DE2739024A1 - Control circuit for electronic measurement characteristic - has comparators to which different reference voltages are applied, with switches applying second reference voltages - Google Patents
Control circuit for electronic measurement characteristic - has comparators to which different reference voltages are applied, with switches applying second reference voltagesInfo
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Abstract
Description
Schaltungsanordnung zur Kennlinienbeeinflussung einer elektro-Circuit arrangement for influencing the characteristics of an electrical
nischen Meßeinrichtung Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur inkrementalen Kennlinienbeeinflussung einer einen Ausgangsverstärker enthaltenden elektronischen Meßeinrichtung. Mit Hilfe einer derartigen Schaltungsanordnung können elektronische Meßeinrichtungen bzw. Meßstrecken für beliebige Meßgrößen nichtlinearen Ursprungs ein lineares Ubertragungsverhalten erhalten. Dadurch wird eine nichtlineare reproduzierbare Abbildwlg analoger elektrischer Größen ermöglicht. Ist die Meßgröße beispielsweise eine Thermospannung, die bekannterweise nichtlinear von der Temperatur abhängt, so wird durch die nichtlineare Abbildung erreicht, daß die Ausgangs größe der Meßeinrichtung eine lineare Funktion der Temperatur ist.Niche measuring device The invention relates to a circuit arrangement for the incremental influencing of the characteristic curve of a one containing an output amplifier electronic measuring device. With the help of such a circuit arrangement can electronic measuring devices or measuring sections for any non-linear measurable variables Originally obtained a linear transmission behavior. This makes it a non-linear one enables reproducible mapping of analog electrical quantities. Is the measurand for example a thermal voltage, which is known to be non-linear with temperature depends, it is achieved by the non-linear mapping that the output size of the measuring device is a linear function of temperature.
Es sind bereits Schaltungsanordnungen zur Kennlinienbeeinflussung von Meßeinrichtungen bekannt, bei denen die Jeweilige Funktion durch Polygonzüge analog approximiert wird (Tietze und Schenk "Halbleiterschaltungstechnik", 3. Auflage, Springer-Verlag 1974, Seiten 268 bis 275). Bei diesen Schaltungsanordnungen wird durch ein Widerstands-Diodennetzwerk die Verstärkung eines Verstärkers variiert. Derartige Widerstands-Diodennetzwerke lassen sich Jedoch nur schwer berechnen und ebenso schwierig abstimmen, da die einzelnen Elemente dieses Netzwerkes voneinander abhängig sind.There are already circuit arrangements for influencing the characteristic curve known from measuring devices in which the respective function by polygonal lines is approximated analogously (Tietze and Schenk "Semiconductor circuit technology", 3rd edition, Springer-Verlag 1974, pages 268 to 275). In these circuit arrangements the gain of an amplifier is varied by a resistor-diode network. However, such resistor-diode networks are difficult to calculate and just as difficult to coordinate, since the individual elements of this network are mutually exclusive are dependent.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art aus einfachen Komponenten und damit kostengünstig aufzubauen, die sich leicht auf unterschiedliche Funktionen abstimmen läßt und die darüber hinaus als Zusatz nachträglich zu beliebigen Meßeinrichtungen hinzugeschaltet werden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Komparatoren vorgesehen sind, an deren jeweils einem Eingang die Meßgröße liegt und deren jeweils anderer Eingang mit einem aus einer ersten Referenzspannungsquelle und einer Widerstandskette gebildeten Spannungsteiler derart verbunden ist, daß an diesem Eingang Jeden Komparators eine andere definierte Spannung liegt, daß jedem Komparator ein Schalter nachgeordnez ist, durch den eine zweite Referenzspannungsquelle über jeweils einen Widerstand mit dem Eingang des Ausgangsverstärkers verbunden ist, an dem auch die Meßgröße liegt. Da der unlineare Verlauf des Meßwertes als bekannt vorausgesetzt wird, ist die Kennlinie der Meßeinrichtung und damit die Abweichung von der vorgegebenen linearen Sollkennlinie ebenfalls bekannt. Weiterhin ist die ge.inschte Toleranz des linearen Fehlers vorgegeben. Damit lassen sich die Schaltpunkte der Komparatoren in Abhängigkeit von der Meßgröße berechnen. Eingestellt werden diese Schaltpunkte durch die Dimensionierung der Widerstandskette und des über diese a derstandskette gegen Masse fließenden Stromes. Dadurch wird mit steigendem Wert der Meßgröße ein schrittweises Durchschalten der Schalter erreicht. Durch die Wahl der Widerstände zwischen der zweiten Referenzspannungsquelle und dem Eingang des Ausgangsverstärkers ist die Größe der Jeweiligen Korrekturschritte bestimmt. The invention is based on the object of a circuit arrangement of the type mentioned above from simple components and thus cost-effective to build, which can be easily adjusted to different functions and beyond can be added as an add-on to any measuring equipment. This object is achieved according to the invention in that comparators are provided, the measured variable is at one input and the other input with one formed from a first reference voltage source and a resistor chain Voltage divider is connected in such a way that each comparator has one at this input Another defined voltage is that each comparator is followed by a switch is through which a second reference voltage source via a resistor in each case is connected to the input of the output amplifier, at which the measured variable lies. Since the non-linear course of the measured value is assumed to be known, is the characteristic curve of the measuring device and thus the deviation from the predetermined linear one Target characteristic also known. Furthermore, the required tolerance of the linear Error specified. This allows the switching points of the comparators to be dependent calculate from the measurand. These switching points are set through the dimensioning the resistance chain and the resistance chain flowing against ground via this a Current. As a result, as the value of the measured variable increases, there is a step-by-step switching through the switch reached. By choosing the resistors between the second reference voltage source and the input of the output amplifier is the size of the respective correction steps certainly.
Diese Korrekturschritte sind definierte, massebezogene Ströme, die aus der zweiten Referenzspannung über die zwischen dieser und dem Eingang des Ausgangsverstärkers liegenden Widerständen abgeleitet werden. Als Schalter wird man vorteilhafterweise Transistoren verwenden. Vorteilhafterweise wird man die Widerstandskette so dimensionieren und damit die Schaltpunkte der Transistoren derart festlegen, daß der Meßwert entsprechend seinem unlinearen Verlauf solange in der Meßeinrichtung unbeeinflußt bleibt, bis seine Abweichung von der Soll-Kennlinie die Toleranzgrenze erreicht. Dort wird ein Korrekturschritt vorgenommen. Der nächste Korrekturschritt folgt, wenn der eßwertfehler wiederum seine Toleranzgrenze erreicht hat. Damit können alle Korrekturschritte gleich groß sein, d.h. aber, alle Widerstände zwischen der zweiten Referenzspannungsquelle und dem Eingang des Ausgangsverstärkers haben den gleichen Wert. Es ist auch der umgekehrte Weg möglich, bei dem die Korrekturen in äquidistanten Abständen des Meßwertes folgen und dann unterschiedlich groß sind. Um dabei jedoch nicht die Toleranzgrenze zu überschreiten, müssen die Abstände zwischen den einzelnen Korrekturschritten so klein gehalten werden, daß zwischen keinem dieser Korrekturschritte die Abweichung der Meßgrößenkennlinie von der Soll-Kennlinie größer als der zulässige Fehler ist.These correction steps are defined, mass-related currents that from the second reference voltage via the voltage between this and the input of the output amplifier lying resistances are derived. As a switch one becomes advantageous Use transistors. The resistor chain will advantageously be dimensioned in this way and thus set the switching points of the transistors in such a way that the measured value corresponds accordingly its non-linear course remains unaffected in the measuring device until its deviation from the target characteristic curve reaches the tolerance limit. There will be a Correction step made. The next correction step follows if the measured value error in turn has reached its tolerance limit. In order to can do all correction steps must be the same, i.e. all resistances between the second reference voltage source and the input of the output amplifier have the same value. It is also that the opposite way is possible in which the corrections are made at equidistant intervals of the measured value follow and then are of different sizes. However, in order not to exceed the tolerance limit must be exceeded, the intervals between the individual correction steps are kept so small that there is no discrepancy between any of these correction steps the measured variable characteristic from the nominal characteristic is greater than the permissible error.
Mit der bisher angegebenen Schaltungsanordnung ist es möglich, positive bzw. negative monotone Abweichungen zu korrigieren. Um beliebige Abweichungen korrigieren zu können, ist daher in Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, daß weitere Komparatoren vorgesehen sind, an deren jeweils einem Eingang wiederum die Meßgröße liegt und deren jeweils anderer Eingang mit dem durch zusätzliche Widerstände erweiterten Spannungsteiler derart verbunden ist, daß insgesamt an diesem Eingang Jeden Komparators eine andere Spannung liegt, daß den weiteren Komparatoren ebenfalls ein Schalter nachgeordnet ist, durch den eine dritte Referenzspannungsquelle mit zur zweiten entgegengesetzter Polarität über ebenfalls Jeweils einen Widerstand mit dem Eingang des Ausgangsverstärkers verbunden ist. Abhängig davon, ob von Korrekturschritt zu Korrekturschritt positive oder negative Abweichungen korrigiert werden sollen, wird die zweite oder die dritte Referenzspannungsquelle über die Widerstände mit dem Eingang des Ausgangsverstärkers verbunden. Bei gleichgroßen Widerständen ergeben sich somit gleich große positive oder negative Korrekturschritte. Damit ist es möglich, MeB-größen nichtlinearen Verlaufs mit einer beliebigen Krümmung oder mehreren Krümmungen und mehreren Wendepunkten inkremental zu linearisieren.With the circuit arrangement specified so far, it is possible to generate positive or to correct negative monotonous deviations. To correct any discrepancies to be able, it is therefore proposed in a further development of the invention that further comparators are provided, each of which has one input, in turn, the measured variable and their respective other input with the one extended by additional resistors Voltage divider is connected in such a way that a total of each comparator at this input a different voltage is present that the other comparators also have a switch is downstream, through which a third reference voltage source to the second opposite polarity via a resistor to the input of the output amplifier is connected. Depending on whether from correction step to Correction step positive or negative deviations are to be corrected the second or the third reference voltage source via the resistors to the Connected to the input of the output amplifier. With equal resistances result This means that positive or negative correction steps are equal in size. This makes it possible Measured variables with a non-linear course with any curvature or multiple curvatures and to incrementally linearize multiple turning points.
Die wahlweise Korrektur positiver bzw. negativer Abweichungen der Meßgröße von der Soll-Kennlinie laßt sich vorteilhaft auch dadurch verwirklichen, daß weitere Komparatoren vorgesehen sind, an deren Jeweils einem Eingang wiedruu die Meßgröße liegt und deren Jeweils anderer Eingang mit d durch zusatz- liche Widerstände. erweiterten Spannungsteiler derart verbunden ist, daß insgesamt an diesem Eingang jeden Komparators eine andere Spannung liegt, daß den weiteren Komparatoren ebenfalls ein Schalter nachgeordnet ist, durch den die zweite Referenzspannuigsquelle über jeweils einen Widerstand am Eingang eines Invertierverstärkers liegt, dessen Ausgang mit dem Eingang des Ausgangsverstärkers verbunden ist. Das Vorzeichen der Korrekturschritte wird hierbei dadurch erzeugt, daß die von der zweiten Referenzspannungsquelle über die Widerstände abgeleiteten massebezcgenen Ströme einmal direkt auf den Eingang des Ausgangsverstärkers als dem Summenpunkt und das andere Mal über einen Invertierverstärker zu diesem Summenpunkt geführt werden.The optional correction of positive or negative deviations of the The measured variable from the target characteristic curve can also advantageously be realized by that further comparators are provided, each of which has an input wiedruu the measured variable is and its other input is marked with d by additional liche Resistances. extended voltage divider is connected in such a way that a total of This input of each comparator has a different voltage than the other comparators a switch is also arranged downstream through which the second reference voltage source via a resistor at the input of an inverting amplifier, whose Output is connected to the input of the output amplifier. The sign of the Correction steps are generated by the fact that the second reference voltage source Ground-related currents derived via the resistors directly to the input of the output amplifier as the summing point and the other time via an inverting amplifier to this summation point.
Besitzt die Meßeinrichtung eingangsseitig einen Vorverstärker, so ist es vorteilhaft, nicht die Meßgröße selbst auf Je einen Eingang der Komparatoren zu schalten, sondern erst den Ausgang dieses Vorverstärkers. Dadurch können etwa lastabhängige Fehler der Meßgröße verhindert werden. Sind der Ausgang des Vorverstärkers und der Eingang des Ausgangsverstärkers einer beliebigen Meßeinrichtung bzw. Meßstrecke von außen zugänglich, so kann die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur Xennlinienbeeinflussung als separates Bauteil ausgebildet sein, das im Bedarfsfall zur Meßeinrichtung hinzugeschaltet werden kann. Bei diesem separaten Bauteil wiederum müssen nur die einzelnen Widerstände der Widerstandskette sowie die zwischen zweiter und gegebenenfalls dritter Referenzspannungsquelle und Ausgangsverstärker liegenden Widerstände frei zugänglich sein, um dic Schaltungsanordnungen an beliebige Kurvenformen anpassen zu können.If the measuring device has a preamplifier on the input side, then it is advantageous not to apply the measured variable itself to one input of each of the comparators to switch, but first the output of this preamplifier. This allows about load-dependent errors of the measured variable are prevented. Are the output of the preamplifier and the input of the output amplifier of any measuring device or measuring section accessible from the outside, the circuit arrangement according to the invention can be used to influence the characteristic curve be designed as a separate component, which can be added to the measuring device if necessary can be. With this separate component, in turn, only the individual resistors need the resistor chain as well as between the second and possibly third reference voltage source and output amplifiers lying resistors are freely accessible to the circuit arrangements to be able to adapt to any curve shape.
Weiterhin kann durch den Parallelbetrieb mehrerer derartiger Schaltungsanordnungen die Anzahl der Korrekturschritte beliebig erweitert werden. So kann beispielsweise durch eine entsprechend gehäufte Festlegung der Korrekturschritte innerhalb eines besonders interessierenden Teilbereiches die Abweichung der Meßgrößenkennlinie von der Soll-Kennlinie praktisch beliebig klein gehalten werden.Furthermore, by operating several such circuit arrangements in parallel the number of correction steps can be expanded as required. For example by defining the correction steps in a correspondingly cumulative manner within a particularly interesting sub-area the deviation of the measured variable characteristic from the target characteristic can be kept practically as small as desired.
Anhand zweier Ausführungsbeispiele wird im folgenden die Erfindung näher beschrieben und erläutert.The invention is described below on the basis of two exemplary embodiments described and explained in more detail.
Dabei zeigen die Figuren 1 und 2 zwei Schaltungsanordnungen zur inkrementalen Kennlinienbeeinflussung mit positiven und negativen Korrekturschritten. Figures 1 and 2 show two circuit arrangements for incremental Influencing the characteristic curve with positive and negative correction steps.
Figur 3 zeigt als Beispiel eine Thermospannungskennlinie sowie die gewünschte Soll-Kennlinie.As an example, FIG. 3 shows a thermal voltage characteristic as well as the desired characteristic curve.
Figur 4 zeigt den ursprünglichen Verlauf der Abweichung der Thermoelementkennlinie von der Sollkennlinie und den inkremental korrigierten Verlauf.FIG. 4 shows the original course of the deviation in the thermocouple characteristic of the target characteristic and the incrementally corrected course.
In Figur 1 besteht die Meßeinrichtung aus einem Vorverstärker V1, an dessem Eingang E die Meßgröße liegt und einem Ausgangsverstärker V3. Der Ausgang A3 des Ausgangsverstärkers V3 liefert das Abbild der Meßgröße. Dieser Meßeinrichtung ist eine Schaltungsanordnung 1 hinzugefügt. Die Schaltungsanordnung besteht aus 6 Komparatoren K1 - K6, die mit dem Ausgang A1 des Vorverstärkers V1 und einem von den Widerständen R4 - R?O gebildeten Teil eines Spannungsteilers verbunden sind, und 6 weiteren Komparatoren K7 - K12, die ebenfalls mit dem Ausgang A1 des Vorverstärkers V1 und dem von den Widerständen Ril - R16 gebildeten Teil des Spannungsteilers verbunden sind. Der Spannungsteiler liegt an einer durch eine Zenerdiode D1 gegen Nasse festgelegten Referenzspannung UDI von z.B. 10 V - UD1 muß stets größer als die maximale Spannung am Ausgang Al sein -. Über gleichgroße Widerstände R17 - R22 sind die Ausgänge der Komparatoren K1 - K6 mit der Basis von als Schalter dienenden Transistoren T1 - T6 verbunden; über ebenso große Widerstände R23 - R28 die Ausgänge der Komparatoren K7 - K12 mit der Basis der Transistoren T7 - T12.In Figure 1, the measuring device consists of a preamplifier V1, at whose input E the measured variable is and an output amplifier V3. The exit A3 of the output amplifier V3 supplies the image of the measured variable. This measuring device a circuit arrangement 1 is added. The circuit arrangement consists of 6 comparators K1 - K6, which are connected to the output A1 of the preamplifier V1 and one of the resistors R4 - R? O formed part of a voltage divider are connected, and 6 other comparators K7 - K12, which are also connected to the A1 output of the preamplifier V1 and that part of the voltage divider formed by the resistors Ril - R16 are. The voltage divider is connected to a voltage fixed against Nasse by a Zener diode D1 Reference voltage UDI of e.g. 10 V - UD1 must always be greater than the maximum voltage be at the exit Al -. The outputs of the Comparators K1 - K6 with the base of transistors T1 - serving as switches T6 connected; the outputs of the comparators via resistors R23-R28 of the same size K7 - K12 with the base of the transistors T7 - T12.
Die Emitter der Transistoren T1 - T6 sowie T7 - T12 liegen auf einer durch eine Zenerdiode D2 festgelegten negativen Referenzspannung UD2 von z.B. - 6,2 V. Die Kollektoren der Transistoren T1 - T6 sind über Widerstände R30 - R35 mit dem negativen Eingang E2 eines Invertierverstärkers V2 verbunden, die Kollektoren der Transistoren T7 - T12 über Widerstände R36 - R41 direkt mit dem Eingang E3 des Ausgangsverstärkers V3, an dem die Ausgangsgröße Al liegt. Ebenso ist der Ausgang A2 des Invertierverstärkers V2 mit diesem Eingang E3, dem Summenpunkt, verbunden. Die Widerstände R30 - R41 in diesem Beispiel sind gleich groß. Die Wirkungsweise dieser Schaltung ist folgende: Durch die positive Referenzspannung UD1 fließt, einstellbar über den Widerstand R4, ein bestimmter konstanter Strom über die Widerstände R4 - R16 gegen Masse. Die Widerstände R4 - R16 können dabei so dimensioniert werden, daß eine beliebige erteilung der Schaltpunkte der Komparatoren über dem Verlauf der Ausgangsgröße Al erreicht wird. Mit dem Schalten der Komparatoren werden die entsprechenden Transistoren T1 - T12 durchgesteuert, wodurch die negative Referenzspannung UD2über die Widerstände R30 - R35 an den Summenpunkt E2, den Eingang des Invertierverstärkers V2 und über die Widerstände R36 - R41 an den Summenpunkt E3 angeschlossen ist. Durch die Wahl der Größe der Widerstände R30 - R41 wird die Größe der Korrekturschritte bestimmt. Steigt der Ausgangswert Al entsprechend einer Änderung der Meßgröße langsam an, so werden die Transistoren T12 bis T1 schrittweise nacheinander durchgeschaltet. Abhängig davon, ob positive oder negative Abweichungen korrigiert werden sollen, werden die Widerstände R41 - R30 auf den Summenpunkt E2 des Invertierverstärkers V2 bzw. auf den Summenpunkt E3 des Ausgangsverstärkers V3 gelegt. In diesem Beispiel liegen die Widerstände R41 - R36 auf dem Summenpunkt E3, die Widerstände R35 bis R30 auf dem Summenpunkt E2. Selbstverständlich sind auch andere Zusammenfassungen der Widerstände denkbar. Das richtet sich ganz nach der zu linearisierenden Kennlinie. In dem hier dargestellten Beispiel sind Jedoch zunächst 6 Korrekturschritte einer Polarität und anschließend 6 Korrekturschritte der entgegengesetzten Polarität vorgesehen.The emitters of the transistors T1 - T6 and T7 - T12 are on one negative reference voltage UD2 of e.g. - 6.2 V. The collectors of the transistors T1 - T6 are through resistors R30 - R35 connected to the negative input E2 of an inverting amplifier V2, the collectors of the transistors T7 - T12 via resistors R36 - R41 directly to the input E3 of the Output amplifier V3 to which the output variable Al is located. So is the exit A2 of the inverting amplifier V2 is connected to this input E3, the sum point. The resistors R30 - R41 in this example are the same size. the Mode of action This circuit is as follows: The positive reference voltage UD1 flows, adjustable across the resistor R4, a certain constant current across the resistors R4 - R16 to ground. The resistors R4 - R16 can be dimensioned so that any allocation of the switching points of the comparators over the course the output quantity Al is reached. When the comparators are switched, the corresponding transistors T1 - T12 turned on, whereby the negative reference voltage UD2 via the resistors R30 - R35 to the summation point E2, the input of the inverting amplifier V2 and is connected to the summation point E3 via the resistors R36 - R41. By the choice of the size of the resistors R30 - R41 will be the size of the correction steps certainly. If the output value Al increases slowly in accordance with a change in the measured variable on, the transistors T12 to T1 are switched through step by step one after the other. Depending on whether positive or negative deviations are to be corrected, the resistors R41 - R30 are connected to the summing point E2 of the inverting amplifier V2 or to the sum point E3 of the output amplifier V3. In this example the resistors R41 - R36 are at the summation point E3, the resistors R35 bis R30 on the sum point E2. Other summaries are of course also possible the resistances are conceivable. This depends entirely on the characteristic to be linearized. In the example shown here, however, 6 correction steps are initially one Polarity and then 6 correction steps for the opposite polarity are provided.
Figur 2 zeigt wiederum eine aus Vorverstärker V1 und Ausgangsverstärker V3 bestehende Meßeinrichtung mit einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung. Gleiche Schaltelemente sind daher wieder mit gleichen Bezugszeichen versehen. Diese Schaltung ist mit der Schaltung der Figur 1 nahezu identisch. Anstelle der Transistoren T1 - T12 sind in diesem Ausführungsbeispiel einfache Schalter S1 - S12 dargestellt, die - angepaßt an die übrige Schaltung - beliebig ausgebildet sein können. Sie können beispielsweise aus Feldeffekt-Transistoren bestehen.FIG. 2 again shows a preamplifier V1 and an output amplifier V3 existing measuring device with a circuit arrangement according to the invention. Same Switching elements are therefore again provided with the same reference numerals. This circuit is almost identical to the circuit of FIG. Instead of the transistors T1 - T12 simple switches S1 - S12 are shown in this exemplary embodiment, which - adapted to the rest of the circuit - can be designed as desired. You can for example consist of field effect transistors.
Die Schalter S1 - S6 sind an eine über eine Diode D3 festgelegte positive Referenzspannung UD3 von z-.B. 6,2 V angeschlossen, wodurch sich beim Durchschalten dieser Schalter S1 - S6 auch ohne den im ersten Ausführungsbeispiel verwendeten Invertierverstärker V2 Korrekturschritte umgekehrter Polarität ergeben. Die Schalter S7 - S12 sind wiederum an die negative Referenzspannung UD2 angeschlossen.The switches S1 - S6 are connected to a fixed via a diode D3 positive Reference voltage UD3 from z-.B. 6.2 V connected, which means when switching through this switch S1-S6 even without the one used in the first exemplary embodiment Inverting amplifier V2 results in correction steps of reversed polarity. The switches S7 - S12 are in turn connected to the negative reference voltage UD2.
Die Figuren 3 und 4 sollen am Beispiel der Thermospannung die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung verdeutlichen. Dazu ist in Figur 3 über der Temperatur T die Thermospannung UTh eines Thermoelementes als durchgezogene Kurve 2 dargestellt, deren Steigung mit steigender Temperatur zunimmt. Als Bezugstemperatur für das Thermoelement sind 0 Grad gewählt, so daß bei dieser Temperatur auch die Thermospannung 0 ist. Weiterhin ist in diesem Diagramm, ebenfalls durch den Nullpunkt gehend, eine durchgezogene Gerade5dargestellt, die die gewünschte Soll-Kennlinie darstellt. Parallel zu dieser Geraden sind gestrichelt zwei weitere Geraden 4 und 5 in geringem Abstand zu der Soll-Kennlinie dargestellt, die die obere und die untere Fehlergrenze anzeigen. Innerhalb dieses Toleranzbereiches soll sich die linearisierte Thermospannungskurve bewegen. Die Pfeile zwischen der Soll-Kennlinie 3 und der ursprünglichen Thermospannungskurve 2 geben den jeweiligen Fehler F, also die Abweichung zwischen Soll-Kennlinie 3 und der ursprünglichen Thermospannungskennlinie 2 an.FIGS. 3 and 4 are intended to illustrate the mode of operation using the example of thermal voltage illustrate the circuit arrangement according to the invention. This is shown in Figure 3 about the temperature T is the thermal voltage UTh of a thermocouple as a solid line Curve 2 is shown, the slope of which increases with increasing temperature. As a reference temperature 0 degrees are selected for the thermocouple, so that at this temperature also the Thermal voltage is 0. Furthermore, in this diagram, also through the zero point going, a solid straight line 5 is shown, which the desired target characteristic represents. Two further straight lines 4 and 4 are dashed parallel to this straight line 5 shown at a short distance from the target characteristic curve, the upper and lower Show error limit. The linearized should be within this tolerance range Move thermal voltage curve. The arrows between the target curve 3 and the original Thermal voltage curve 2 give the respective error F, i.e. the deviation between Setpoint characteristic 3 and the original thermal voltage characteristic 2.
In Figur 4 ist die Fehlerkurve 6 der Thermospannung aufgetragen, d.h. für Jede Temperatur ist der durch die Pfeile angegebene Fehlerwert F eingetragen, wobei zur Verdeutlichung ein anderer Maßstab gewählt wurde. Weiterhin ist parallel zur Temperaturachse gestrichelt der zulässige Fehlerbereich dargestellt, der sich in diesem speziellen Beispiel von - 0,1 mV bis + 0,1 mV erstreckt. Innerhalb dieses Bereiches wiederum ist ein weiterer Berrich dargestellt, der 80 % des zulässigen Fehlerbereiches überdeckt. Nur dieser schmalere Bereich soll für die Korrektur ausgenutzt werden; dadurch kann die eigentliche Schaltungsanordnung zur Kenniinienbeeinflussung selbst einen größerenFeh- ler haben, ohne mit der Korrektur die Grenze des Toleranzbereiches zu überschreiten. Die Schaltungsanordnung kann daher aus relativ einfachen Komponenten und damit kostengünstig aufgebaut sein. Der erste Korrekturschritt wird notwendig, wenn die ursprüngliche Fehlerkurve 6 die Gerade 7,7' für den maximal zulässigen Fehler schneidet. Die Größe des Korrekturschrittes ist gleich der doppelten maximal zulässigen Fehlerbreite von 0,8 Fzul. Da in diesem speziellen Beispiel die Thermoelementkennlinie unterhalb der Soll-Kennlinie liegt, d.h. der Fehler negativ ist, muß zunächst die Korrektur in positiver Richtung vorgenommen werden. Die Korrektur muß Jedesmal wiederholt werden, wenn die neue Kurve, d.h. die um ein oder bereits mehrere oorrekturschritte in positiver Richtung verschobene ursprüngliche Kurve wiederum die durchgezogene Linie 7,7, des maximal zugelassenen Fehlers schneidet. Die Breite zwischen den einzelnen Korrekturschritten bestimmt sich daher aus der Steigung der Fehlerkurve.In Figure 4, the error curve 6 of the thermal voltage is plotted, i. The error value F indicated by the arrows is entered for each temperature, a different scale was chosen for clarity. Furthermore is parallel The permissible error range is shown in dashed lines in relation to the temperature axis in this particular example ranges from -0.1 mV to + 0.1 mV. Inside this In turn, another range is shown, which is 80% of the permissible range Error area covered. Only this narrow area should be used for the correction will; this enables the actual circuit arrangement for influencing the characteristic curve even a major mistake ler without having to correct the To exceed the limit of the tolerance range. The circuit arrangement can therefore be constructed from relatively simple components and thus inexpensive. The first Correction step becomes necessary when the original error curve 6 is the straight line 7.7 'for the maximum allowable error. The size of the correction step is equal to twice the maximum permissible error width of 0.8 Fzul. Because in this special example the thermocouple characteristic is below the nominal characteristic, i.e. the error is negative, the correction must first be made in the positive direction will. The correction must be repeated every time the new curve, i.e. which has been shifted by one or more correction steps in a positive direction original curve again the solid line 7.7, the maximum permitted Error cuts. Determines the width between the individual correction steps therefore from the slope of the error curve.
In dem vorliegenden Beispiel sieht man das sehr deutlich im mittleren Bereich der Fehlerkurve, in dem diese ein Maximum und damit die Steigung Null aufweist. Am Anschluß an dieses Fehlermaximum muß die Korrektur in umgekehrter Richtung vorgenommen werden, bis schließlich die Fehlerkurve auf den Wert Null zurückgegangen ist, d.h. die Abweichung zwischen Thermoelementkennlinie und Soll-Kennlinie Null geworden ist. Die Thermospannungswerte, also die Meßgrößen, bei denen die Korrekturschritte erfolgen müssen, lassen sich leicht dadurch ermitteln, daß in der Fehlerkurve der Figur 4 parallel zur Temperaturachse Geraden gezogen werden, deren Abstand jeweils dem erlaubten maximalen Fehler entspricht. Der Schnittpunkt dieser Geraden mit der ursprünglichen Fehlerkurve gibt zunächst die Temperaturen an, bei denen eine Korrektur erfolgen muß. Aus dem Diagramm der Figur 3 lassen sich zu diesen Temperaturen die entsprechenden Thermospannungen für die Korrekturschritte ermitteln.In the present example you can see this very clearly in the middle Area of the error curve in which it has a maximum and thus a slope of zero. When this error maximum is reached, the correction must be carried out in the opposite direction until finally the error curve has returned to the value zero, i.e. the deviation between the thermocouple characteristic curve and the nominal characteristic curve has become zero is. The thermal voltage values, i.e. the measured quantities for which the correction steps must take place can easily be determined by the fact that in the error curve the Figure 4 parallel to the temperature axis straight lines are drawn, the distance between each corresponds to the maximum permitted error. The intersection of this straight line with the The original error curve initially indicates the temperatures at which a correction must be done. From the diagram in FIG. 3, the temperatures for these temperatures Determine the corresponding thermal voltages for the correction steps.
4 Figuren 3 Patentansprüche4 Figures 3 claims
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|---|---|---|---|
| DE19772739024 DE2739024A1 (en) | 1977-08-26 | 1977-08-26 | Control circuit for electronic measurement characteristic - has comparators to which different reference voltages are applied, with switches applying second reference voltages |
Publications (1)
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| DE4418176A1 (en) * | 1994-05-25 | 1996-02-15 | Thomson Brandt Gmbh | Instrumentation meter with linear or digital measurement value signal output |
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