DE2629500A1

DE2629500A1 - Messgeraet mit einstellbarer nichtlinearer skalencharakteristik

Info

Publication number: DE2629500A1
Application number: DE19762629500
Authority: DE
Inventors: Josef Dr Cerny; Dieter Dipl Ing Dr Priesching
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1975-08-01
Filing date: 1976-06-30
Publication date: 1977-02-10
Also published as: AT350657B; ATA598475A

Description

Meßgerät mit einstellbarer nichtlinearer Skalencharakteristik Gegenstand der Erfindung ist ein Meßgerät mit einstellbarer nichtlinearer Skalencharakteristik mit abschnittsweise linearen Teilcharakterisiken, insbesondere mit je einer gedehnten, zumindest angenähert linearen Teilcharakteristik am Anfang und am Ende des Skalenbereiches.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine mit einem oder mehreren Knickpunkten versehene Skalencharakteristik einfach, rasch und mit wenigen Handgriffen einem gewünschten Verlauf anpassen zu können.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erzielt, daß zur Darstellung der Eingangsgröße im Bereich einzelner Teilcharakteristiken zugeordnete Operationsverstärker vorgesehen sind, deren Eingänge Uber je einen Schalttransistor an den Mittelabgriff zugeordneter, an der Eingangsspannung liegender allenfalls nichtlineare Widerstände enthaltender Spannungsteiler geschaltet sind, wobei die Ausgänge dieser Operationsverstärker an das Anzeigegerät angeschlossen sind und daß mindestens ein weiterer, in Abhängigkeit von der Eingangsgröße gesteuerter, als Kippstufe dienender Operationsverstärker zur Ansteuerung jeweils eines Schalttransistors dient.
Die Abhängigkeit dieses Operationsverstärkers von der Engangsgröße ist gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung in einfachster Weise dadurch herzustellen, daß er mit seinem invertierenden Eingang an die Anzapfung eines mindestens einen nichtlinearen Widerstand enthaltenden, an der Eingangsspannung liegenden Spannungsteilers geschaltet ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Die Meßgröße wird durch eine Wechselspannung, deren Amplitude zwischen 0 und 30 V schwankt, dargestellt. Die Wechselspannung wird mittels eines Brückengleichrichters 1 gleichgerichtet und durch einen Kondensator 2 geglättet mehreren Spannungsteilern zugeführt, an die alle weiteren Schaltelemente angeschlossen sind. Als Quellen des Ausgangsstroms, der die gewünschte Abhängigkeit von der Eingangsgröße aufweist, dienen zwei Operationsverstärker 3 und 4, mit gemeinsamem Ausgangskreis, in den das Anzeigegerät 5 eingeschaltet ist. Die nichtinvertierenden Eingänge der Operationsverstärker 3 und 4 sind geerdet, während die invertierenden Eingänge über zwischengeschaltete Schalttransistoren 6 bzw. 7 an zugeordnete Spannungsteiler angeschlossen sind. So ist der Eingang des Operationsverstärkers 3 an die Mittenanzapfung eines aus einem Widerstand 8 und einem Potentiometer 9 bestehenden Spannungsteilers geschaltet, während von der Mittenanzapfung eines aus einem Festwiderstand 10, einem Stellwiderstand 11 und einer Zenerdiode 12 bestehenden Spannungsteilers eine über die Schaltstrecke des Schalttransistors 7 verlaufende Verbindung zum invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 4 führt. In die Zuleitungen zu den invertierenden Eingängen der Operationsverstärker 3 und 4 sind Widerstände 1, bzw. 14 eingeschaltet, die dem Schutz der Eingänge dienen.
Die für das Anzeigegerät 5 mit Hilfe der angegebenen Schaltung zu erzielende Charakteristik ist so beschaffen, daß sowohl im Skalenanfangs- als auch im -endbereich eine Skalendehnung gegenüber dem Ubergangsbereich resultiert. Zur Nachbildung dieser beiden Skalenbereiche ist jeweils einer der beiden Operationsverstärker vorgesehen. Im Anfangsbereich ist der Verstärker 3 wirksam und im Endbereich der Verstärker 4. In den Ausgangskreis sind zwei Widerstände 15, 16 eingeschaltet, deren Verbindungsstelle übereinen Widerstand 17 an die Mittenanzapfung eines Potentiometers 18 mit Vorwiderstand 19 geschaltet ist. Mit Hilfe des Potentiometers 18 läßt sich die Stärke des durch das Anzeigegerät 5 fließenden Ausgangsstromes einstellen.
Zur abwechselnden Ein- und Ausschaltung der Operationsverstärker 3 und 4 dient ein als Kippstufe wirkender weiterer Operationsverstärker 20, dessen invertierender Eingang über einen Widerstand 21 an die Mittenanzapfung eines Potentiometers 22 geschaltet ist, das zusammen mit einer parallel liegenden Zenerdiode 23 und einem Vorwiderstand 24 an die Eingangs-Gleichspannung gelegt ist. Der nichtinvertierende Eingang des Operationsverstärkers 20 ist über einen Widerstand 25 an die Mittenanzapfung eines Potentiometers 26 geschaltet, das mit einem Vorwiderstand 27 an der Eingangsspannung liegt. Mit Hilfe der Potentiometer 22 und 26 läßt sich der Einsatzpunkt (Schwellwert) für das Kippen des Operationsverstärkers 20 einstellen.
Der Ausgang des Operationsverstärkers 20 führt über Widerstände 28 und 29 zu den Steuerelektroden der Schalttransistoren 6 bzw. 7, die zueinander komplementär sind, so daß sie vom gleichen Steuersignal gegensinnig ein- bzw. ausgeschaltet werden. Die Steilheit der Skalencharakteristik im Anfangsbereich wird durch das Potentiometer 23 und im Endbereich- durch den Stellwiderstand 11 im Zusammenwirken mit dem Potentiometer 18 eingestellt.
Werte und Typen der verwendeten Schaltelemente: Brückengleichrichter 1: B 125 C 1000/700 Si, Kondensator 2: 10µ F, Operationsverstärker 3, 4: TAA 761 (mit Rückkopplungswiderständen 2k#), Meßgerät 5: 0-10mA, Schalttransistoren 6, 7 sind Feldeffekttransistoren, Widerstand 8: 8,2k#, Potentiometer 9: 5k#, Widerstand 10: 4,7k#, Stellwiderstand 11: 5k#, Zenerdiode 12: BZX 85 (12V), Widerstände 13 und 14: 4,7k#, Widerstand 15: 400#, Widerstand 16: 300#, , Widerstand 17: 4,7# Potentiometer 18: 5k#, Widerstand 19: 10k#, Operationsverstärker 20:µA74 (mit Mitkopplungswiderstand 1M#), Widerstand 21: 10k#, Potentiometer 22: 10k, Zenerdiode 23: BZX 85 (12V), Widerstand 24: 8,2k#, Widerstand 25: 10k#, Potentiometer 26: 10k#, Widerstand 27: 7,5k#, Widerstände 28 und 29: 560k#.

Claims

Patentansprüche

Meßgerät mit einstellbarer nichtlinearer Skalencharakteristik mit abschnittsweise linearen Teilcharakteristiken, insbesondere mit je einer gedehnten, zumindest angenähert linearen Teilcharakteristik am Anfang und am Ende des Skalenbereiches, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zur Darstellung der Eingangsgröße im Bereich einzelner Teilcharakteristiken zugeordnete Operationsverstärker (3, 4) vorgesehen sind, deren Eingänge über je einen Schalttransistor (6, 7) an den Mittelabgriff zugeordneter, an der Eingangsspannung liegender, allenfalls nichtlineare Widerstände (12) enthaltender Spannungsteiler (8, 9; 10, 11, 12) geschaltet sind, wobei die Ausgänge dieser Operationsverstärker (3, 4) an das Anzeigegerät (5) angeschlossen sind und daß mindestens ein weiterer, in Abhängigkeit von der Eingangsgröße gesteuerter, als Kippstufe dienender Operationsverstärker (20) zur Ansteuerung jeweils eines Schalttransistors (6, 7) dient.
2. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der als Kippstufe dienende Operationsverstärker (20) mit seinem invertierenden Eingang an die Mittenanzapfung eines mindestens einen nichtlinearen Widerstand (23) enthaltenden, an der Eingangsspannung liegenden Spannungsteilers (22, 23, 24) geschaltet ist.

L e e r s e i t e