DE2649364C2

DE2649364C2 - Meßschaltung für einen mit Wechselspannung gespeisten Meßfühler

Info

Publication number: DE2649364C2
Application number: DE19762649364
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl.-Ing. 6200 Wiesbaden Stenzel
Original assignee: Hartmann and Braun AG
Current assignee: ABB Training Center GmbH and Co KG
Priority date: 1976-10-29
Filing date: 1976-10-29
Publication date: 1982-04-22
Also published as: DE2649364A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Meßschaltung für einen mit wechselspannung gespeisten Meßfühler entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs und ist z. B. lür einen Meßfühler zur Leitfähigkeitsmessung von Flüssigkeiten geeignet, der mit einer Wechselspannung von beispielsweise 4000 Hertz betrieben wird.

Ist an den Meßfühler ein längeres Kabel anzuschließen, befindet sich also die speisende Wechselspannungsquelle und der Meßsignalanzeiger in größerer Entfernung vom Fühler, so tritt durch die Kabelkapazität zum Nutzsignal eine Blindkomponente hinzu, die zu einer Meßwertverfä!:;hung führt. Wird die Blindkomponente nicht abgetrennt, so i=t der angezeigte Meßwert überhöht.

Durch die DE-AS 16 98 282 st es bekannt, bei trägerfrequenzgespeisten Meßschaltungen mit Verstärkern, zur Ausschaltung dieses nachteiligen Einflusses der Blindkomponente, den Verstärkungsgrad ^rür die Blindkomponente des trägerfrequenzmodulierten Meßsignals extrem niedrig, den für die Nutzkomponente des Meßsignals hingegen hochzuhalten.

Ferner ist in der DE-AS 15 91989 Fig. I eine Schaltungsanordnung zur Blindspannungskorrpeniation dargestellt, die aus einem an den wechselstromgetpeisten Meßfühler angeschlossenen Schaltelement (Demodulator 5) und einem von der Wechselspannungsquelle gespeisten Komparator (Schaltverstärker 4) besteht, der eine Impulsfrequenz mit einer der Wechselspannung entsprechenden Periode erzeugt und das Schaltelement steuert. Die geschaltete Meßspannung wird über einen Integrator (Tiefpaß 6) einem Anzeigegerät zugeführt. Eine Blindspannungskompen-Sation erfolgt durch Einschalten von Blindwiderständen in die Verbindungsleilung von Meßfühler und Schaltelement. Bei dieser Schaltungsanordnung werden Änderungen der Impedanz des Meßwertfühlers nicht Selbsttätig kompensiert. Es müssen manuell Blindwider-Stände zu- bzw. abgeschaltet werden.

In Fig. 2 der DE-AS 15 91 989 ist eine Schaltungsanordnung wiedergegeben, die eine selbsttätige Blindspannungskompensation bewirkt. Bei dieser Schaltungsanordnung entfallen die Blindspannungskompen^ sationsmittel der Fig. 1, Es ist ein Phasenschieber vorgesehen und es Werden zusätzlich eine steuerbare Kompensationsspannungsquelle und ein weiteres Schaltelement zur Blindspannungskompensation benötigt

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe mit geringem Aufwand eine selbsttätige Blindspannungskompensation eines mit Wechselspannung gespeisten Meßfühlers zu erreichen. Sie schlägt dazu eine Schaltungsanordnung vor, die sich durch die im Patentanspruch gekennzeichnete Lehre von dem Stand der Technik der DE-AS 15 91 989 Fig. 1 unterscheidet Die erfindungsgemäüe Meßschaltung wild mi folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

ίο F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel der Meßschaftung und die

F i g. 2a bis 2c Spannungsdiagramme zur Erläuterung ihrer Wirkungsweise.
Ein Meßfühler 1 zur Bestimmung der Leitfähigkeit

i> von Flüssigkeiten, der durch einen veränderlichen Widerstand angedeutet ist, wird über ein längeres zweiadriges Kabel 2 von einer Spannungsquelle 3 mit einer sinusförmigen Wechselspannung von z. B. 4000 Hz gespeist. Die Wechselspannung ist außerdem einem Phasenschiebernetzwerk, bestehend aus dem Kondensator 4 und den Widerständen 5 und 6 zugeführt. Durch entsprcLhende Einstellung des veränderbaren Widerstandes 6 kann die Phase der Ausgangsspannung des Phasenschiebernetzwerkes so beeinflußt werden, daß die Wirkkomponente des Fühlersignales in Phase mit dem Signal der Wechselspannungsquelle ist (Phasensynchronisation).

An den Ausgang des Phasenschiebernetzwerkes ist ein durch Widerstände 7, 8 und einen Operationsverstärker 9 gebildeter Komparator angeschlossen. Der Komparator erzeugt einen Rechtecktakt entsprechend den Nulldurchgängen der zugeführten Spannung (F i g. 2a). Ober die Parallelschaltung einer Diode 10 und eines Widerstandes 11 steuert der Rechtecktakt einen Transistor 12. Dieser Transistor schließt den Signalweg des über den Hochpaß, bestehend aus dem Kondensator 13 und dem Widerstand 14 zugeführten Meßfühlersignales in seiner Funktion als phasenabhängiger Schalter immer während der negativer. Halbwellen der Nutzkomponente des Fühlersignales k^n (Fig. 2b). Die um 90° phasenverschobene Blindkomponente des Fühlersignals wird dabei, wie F i g. 2c zeigt, ebenfalls kurzgeschlossen. Es erfolgt sodann eine Integration der verbleibenden Anteile der Nutz- und Blindkomponente mit Hilfe eines Integrators, der aus dem Kondensator

15. den Widerständen 16, 17, 18 und 19 und dem Operationsverstärker 20 besteht. Das blindstromfreie Meßwertsignal wird dem Anzeigegerät 21 zugeführt.

In den Fig. 2b und 2c sind die aufintegrierten Spannungs-Zeit-Flächen schraffiert gekennzeichnet. Der noch vorhandene Teil der Blindkomponente liefert keinen Anteil für das Ausgangssignal des Integrators, da sich positive und negative Spannungszeitflächen aufheben, während die Nutzkomponente im Ausgang des Integrators ein Gleichspannungssignal bewirkt, das frei von leitungsbedingten Blindstromanteilen und damit ein genaues Maß für die zu messende Größe ist. Außerdem tritt keine Beeinflussung der Meßwertanzeige durch Impedanzänderungen des Meßfühlers auf.

Die Schaltung läßt sich im Rahmen des Erfindungsgedankens noch insofern abändern, als zusatzliche Signalverstärker vorgesehen werden können und durch Invertieren der Eirigängsspännüng des Phasenschiebers auch die negativen Halbweilen des Nutzsignales zur Bildung des Ausgangssignales der Schaltung herangezogen werden können-

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Meßschaltung für einen mit Wechselspannung gespeisten Meßfühler, mit einem Blindsparinungskompensationsm'ittel, einem an den Meßfühler angeschlossenen Schaltelement, das durch die Wechselspannungsquelle über einen Komparator gesteuert ist, der eine Impulsfrequenz mit einer der Wechselspannung entsprechenden Periode erzeugt und mit einem an das Schaltelement angeschlossenen Integrator, an den ein Anzeigegerät angeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, d.aß das Blindspannungskompensationsmittel ein zv/ischen die Wechselspannungsquelle (3) und den Komparator (7, 8, 9) eingefügtes, einstellbares Phasenschiebernetzwerk (4,5,6) ist.