleifer des Potentiometers während des Meßvorganges abgegriffenen Spannung als Maß für die Stellung des Schleifers des Potentiometers zur Anzeige gelangt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßvorgang in zwei gleiche Zeitabschnitte aufgeteilt ist und die bekannte Spannung der variablen Spannung während des einen Zeitabschnittes mit positivem Vorzeichen, während des anderen Zeitabschnittes dagegen mit negativem Vorzeichen überlagert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßvorgang in drei gleiche Zeitabschnitte aufgeteilt ist und die bekannte Spannung der variablen Spannung während des zweiten Zeitabschnittes mit entgegengesetztem Vorzeichen gegenüber demjenigen des ersten Zeitabschnittes überlagert ist und während des dritten Zeitabschnittes den Wert Null aufweist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,'dadurch gekennzeichnet, daß die bekannte Spannung für die Dauer des Meßvorganges konstant ist, die Differenz aus der am Schleifer des Potentiometers während des Meßvorganges anstehenden Spannung und einer vor dem Meßvorgang am Schleifer des Potentiometers abgegriffenen, gegenüber dieser Spannung zeitlich verzögerten und zu Beginn des Meßvorganges für dessen Dauer gespeicherten Spannung gebildet wird und diese Spannungsdifferenz einer unter Berücksichtigung der Höhe der bekannten Spannung in Einheiten der Stellung des Schleifers des Potentiometers skalierten Spannungsmeßeinrichtung zugeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungszeitkonstante für die vor dem Meßvorgang am Potentiometer abgegriffene Spannung und die Verzögerungszeitkonstante für die vor dem Meßvorgang am Schleifer des Potentiometers abgegriffene Spannung gleich groß gewählt werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die bekannte Spannung zu Beginn des Meßvorganges sprungartig ändert und für die Dauer des Meßvorganges linear ansteigt, daß die während des Meßvorganges am Schleifer des Potentiometers abgegriffene Spannung von einem differenzierenden Glied mit Zeitverzögerung erster Ordnung, dessen Zeitkonstante gleich derjenigen der linear ansteigenden bekannten Spannung ist, umgeformt wird und die umgeformte Spannung einer unter Berücksthtigung des Wertes der bekannten Spannung zu Beginn des Meßvorganges in Einheiten der Stellung des Schleifers des Potentiometers skalierten Spannungsmeßeinrichtung zugeführt wird.

7. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Meßvorgang ein erster Halteverstärker (11) mit der dem Potentiometer (1) von der aktiven elektrischen Schaltung (4) betriebsmäßig zugeführten Spannung (+U1) und ein zweiter Halteverstärker (12) mit der an dem Schleifer des Potentiometers (1) anstehenden Spannung (+KU1) beaufschlagt ist, die beiden Halteverstärker (11, 12) die zu Beginn des Meßvorganges anstehenden Signale (-U2, -KU2) für die Dauer des Meßvorganges speichern, daß während des Meßvorganges die Ausgangsspannung eines ersten Summierverstärkers (9), dessen Eingängen die Ausgangsspannung (-U2) des ersten Halteverstärkers (11) und eine für die Dauer jedes Zeitabschnittes des Meßvorganges konstante Spannung (-UO) bekannter Höhe zugeführt sind, dem Potentiometer (1) als Speisespannung aufgezwungen ist, daß der Ausgang eines zweiten Summierverstärkers (10), dessen Eingängen die Ausgangs spannung des zweiten Halteverstärkers (12) und die am Schleifer des Potentiometers (1) anstehende Spannung zugeführt sind, mit dem Eingang eines Speichers (13, 14) verbunden ist, der die am Ende des ersten Zeitabschnittes des Meßvorganges bzw. am Ende des Meßvorganges, wenn der Meßvorgang nur aus einem Zeitabschnitt besteht, anstehende Spannung (-KU0) bis zum Beginn eines neuen Meßvorganges speichert und daß die beiden Halteverstärker (11, 12) und mindestens der erste der beiden Summierverstärker (9, 10) das Vorzeichen der ihnen zugeführten Eingangssignale umkehren.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zwischen den Ausgang und den Summenpunkt des zweiten Summierverstärkers (10) ein Kondensator (10't) geschaltet ist.

9. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang eines Verzögerungsgliedes (21) erster Ordnung mit dem Anschlußpunkt des Potentiometers (1) verbunden ist, dem die Potentiometerspeisespannung zugeführt ist, der eine Eingang eines Summierverstärkers (9) mit dem Ausgang des Verzögerungsgliedes (21) verbunden ist.und der Eingang eines Differenziergliedes (22) mit dem Schleifer des Potentiometers (1) verbunden rist, daß während des Meßvorganges dem anderen Eingang des Summierverstärkers (9) eine für die Dauer jedes Zeitabschnittes des Meßvorganges konstante Spannung bekannter Höhe zugeführt ist und die Ausgangs spannung des Summierverstärkers (9) sowohl dem Verzögerungsglied (21) als Eingangsspannung als auch dem Potentiometer (1) als Speisespannung aNgezwungen ist, daß der Ausgang des Differenziergliedes (22) mit dem Eingang eines Speichers (13, 14) verbunden ist, der die am Ende des ersten Zeitabschnittes des Meßvorganges bzw. am Ende des Meßvorganges, wenn der Meßvorgang nur aus einem Zeitabschnitt besteht, anstehende Spannung bis zum Beginn eines neuen Meßvorganges speichert und daß das Verzögerungsglied (21) und der Summierverstärker (9) das Vorzeichen der ihnen zugeführten Eingangssignale umkehren.

10. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die als Meß für die Stellung des Schleifers des Potentiometers (1) dienende Spannung einem Analog-Digital-umsetzer (13) zugeführt ist, dem ein Digitalspeicher (14) nachgeschaltet ist, der das am Ende des ersten Zeitabschnittes des Meßvorganges bzw.

am Ende des Meßvorganges, wenn der Meßvorgang nur aus einem Zeitabschnitt besteht, in digitaler Form vorliegende Ergebnis bis zum Beginn eines neuen Meßvorganges speichert.

L e e r s e i t e