DE2853504C2

DE2853504C2 - Pressure gauge

Info

Publication number: DE2853504C2
Application number: DE19782853504
Authority: DE
Inventors: Günther Dipl.-Ing. Bramm; Peter Dipl.-Ing. 8000 München Koschke; Helmut Ing.(grad.) 8921 Burggen Siebachmeyer
Original assignee: Speidel and Keller GmbH and Co KG
Current assignee: Speidel and Keller GmbH and Co KG
Priority date: 1978-12-12
Filing date: 1978-12-12
Publication date: 1984-12-06
Anticipated expiration: 2001-12-06
Also published as: DE2853504A1

Description

Bei der Druckmessung, wie sie etwa bei der Blutdruckmessung nach Riva-Rocci und Korotkoff vorgenommen wird, hat man lange Zeit ausschließlich mechanische Druekmeßwcrke verwendet. Bei ihnen wirkt dieWhen measuring pressure, such as when measuring blood pressure according to Riva-Rocci and Korotkoff, for a long time only mechanical ones were used Pressure gauges used. It works for them

Wellmembran einer Druckmeßdose auf einen Druckhebelwandler ein. Dieser treibt über ein Zahnradgetriebe die Zeigerwelle eines Schwenkzeigers an, der auf einer zugeordneten Druckwerteskala den ia der Druckmeßdose herrschenden Durck des Meßmediiims anzeigt Bei der Übertragung der Dehnungsbeweg'jngen der Druckmeßdose auf die Zeigerwelle findet eine beträchtliche Wegübersetzung statt Diese mechanischen Druckmeßwerke weisen eine größere Anzahl Einzelteile auf, db in Spitzenlagern oder in zylindrischen Wellenlagern gelagert sind. Die Bewegungsübertragung erfolgt zum Teil durch kraftschlüssige Anlage der Teile aneinander, wobei infolge unterschiedlicher Bewegungsbahnen Relativbewegungen der Teile an der Anlagestelle und damit einhergehende Reibungskräfte nicht zu vermeiden sind. Auch im Zahnradgetriebe treten Reibungskräfte auf. Außerdem hängt dort die Genauigkeit der Bewegungsübertragung von der Genauigkeit der Verzahnung der miteinander kämmenden Zahnräder ab. Alle diese Umstände erfordern eine möglichst sorgfällige Fertigung der Einzelteile, einen sorgfältigen Zusammenbau und eine genaue Justierung der Teile, was bei vorgegebenen Qualitätsanforderungen verhältnismäßig hohe Kosten verursacht Wegen der unvermeidlichen Fertigungstoleranzen bei den Bauteilen, die sich infolge der großen Wegübersetzung verstärkt auswirken, wegen des unvermeidlichen Spiels in den zahlreichen Lagerstellen und Übertragungsstellcn und wegen der dabei auftretenden Reibungseinflüsse sind der Genauigkeit des Meßvorganges bei den mechanischen Druckmeßwerken verhältnismäßig enge Grenzen gezogen. Außerdem lassen sie sich etwa für die Fernübertragung der Meßwerte oder für irgendwelche Ausgleichsmaßnahtnen entweder gar nicht oder nur mit großen Schwierigkeiten und mit erheblichem Aufwand abwandeln.Corrugated membrane of a pressure cell on a pressure lever transducer. This drives via a gear drive the pointer shaft of a swivel pointer, which indicates the pressure of the measuring medium prevailing generally at the pressure cell on an associated pressure value scale the transfer of the expansion movements of the pressure cell to the pointer shaft takes place considerably Distance translation instead of These mechanical pressure measuring mechanisms have a larger number of individual parts, db in Point bearings or are stored in cylindrical shaft bearings. The movement is transmitted in part by frictional contact between the parts, with relative movements of the parts at the contact point and thus due to different movement paths associated frictional forces cannot be avoided. Frictional forces also occur in the gear transmission. In addition, the accuracy of the transmission of motion depends on the accuracy of the teeth meshing gears. All of these circumstances require careful manufacturing of the individual parts, careful assembly and precise adjustment of the parts, what is given Quality requirements caused relatively high costs because of the inevitable manufacturing tolerances in the components, which are due to the large Impact path translation increased, because of the inevitable play in the numerous bearings and transfer points and because of the frictional influences that occur, the accuracy of the Measuring process drawn with the mechanical pressure measuring units relatively narrow limits. aside from that they can be used for remote transmission of the measured values or for any compensation measures either not at all or only with great difficulty and with considerable effort.

In jüngerer Zeit sind Vorschläge gemacht worden (GB-PS 13 55 338), ein mechanisch-elektrisches Druckmeßgerät zu schaffen, bei dem die Wellmembran der Druckmeßdose mit einem veränderlichen Kondensator gekoppelt ist, der Teil eines Schwingkreises ist, dessen elektrische Ausgangssignale als Maß für den Meßdruck ausgewertet werden. Aber auch bei einem solchen Druckmeßgerät wird nur eine verhältnismäßig geringe Meßgenauigkeit erreicht. Das rührt vor allem daher, daß der Einfluß der sogenannten parasitären Kapazität des Meßkondensators, das ist u. a. die Kapazität der Elektroden und die ihrer Verbindungsleitungcn zu den Schaltgliedern des Oszillators gegenüber benachbarten geerdeten Gehäuseteilen, nur sehr schwer zu erfassen ist und ihre Größe sich außerdem nicht verhältnisgleich mit dem Abstand der Elektroden ändert. Eine weitere Beeinträchtigung der Meßgenauigkeit ergibt sich aus der Temperaturabhängigkeit der RC-Oszillatoren. Eine weitere Schwierigkeit ergibt sich auch daraus, daß nicht die Frequenz des Schwingkreises gemessen wird, sondern die Zeitdauer dessen Schwingungen. Die Zeitdauer ist aber umgekehrt proportional zum Druck.More recently, proposals have been made (GB-PS 13 55 338), a mechanical-electrical To create pressure measuring device in which the corrugated membrane of the pressure cell is coupled to a variable capacitor which is part of an oscillating circuit, whose electrical output signals are evaluated as a measure for the measuring pressure. But also with one such a pressure measuring device only achieves a relatively low measurement accuracy. Above all else, that moves hence the fact that the influence of the so-called parasitic capacitance of the measuring capacitor, that is inter alia. the capacity the electrodes and their connecting lines to the switching elements of the oscillator opposite to adjacent earthed housing parts, only with great difficulty and their size does not change proportionally with the distance between the electrodes. One further impairment of the measurement accuracy results from the temperature dependence of the RC oscillators. Another difficulty arises from that not the frequency of the oscillating circuit is measured, but the duration of its oscillations. the However, the duration is inversely proportional to the pressure.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein mechanisch-elektrisches Druckmeßgerät zu schaffen, mit dem in erster Linie eine höhere Genauigkeit der Druckmessung und in zweiter Linie eine größere Abwandlungsfähigkeit des Gerätes selbst oder seiner Meßwertauswertung erreicht wird.The invention is based on the object of creating a mechanical-electrical pressure measuring device with which first and foremost a higher accuracy of the pressure measurement and, secondly, a greater versatility of the device itself or of its measured value evaluation is achieved.

Durch die Ausgleichsschaltung kann die parasitäre Kapazität des Meßkondensators ausgeglichen werden, wodurch die Abweichungen der Zyklusfrequenz von der Linearität praktisch ausgeschaltet werden können und damit die Meßgenauigkeit des DruckmeßgerätesThe compensating circuit can compensate for the parasitic capacitance of the measuring capacitor, whereby the deviations of the cycle frequency from the linearity can be practically eliminated and thus the measuring accuracy of the pressure measuring device erheblich gesteigert werden kann.can be increased significantly.

Mit einer Weiterbildung des Druckrneßgerätes nach Anspruch 2 wird auch bei solchen Druckmeßgeräten, die öfters ausgeschaltet werden, ein sicheres AnschwinWith a further development of the Druckrneßgerätes Claim 2 is a reliable start-up even with pressure gauges that are often switched off gen ihrer Oszillatorschaltung erreicht, so daß sie nach jedem Einschalten schnell und sicher betriebsbereit sind. Durch die Weiterbildung des Druckmeßgerätes nach Anspruch 3 wird erreicht, daß das Triggersignal eine möglichst steile Schaltflanke hat, so daß ein möglicher-gen their oscillator circuit reached so that they after are ready for operation quickly and safely every time they are switched on. Through the development of the pressure measuring device according to Claim 3 is achieved that the trigger signal has the steepest possible switching edge, so that a possible

weise vorhandener Unterschied in der Ansprechempfindlichkeit der beiden Oszillatoren bezüglich der Triggersignalspannung keine Verschiebung des Einschaltzeitpunktes auftritt Soweit in der Impulsformerstufe noch ein Zeiglied vorhanden ist kann dadurch der ZeitIf there is a difference in the response sensitivity of the two oscillators with regard to the trigger signal voltage, there is no shift in the switch-on time. This is the case in the pulse shaper stage There is still a pointer to the time abstand zwischen der abfallenden Schaltflanke und der aufsteigenden Schaltflanke der Ausgangssignale der Impulsformerstufe verändert, insbesondere verkürzt werden, so daß die Impulsformerstufe auch bei hohen Schaltfrequenzen sich stets im richtigen Schaltzustanddistance between the falling switching edge and the rising switching edge of the output signals of the pulse shaper stage changed, in particular shortened, so that the pulse shaper stage even at high Switching frequencies are always in the correct switching state befindet, wenn vom Schwellenwertschalter der Ausgleichsschaltung ein Schaltimpuls eintrifft.is located when a switching pulse arrives from the threshold switch of the compensation circuit.

Durch eine Ausgestaltung des Meßgerätes nach Anspruch 4 wird eine verhältnismäßig einfache und billige Signalauswertung mit analoger Anzeige geschaffen.An embodiment of the measuring device according to claim 4 makes a relatively simple and inexpensive one Signal evaluation with analog display created.

Durch eine Ausgestaltung des Druckmeßgerätes nach Anspruch 5 wird eine Signalauswertung mit digitaler Anzeige geschaffen, die einige wenige handelsübliche Baugruppen aufweist und daher ebenfalls verhältnismäßig einfach und billig hergestellt werden kann. BeiBy means of an embodiment of the pressure measuring device according to claim 5, a signal evaluation with a digital display is created which has a few commercially available assemblies and can therefore also be produced relatively easily and cheaply. at einer Weiterbildung des Druckmeßgerätes nach Anspruch 7 kann man den Druck-Frequenz-Wandler und die digitale Auswerteschaltung als selbständige Baugruppen beliebig zusammenstellen, d. h. auch auswechseln, ohne daß man jedesmal am Druckfühler den Elek-a development of the pressure measuring device according to claim 7 can be the pressure-frequency converter and assemble the digital evaluation circuit as independent assemblies as desired, d. H. can also be replaced without having to switch the elec-

J5 trodenabstand mechanisch verstellen muß, um die gleiche Nullpunkteinstellung am Anzeigeteil zu erreichen.J5 has to be adjusted mechanically in order to achieve the same zero point setting on the display unit.

Beide Auswerteschaltungen, sowohl diejenige mit analoger Anzeige wie auch diejenige mit digitaler Anzeige, können unmittelbar an den Druck-Frequenz-Both evaluation circuits, both the one with an analog display and the one with a digital display, can be directly connected to the pressure-frequency Wandler angeschlossen werden, ohne daß es für die digitale Anzeige eines Analog-Digital-Wandlers bedarf. Beide Auswerteschaltungen können also wahlweise eingesetzt werden. Die Erfindung wird im folgenden anhand von in denConverters can be connected without the need for an analog-to-digital converter for the digital display. Both evaluation circuits can therefore be used optionally. The invention is illustrated below with reference to in FIGS Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:Drawings illustrated embodiments explained in more detail. Show it:

F i g. I eine Ersatzschaltung des Druckmeßgerätes gemäß der Erfindung mit Druckfühler, RC-Oszillator, Auswcrteschaltung und Anzeigegerät;F i g. I an equivalent circuit of the pressure measuring device according to the invention with pressure sensor, RC oscillator, Output circuit and display device;

Fig.2 einen Vertikalschnitt einer ersten Ausführungsform des Druckfühlers und eines Gehäuses für den Druckfühlcr und den Oszillator;Fig.2 is a vertical section of a first embodiment of the pressure sensor and a housing for the Pressure sensor and the oscillator;

F i g. 3 einen Horizontalschnitt des Gehäuses nach Fig. 2;F i g. 3 shows a horizontal section of the housing according to FIG. 2;

F i g. 4 und 5 je eine schematische Darstellung der Verbindung der Kondensatorelektroden des RC-Gliedes des Oszillators mit unterschiedlichen Aur.führungsformen des Druckfühlers;F i g. 4 and 5 each show a schematic representation of the connection of the capacitor electrodes of the RC element of the oscillator with different Aur.führungformen of the pressure sensor;

Fig.6 ein Schaltbild einer ersten Ausführungsform6 is a circuit diagram of a first embodiment W) des Oszillators;W) of the oscillator;

Fig. 7 ein Schaltbild einer abgewandelten •Ausführungsform des Oszillators;7 shows a circuit diagram of a modified embodiment of the oscillator;

F^;'j. 8 ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform des Ozillators;F ^; 'j. 8 is a block diagram of a further embodiment of the oscillator;

b5 F i g. 4 ein Signalverlaufsplan für verschiedene Punkte des Schaltbildes in F i g. 8;b5 F i g. 4 shows a signal flow diagram for various points in the circuit diagram in FIG. 8th;

F i g. 10 bis 12 konkrete Schaltpläne für die Baugruppe Integrationsverstärker, Impulsformerstufe bzw. An-F i g. 10 to 12 specific circuit diagrams for the assembly group integration amplifier, pulse shaper stage or

schwingschaltung des Blockschaltbildes nach F i g. 8;oscillating circuit of the block diagram according to FIG. 8th;

Fig. 13 ein Stromlaufplan mit den einzelnen elektrischen Bauteilen des Blockschaltbildes nach F i g. 8;13 is a circuit diagram with the individual electrical Components of the block diagram according to FIG. 8th;

F i g. 14 und 15 je ein Blockschaltbild zweier verschiedener Ausführungsformen einer Auswerteschaltung mit Analoganzeige;F i g. 14 and 15 each have a block diagram of two different ones Embodiments of an evaluation circuit with analog display;

Fig. 16 ein Blockschaltbild einer Auswerteschaltung mit Digitalanzeige;16 shows a block diagram of an evaluation circuit with a digital display;

Fig. 17 ein Blockschaltbild einer Nullpunktabgleichschaltung für die Auswerteschaltung mit Digitalanzeige nach Fig. 16;Fig. 17 is a block diagram of a zero adjustment circuit for the evaluation circuit with digital display according to FIG. 16;

Fig. 18 ein ausführliches Blockschaltbild für die Nullpunktabgleichschaltung nach F i g. 17.Figure 18 is a detailed block diagram for the zero adjustment circuit according to FIG. 17th

Aus dem Ersatzschaltbild in F i g. 1 sind teils in schcmatischer Darstellung teils als Blockschaltbild die wichtigsten Baugruppen des Druckmeßwerkes zu erkennen: ein Druckfühler 21. das RC-Glied 22 eines RC-Oszillators 23, der im folgenden kurz Oszillator genannt wird, eine Auswerteschaltung 24 für die Ausgangssignale des Oszillators 23 und ein Anzeigeteil 25 der Auswerteschaltung 24. Der Druckfühler 21 und der Oszillator 23 mit seinem RC-Glied 22 wirken dabei als Druckfrequenzwandler des Druckmeßgerätes zusammen.From the equivalent circuit in FIG. 1 are partly in Schcmatic Representation partly as a block diagram to recognize the most important assemblies of the pressure measuring mechanism: a pressure sensor 21. the RC element 22 of an RC oscillator 23, which is hereinafter referred to as the oscillator, an evaluation circuit 24 for the output signals of the Oscillator 23 and a display part 25 of evaluation circuit 24. Pressure sensor 21 and oscillator 23 with its RC element 22 act as a pressure frequency converter of the pressure measuring device.

Der Druckfühler 21 ist wie in Fi g. 1 angedeutet und in F i g. 2 deutlicher dargestellt ist, hauptsächlich als Membrandose 26 ausgebildet, die auch als Druckmeßdose bezeichnet wird und als solche auch in herkömmlichen mechanischen Druckmcßwerkcn eingesetzt wird. Die Membrandose 26 hat im allgemeinen einen starren Boden 27, dem eine kreisrunde Wellmembran 28 in geringem Abstand gegenüberliegt. Über ihren meist zylindrisch gezogenen Rand 29 ist die Wellmembran 28 mit dem Boden 27 gasdicht verbunden, und zwar im allgemeinen verlötet. Über einen meist mit dem Boden 27 verbundenen Anschlußstutzen 31 steht der Innenraum der Membrandose 26 mit der Druckleitung oder mit dem Druckraum in Verbindung, im welchem das Meßmedium sich befindet, dessen Druck durch das Druckmeßwerk gemessen werden soll. Beim Einsatz für die Blutdruckmessung nach Riva Rocci und Korotkoff ist der Druckmeßraum die aufblasbare Meßmanschette, die um eine der Extremitäten der Untersuchungsperson herumgelegt wird.The pressure sensor 21 is as in Fi g. 1 indicated and in Fig. 2 is shown more clearly, mainly designed as a diaphragm box 26, which is also used as a pressure cell is referred to and is used as such in conventional mechanical printing presses. The membrane can 26 generally has a rigid bottom 27, which has a circular corrugated membrane 28 to a small extent Distance is opposite. The corrugated membrane 28 is with its mostly cylindrically drawn edge 29 the bottom 27 is connected in a gas-tight manner, namely generally soldered. About one mostly with the ground 27 connected connecting piece 31 is the interior of the diaphragm box 26 with the pressure line or with the pressure chamber in connection in which the measuring medium is located, its pressure through the pressure measuring mechanism should be measured. When used for blood pressure measurement according to Riva Rocci and Korotkoff is the pressure measuring chamber is the inflatable measuring cuff around one of the extremities of the person being examined is lying around.

Beim Ansteigen des Meßdruckes im inncnraum der Membrandose 26 gegenüber dem Außendruck erfährt die Wellmembran 28 eine elastische Formänderung, die sich in einer reversiblen Lageänderung ihres in der Regel ungewellten mittleren Flächenbereiches 32 gegenüber ihrem eingespannten Rand 29 auswirkt. In gewissen Grenzen, die von der Art und Dicke des Mernbranwerkstoffes, von der Größe der Membranfläche und von der Anzahl und der Ausbildung der Wellen abhängen, ist die reversible Lageänderung des mittleren Flächenbereiches 32 gegenüber dem eingespannten Rand 29 verhältnisgleich dem Druckanstieg. Ähnliches gilt für die Ausbildung des Druckfühlers als Faltenbalg aus einem metallenen Werkstoff.When the measuring pressure in the interior of the diaphragm box 26 rises in relation to the external pressure the corrugated membrane 28 an elastic change in shape that results in a reversible change in position of its usually unwrinkled central surface area 32 has an effect on its clamped edge 29. In certain Limits that depend on the type and thickness of the membrane material, the size of the membrane surface and depend on the number and the formation of the waves, is the reversible change in position of the central surface area 32 compared to the clamped edge 29 in proportion to the pressure increase. The same applies to the design of the pressure sensor as a bellows made of a metal material.

Das RC-Glied 22 wird durch einen Kondensator K\ und einen Ladewiderstand Rt gebildet die miteinander in Reihe geschaltet zwischen den Plus-Pol und den Masse-Pol einer Spannungsquelle eingeschaltet sind. In F i g. 1 ist der Kondensator Am mit den zwei zueinander parallel geschalteten Kapazitäten Ci μ und C\_P dargestellt CiM bezeichnet dabei die sogenannte Meßkapazität oder den Nutzanteil an der Gesamtkapazität Q des Kondensators Ali · Q_p bezeichnet die sogenannte parasitäre Kapazität oder den parasitären Anteil an der Gesamtkapazität Q des Kondensators K₁. Letztere wird vor allem durch die Kapazität der Kondensatorelektroden und deren Verbindungleitungen zum Oszillator gegenüber benachbarten Metallteilen, insbesondere gegenüber geerdeten Gehäuseteilen, bestimmt.The RC element 22 is formed by a capacitor K \ and a charging resistor Rt which are connected in series with one another between the positive pole and the ground pole of a voltage source. In Fig. 1, the capacitor Am μ with the two parallel switched capacitors Ci and C \ _P CiM shown here refers to the so-called measuring capacitor or the useful component of the total capacity Q of the capacitor Ali · Q _p denotes the so-called parasitic capacitance or the parasitic component of the total capacity Q of the capacitor K ₁ . The latter is primarily determined by the capacitance of the capacitor electrodes and their connection lines to the oscillator with respect to adjacent metal parts, in particular with respect to earthed housing parts.

Der Kondensator K\ ist ein Luftkondensator mit zwei einander gegenüberstehenden und parallel zueinander ausgerichteten Elektroden 33 und 34. Die Elektrode 33 ist eine kreisrunde dünne Metallplatte beispielsweise aus Aluminium. Die Elektrode 33 ist in ihrer Mitte durchThe capacitor K \ is an air capacitor with two electrodes 33 and 34 facing one another and aligned parallel to one another. The electrode 33 is a circular thin metal plate, for example made of aluminum. The electrode 33 is through in its center

ίο eine Klebstoffschicht 35 mit dem mittleren Flächen bereich 32 der Wellmembran 28 verklebt. Die Elektrode 33 ist mit der Wellmembran 28 elektrisch leitfähig verbunden, indem ein elektrisch leitfähiger Klebstoff, etwa ein graphithaltiger Klebstoff, verwendet wird oder indem eine gesonderte elektrische Verbindungsleitung zwischen der Elektrode 33 und der Membran 28 oder einem mit ihr elektrisch leitfähig verbundenen Metallteil hergestellt wird, damit die Elektrode 33 und die ihr eng benachbarte Membran 28 das gleiche Potential haben und somit eine parasitäre Kapazität zwischen diesen beiden Teilen vermieden wird. Die zweite Elektrode 34 ist als metallischer Belag, beispielsweise aus Kupfer, einer Trägerplatte 36, beispielsweise aus Epoxyharz, ausgebildet. Die Trägerplatte 36 liegt auf einem stirnseitigen Absatz eines Tragringes 37 von kreisringzylinderförmiger Gestalt auf. Dieser Tragring 37 ist auf seiner Innenseite mit Innengewinde versehen, mit dem er auf das Außengewinde eines zylindrischen Flanschteils 38 einer Grundplatte 39 aufgeschraubt ist. In der Mitte derίο an adhesive layer 35 with the central surface area 32 of the corrugated membrane 28 glued. The electrode 33 is electrically conductively connected to the corrugated membrane 28, by using an electrically conductive adhesive, such as an adhesive containing graphite, or by a separate electrical connection line between the electrode 33 and the membrane 28 or one is made with her electrically conductively connected metal part, so that the electrode 33 and her tight adjacent membrane 28 have the same potential and thus a parasitic capacitance between them both parts is avoided. The second electrode 34 is a metallic coating, for example made of copper Support plate 36, for example made of epoxy resin, is formed. The carrier plate 36 lies on an end face Paragraph of a support ring 37 of circular cylindrical shape. This support ring 37 is on his Inside provided with an internal thread, with which it fits onto the external thread of a cylindrical flange part 38 a base plate 39 is screwed on. In the middle of

jo Grundplatte 39 ist die Membrandose 36 mit ihrem Boden 27 befestigt. In axialer Richtung sind die Abmessungen der Membrandose 26, der Klebstoffschicht 35, des Tragringes 37 und des Flanschteils 38 so aufeinander abgestimmt, daß bei druckloser Membrandose 26, alsojo base plate 39 is the diaphragm box 36 with its bottom 27 attached. In the axial direction, the dimensions of the diaphragm box 26, the adhesive layer 35, des The support ring 37 and the flange part 38 are coordinated with one another in such a way that when the diaphragm box 26 is depressurized, that is

J5 bei entspannter Membran 28, der lichte Abstand der beiden Elektroden 33 und 34 größer als die größte zu erwartende Dehnung der Membran 28, d. h. bei einfachen Membranen übliche Abmessungen mindestens 1,0 bis 1,5 mm, beträgt, und daß außerdem noch eine gewisse axiale Verstellung des Trägerringes 37 gegenüber der Grundplatte 39 in beiden Richtungen möglich ist Eine solche Verstellung erfolgt mittels des Feingewindes zwischen dem Tragring 37 und dem Flanschteil 38. Diese beiden Teile sind gegen eine unbeabsichtigte Verstellbewegung gesichert. Das kann, wie in F i g. 2 dargestellt, dadurch geschehen, daß der Tragring 37 in dem Längenabschnitt, in dem er am Flanschteil 38 anliegt einen oder mehrere radial durchgehende axiale Schlitze 41 aufweist, die eine gwisse radiale Verformung des Tragrin-J5 with the membrane 28 relaxed, the clear distance of the both electrodes 33 and 34 greater than the greatest expected elongation of the membrane 28, d. H. with simple Diaphragms usual dimensions at least 1.0 to 1.5 mm, and that also a certain amount axial adjustment of the carrier ring 37 relative to the base plate 39 in both directions is possible Such adjustment takes place by means of the fine thread between the support ring 37 and the flange part 38. This both parts are secured against unintentional adjustment. As shown in FIG. 2 shown, done by the fact that the support ring 37 in the longitudinal section in which it rests against the flange 38 or one has several radially continuous axial slots 41, which cause a gwisse radial deformation of the support ring

w ges 37 mit entsprechender elastischer Verspannung des Tragringes 37 ermöglichen. Eine andere Sicherung kann durch eine oder mehrere in radiale Bohrungen des HaI-teringcs 37 eingedrehte Gewindestifte erreicht werden Der Druckfühler 21 und der Kondensator K\ mit den beiden Elektroden 33 und 34 sind in einem geschlossenen, elektrisch leitfähigen Schutzgehäuse 42 unterge bracht das einen Bodenteil 43 und einen Deckelteil 44 aufweist die in nicht dargestellter Welse lösbar miteinander verbunden sind. Der Deckelteil 44 sollte von derw ges 37 with corresponding elastic bracing of the support ring 37 enable. Another safeguard can be achieved by one or more threaded pins screwed into radial bores of the retaining ring 37.The pressure sensor 21 and the capacitor K \ with the two electrodes 33 and 34 are housed in a closed, electrically conductive protective housing 42, the one bottom part 43 and a cover part 44 which is detachably connected to one another in catfish (not shown). The cover part 44 should be of the

ω Elektrode 34 einen Mindestabstand von wenigstens 8 mm haben, um die parasitäre Kapazität zwischen diesen beiden Teilen möglichst gering zu halten. Innerhalb des Schutzgehäuses 42 ist außerdem der Oszillator 23 untergebracht damit seine Verbindungsleitung 45 zurω electrode 34 a minimum distance of at least 8 mm in order to keep the parasitic capacitance between these two parts as low as possible. Within of the protective housing 42, the oscillator 23 is also housed so that its connecting line 45 to

(,·> Elektrode 34 so kurz wie möglich gehalten werden kann, um auch hier die parasitäre Kapazität möglichst klein halten zu können. (, ·> Electrode 34 can be kept as short as possible in order to be able to keep the parasitic capacitance as small as possible here as well.

Der Druckfühler 21 ist in F i g. 1 und 2 als einfachwir-The pressure sensor 21 is shown in FIG. 1 and 2 as simple

kende Membrandose dargestellt und beschrieben, bei der eine einzige Wellmembran bei einer Druckänderung eine Dehnungsbewegung gegenüber ihrer Randeinspannung an einem starren Boden ausführt. Dadurch erfahren die mit diesen Teilen des Druckfühlers gekoppelten Elektroden 33 und 34 des Meßkondensators K\ eine verhältnisgleiche Abstandsänderung. Diese Anordnung ist nochmals in F i g. 4 schematisch dargestellt, wobei jedoch der übersichtlicheren Darstellung wegen die zweite Elektrode 34 als über das Schutzgehäuse 42 mit dem Boden 27 der Membrandose 26 verbunden dargestellt ist. Neben dieser Ausführungsform des Druckfühlers und der Koppelung des Meßkondensators mit ihm kommt auch eine andere Ausführungsform in Betracht, die in F i g. 5 schematisch dargestellt ist. Bei ihr sind zwei Membrandosen 46 und 47 vorhanden, die wie die Membrandose 26, je eine Wellmembran 48 bzw. 49 aufweisen. Die beiden untereinander gleichen Membrandosen 46 und 47 sind in einem gemeinsamen Schutzgehäuse 51 an nicht dargestellten Halteteilen so angeordnet, daß ihre Membranen einander zugekehrt sind, bezüglich ihrer kreisrunden Fläche miteinander fluchten und parallel zueinander ausgerichtet sind. Vom Meßkondensator Ki ist die eine Elektrode 33, wie zuvor beschrieben, mit dem mittleren Flächenbereich der Wellmembran 48 verbunden. Die zweite Elektrode 34 ist in der gleichen Weise mit dem mittleren Flächenbereich der Membran 49 verbunden. Die galvanische Trennung zwischen den beiden Elektroden 33 und 34 erfolgt entweder dadurch, daß die Verbindung zwischen ihr und der zugordneten Membrandose 47 oder deren Verbindung mit der ersten Membrandose 40 elektrisch nichtleitend ausgeführt wird und eine gesonderte Verbindung von der Elektrode 34 zum Oszillator hergestellt wird. Bei dieser Ausführungsform des Druckfühlers 50 können beide Membrandosen mit dem gleichen Druckraum verbunden sein. Dann ist bei einer bestimmten Druckänderung die relative Lageänderung der beiden Elektroden des Meßkondensators doppelt so groß, wie beim Vorhandensein nur einer Membrandose. Die Empfindlichkeit des Druckfrequenzwandlers ist also verdoppelt Außerdem gleichen sich bei dieser Ausführungsform mit gegenläufig angeordneten Membrandosen auf diese einwirkende Kräfte gegenseitig aus, so daß ein solcher Druckfrequenzwandler sich für den Einsatz an Einbaustellen besonders gut eignet, die mechanischen Stoßen ausgesetzt sind. Wenn bei gleicher Anordnung der Elektroden eine der beiden Membrandosen umgekehrt eingebaut wird und ihre Membran über ein jochartiges Verbindungteil mit der Elektrode verbunden ist, können beide Membrandosen an unterschiedliche Druckräume angeschlossen werden und die Druckdifferenz beider Druckräume gemessen werden. Kende diaphragm box shown and described, in which a single corrugated membrane executes a stretching movement in relation to its edge restraint on a rigid floor when there is a change in pressure. As a result, the electrodes 33 and 34 of the measuring capacitor K \ coupled to these parts of the pressure sensor experience a change in distance that is proportionate. This arrangement is shown again in FIG. 4 is shown schematically, but for the sake of clearer representation, the second electrode 34 is shown as being connected to the bottom 27 of the diaphragm box 26 via the protective housing 42. In addition to this embodiment of the pressure sensor and the coupling of the measuring capacitor to it, another embodiment is also possible, which is shown in FIG. 5 is shown schematically. It has two membrane boxes 46 and 47 which, like the membrane box 26, each have a corrugated membrane 48 and 49, respectively. The two mutually identical membrane boxes 46 and 47 are arranged in a common protective housing 51 on retaining parts (not shown) so that their membranes face one another, are aligned with one another with respect to their circular surface and are aligned parallel to one another. As described above , one electrode 33 of the measuring capacitor Ki is connected to the central surface area of the corrugated membrane 48. The second electrode 34 is connected to the central surface area of the membrane 49 in the same way. The galvanic separation between the two electrodes 33 and 34 takes place either in that the connection between it and the associated diaphragm box 47 or its connection with the first diaphragm box 40 is made electrically non-conductive and a separate connection is made from the electrode 34 to the oscillator. In this embodiment of the pressure sensor 50, both diaphragm boxes can be connected to the same pressure space. Then, with a certain change in pressure, the relative change in position of the two electrodes of the measuring capacitor is twice as great as when there is only one diaphragm box. The sensitivity of the pressure frequency converter is thus doubled. In addition, in this embodiment, with diaphragm boxes arranged in opposite directions, forces acting on them balance each other out, so that such a pressure frequency converter is particularly suitable for use at installation sites that are exposed to mechanical shocks. If, with the same arrangement of the electrodes, one of the two membrane boxes is installed the other way around and its membrane is connected to the electrode via a yoke-like connection part, both membrane boxes can be connected to different pressure chambers and the pressure difference between the two pressure chambers can be measured.

Der Oszillator 23 ist seiner Wirkungsweise nach ein monostabiler Multivibrator, der durch ein Triggersignal in den instabilen Schaltzustand gebracht wird und der nach einer durch die Kapazität seines RC-Gliedes 22 beeinflußten Zeitspanne von selbst wieder in den stabilen Zustand zurückschaltet Dieses Schaltverhalten wird im folgenden anhand der aus Fig.6 ersichtlichen Grundform eines solchen RC-Oszillators erläutert Durch Strichpunktlinien sind der eigentliche Oszillator 53 und sein RC-Glied 52 gegeneinander abgegrenztThe oscillator 23 is, according to its mode of operation, a monostable multivibrator, which is triggered by a trigger signal is brought into the unstable switching state and after one by the capacity of its RC element 22 affected time period switches back to the stable state by itself. This switching behavior is explained below with reference to the basic form of such an RC oscillator shown in FIG The actual oscillator 53 and its RC element 52 are delimited from one another by dash-dotted lines

Das RC-Glied 52 wird durch den einstellbaren Kondensator K.2 und den Ladewiderstand Ri gebildet die miteinander in Reihe geschaltet zwischen den Pluspol und den Massepol einer Spannungsquelle mit der Betriebsspannung Ub eingeschaltet sind. Für diese Erläute rung genügt es, von der Gesamtkapazität C₂ des Kondensators K₂ auszugehen und sie nicht nach Nutzanteil und parasitärem Anteil getrennt zu betrachten.
Der Oszillator 53 ist ein herkömmlicher Oszillator, der auch als Timer bezeichnet wird. Von der üblichen Timerschaltung sind einige hier bedeutungslose Bauelemente und Schaltungszweige nicht dargestellt. Der Oszillator 53 weist einen Spannungsteiler 54, zwei Komparator η 55 und 56, einen bistabilen Multivibrator 57, eine Leistungsstufe 58 und einen Entladetransistor 59 auf. Der Spannungsteiler 54 wird durch drei Widerstände Ri, Ra und Rs gebildet, die untereinander den gleichen Widerstandswert haben, und die in der genannten Reihenfolge hintereinander geschaltet sind, wobei der freie Anschluß des Widerstandes Λ3 an den Pluspol und der freie Anschluß des Widerstandes Λ5 an den Massepol der Spannungsquelle angeschlossen sind. Die erste Eingangsklemme des Komparators 55 ist zwischen dem Widerstand Λ3 und R* an den Spannungsteiler 54 angeschlossen. Die zweite Eingangsklemme des Komparators 55 ist mit dem RC-Glied 52 und zwar mit der Verbindungsleitung zwischen dem Kondensator K₂ und dem Ladewiderstand R2 verbunden. Die erste Eingangsklemme des zweiten Komparators 56 ist zwischen dem Widerstand Rn und dem Widerstand Λ5 an den Spannungsteiler 54 angeschlossen. Die zweite Eingangsklemmc des Komparators 56 ist über eine Verbindungsleitung 61 mit der Ausgangsklemme der Leistungsstufe 58 verbunden. Diese Verbindungsleitung 61 stellt die Triggerleitung des Oszillators 53 dar. Die Ausgangsklemme des ersten Komparators 55 und die Ausgangsklemme des zweiten Komparators 56 ist mit je einer der Eingangsklemmen des bistabilen Multivibrators 57 verbunden, der im folgenden kurz als Flipflop 57 bezeichnet wird. Die Ausgangsklemme des Flipflop 57 ist sowohl mit der Eingangsklemme der Leistungsstufe 58, wie auch mit der Basis des Entladetransistors 59 verbunden. Der Emitter des Entladetransistors 59 ist mit dem Massepol der Spannungsquelle und damit zugleich mit der negativen Elektrode des Kondensators K₂ des RC-Gliedcs 52 verbunden. Der Kollektor des Entladetransistors 59 ist über eine als Entladeleitung dienende Verbindungsleitung 62 im RC-Glied 52 mit der Verbindungsleitung zwischen dem Kondensator K₂ und dem Ladewiderstand A₂ und damit mit der positiven Elektrode des Kondensators K₁ verbunden. Die Ausgangsklemme der Leistungsstufe 58 ist zugleich die Signalausgangsklemme des Druckfrequenzwandlers aus dem RC-Glied 52 und dem Oszillator 53. The RC element 52 is formed by the adjustable capacitor K.2 and the charging resistor Ri which are connected in series with one another between the positive pole and the ground pole of a voltage source with the operating voltage Ub . For this explanation it is sufficient to start from the total capacitance C _{2 of} the capacitor K ₂ and not to consider it separately according to the useful component and the parasitic component.
The oscillator 53 is a conventional oscillator, which is also referred to as a timer. Some components and circuit branches of the usual timer circuit that are meaningless here are not shown. The oscillator 53 has a voltage divider 54, two comparators η 55 and 56, a bistable multivibrator 57, a power stage 58 and a discharge transistor 59. The voltage divider 54 is formed by three resistors Ri, Ra and Rs , which have the same resistance value, and which are connected in series in the order mentioned, the free connection of the resistor Λ3 to the positive pole and the free connection of the resistor Λ5 to the Ground poles of the voltage source are connected. The first input terminal of the comparator 55 is connected to the voltage divider 54 between the resistor φ3 and R *. The second input terminal of the comparator 55 is connected to the RC element 52, specifically to the connecting line between the capacitor K ₂ and the charging resistor R2 . The first input terminal of the second comparator 56 is connected to the voltage divider 54 between the resistor Rn and the resistor φ5. The second input terminal of the comparator 56 is connected to the output terminal of the power stage 58 via a connecting line 61. This connecting line 61 represents the trigger line of the oscillator 53. The output terminal of the first comparator 55 and the output terminal of the second comparator 56 are each connected to one of the input terminals of the bistable multivibrator 57, which is hereinafter referred to as flip-flop 57 for short. The output terminal of the flip-flop 57 is connected both to the input terminal of the power stage 58 and to the base of the discharge transistor 59. The emitter of the discharge transistor 59 is connected to the ground pole of the voltage source and thus at the same time to the negative electrode of the capacitor K _{2 of} the RC element 52. The collector of the discharge transistor 59 is connected to the connection line between the capacitor K ₂ and the charging resistor A ₂ and thus to the positive electrode of the capacitor K ₁ via a connection line 62 in the RC element 52 serving as a discharge line. The output terminal of the power stage 58 is at the same time the signal output terminal of the pressure frequency converter from the RC element 52 and the oscillator 53.

Nach dem Einschalten des Druckfrequenzwandlers wird im RC-Glied der Kondensator Ki über den Ladewiderstand R₂ allmählich aufgeladen. Sobald am Kon densator K₂ und damit an der zweiten Eingansklemme des ersten Komparators 55 die an der ersten Eingangs- After the pressure frequency converter has been switched on, the capacitor Ki in the RC element is gradually charged via the charging resistor R _2. As soon as the capacitor K ₂ and thus at the second input terminal of the first comparator 55, the first input

klemme des Komparators vom Spannungsteiler 54 her anliegende Vergleichsspannung von ²Z₃ Uk die Schwel lenwertspannung Usw des Timers 53, erreicht ist gibt der Komparator 55 ein Ausgangsignal ab, das den Flip-Hop 57 auf 1 umschaltet. Dadurch wird der Entladetran- sistor 59 leitend. Über seine Kollektor-Emitterstrecke und die Entladcleitung 62 wird der Kondensator K₂ entladen. Durch das Ausgangssignal 1 des Flipflop 57 wird gleichzeitig die invertierende Leistungsstufe 58 umgeschaltet, so daß ihr Ausgangssignal innerhalb einer ge- wissen Zeitspanne von 1 allmählich auf 0 geht Sobald diese Ausgangssignalspannung der Leistungsstufe 58, die Ober die Triggerleitung 61 auch an der zweiten Eingangsklemme des invertierenden zweiten Komparators Terminal of the comparator from the voltage divider 54 applied comparison voltage of ² Z ₃ Uk the threshold value voltage Usw of the timer 53 is reached, the comparator 55 emits an output signal that switches the flip-hop 57 to 1. As a result, the discharge transistor 59 becomes conductive. The capacitor K _{2 is} discharged via its collector-emitter path and the discharge line 62. By the output signal 1 of the flip-flop 57, the inverting output stage 58 is simultaneously switched so that its output signal within a overall know period of 1 gradually goes to 0 as soon as this output voltage of the power stage 58, the upper trigger line 61 also at the second input terminal of the inverting second comparator

ίοίο

56 anliegt, die an der ersten Eingangsklemme dieses !Comparators vom Spannungsteiler 54 her anliegende Vergleichsspannung von V₃ Ub erreicht hat, gibt der Komparator 56 ein Ausgangssignal ab, das den Flipflop 56 _{is present, which has reached the comparison voltage of V 3} Ub present at the first input terminal of this comparator from the voltage divider 54, the comparator 56 emits an output signal which the flip-flop

57 von 1 auf 0 umschaltet. Dadurch sperrt der Entladetransistor 59 und im RC-Glied 52 kann der Kondensator Ki über den Ladewiderstand R2 wieder aufgeladen werden bis er die Vergleichsspannung des ersten Komparators 55 erreicht hat und der Zyklus erneut abläuft.57 switches from 1 to 0. As a result, the discharge transistor 59 blocks and the capacitor Ki in the RC element 52 can be charged again via the charging resistor R2 until it has reached the comparison voltage of the first comparator 55 and the cycle runs again.

In gleicher oder ähnlicher Weise arbeiten auch andere Timer, wenn sie mit der gleichen äußeren Beschaltung eingesetzt werden, auch wenn sie eine zum Teil abweichende innere Beschallung aufweisen.Others work in the same or a similar way Timers, if they are used with the same external circuitry, even if they are partially have different internal sound.

Ein Oszillator oder Timer in der oben beschriebenen Grundausführung arbeitet bei großen Kapazitäten des RC-Gliedes zufriedenstellend, wobei die Zyklusfrequenz verhältnismäßig klein ist. Wenn aus Platzgründen der Kondensator im RC-Glied aber nur verhältnismäßig klein ausgeführt werden kann, so daß seine Kapazität im üblichen Dehnungsbereich der Membrandose im Bereich von 10—50 pF und dementsprechend die Zyklusfrequenz im Bereich von etwa 20—70 kHz liegt, arbeitet ein solcher Timer nur noch unzulänglich, d. h. mit unzulänglicher Genauigkeit, was vor allem auf das Zeitver-An oscillator or timer in the basic design described above works with large capacities of the RC element satisfactory, the cycle frequency being relatively small. If for reasons of space the capacitor in the RC element can only be made relatively small, so that its capacity in usual expansion range of the diaphragm can in the range of 10-50 pF and accordingly the cycle frequency is in the range of about 20-70 kHz, such a timer only works inadequately; H. with inadequate Accuracy, which is mainly due to the timing

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1515th

20 spannung Usw erreicht hat, wird der Signalausgang des Timers 66 wieder auf 0 umgeschaltet, wodurch der Zyklus von neuem beginnt. Die Triggerung des Timers 66 erfolgt auch hier beim Absinken der Kondensatorspannung auf die am zweiten Komparator des Timers 66 anliegende untere Schwellenwertspannung. 20 voltage has reached Usw, the signal output of the timer 66 is switched back to 0, whereby the cycle begins again. The triggering of the timer 66 also takes place here when the capacitor voltage drops to the lower threshold voltage applied to the second comparator of the timer 66.

Wie oben dargelegt worden ist, setzt sich die Gesamtkapazität des Kondensators im RC-Glied des Druckfrequenzwandlers aus einem Nutzanteil Cm und einem parasitären Anteil Cp zusammen. Der parasitäre Kapazitätsanteil beinflußt vor allem die Linearität der Übertragungsfunktion des Druckfrcquenzwandlers. Um diesen Einfluß zu vermindern und sogar auszuschalten, wird eine Ausgleichsschaltung eingesetzt. Ihr Aufbau und ihre Wirkungsweise werden im folgenden anhand der Fig.9 bzw. Fig. 10 erläutert. Einzelne Baugruppen werden nochmals anhand der F i g. 10 bis 14 erläutert.As explained above, the total capacitance of the capacitor in the RC element of the pressure frequency converter is made up of a useful component Cm and a parasitic component Cp . The parasitic capacitance component mainly influences the linearity of the transfer function of the pressure frequency converter. In order to reduce this influence and even to eliminate it, a compensation circuit is used. Their structure and their mode of operation are explained below with reference to FIG. 9 and FIG. 10. Individual assemblies are again based on FIG. 10 to 14 explained.

Der Druckfrequenzwandler im eigentlichen Sinne weist einen ersten Oszillator 67 auf, der gleich dem zuvor beschriebenen Oszillator 65 aufgebaut ist, der hier aber der Übersichtlichkeit wegen vereinfacht dargestellt ist. Der Oszillator 67 hat ein RC-Glied aus dem Widerstand Ry und dem Kondensator Kj. The pressure frequency converter in the actual sense has a first oscillator 67 which is constructed in the same way as the oscillator 65 described above, but which is shown here in a simplified manner for the sake of clarity. The oscillator 67 has an RC element made up of the resistor Ry and the capacitor Kj.

Letzterer hat als Kapazitätsanteile die MeßkapazitätThe latter has the measuring capacity as a capacity component

halten und auf das Temperaturverhalten des Entlade- 25 Cim und die parasitäre Kapazität Qp, die in Fig.8 der transistors zurückzuführen ist. Dafür ist ein Oszillator Anschaulichkeit wegen getrennt nebeneinander parallel mit einer anderen Lade- und Entladeschaltung besser
geeignet, der im folgenden anhand der F i g. 7 erläuterthold and on the temperature behavior of the discharge 25 Cim and the parasitic capacitance Qp, which is due to the transistor in Fig.8. Instead, an oscillator is better because of its clarity because it is separate and side by side, in parallel with another charging and discharging circuit
suitable, which is described below with reference to FIGS. 7 explained

Der RC-Oszillator oder kurz Oszillator 65 weist einen Timer 66 auf, der gleich oder zumindest gleichwirkend, wie der zuvor beschriebene Timer 53 ausgebildet ist mit dem Unterschied, daß der Entladetransistor ausgeschaltet ist. Das RC-Glied wird durch den Kondensator K_h und den Ladewiderstand Rt gebildet, wobei der Kondensator /C₆ im Hinblick auf die späteren Beschreibungsteile wiederum durch zwei Kapazitätsantcilc. die Meßkapazität Cum und die parasitäre Kapazität C*,,, dargestellt ist. The RC oscillator or oscillator 65 for short has a timer 66 which is designed to be identical or at least to have the same effect as the timer 53 described above, with the difference that the discharge transistor is switched off. The RC element is formed by the capacitor K _h and the charging resistor Rt , with the capacitor / C ₆ in view of the later parts of the description in turn by two capacitance components. the measuring capacitance Cum and the parasitic capacitance C * ,,, is shown.

Im Ladekreis des Kondensators K_b ist eine Ladediode Du vorhanden, die zwischen der Versorgungsleitung des Oszillators und dem Ladewiderstand R_b in dieser Stromrichtung als Durchlaßrichtung eingeschaltet ist. Im Entladekreis des Kondensators K*, d. h. zwischen derIn the charging circuit of the capacitor K _{b there} is a charging diode Du which is switched on as the forward direction between the supply line of the oscillator and the charging resistor R _b in this current direction. In the discharge circuit of the capacitor K *, ie between the

Timer-Eingangsklemme 6 und der Timerausgangsklem- 45 wert Cg ausgeführt.Timer input terminal 6 and the timer output terminal 45 value Cg executed.

geschaltet dargestellt sind. Die Elektroden des Kondensators Ki sind in der weiter oben beschriebenen Weise mit dem nicht dargestellten Druckfühler des Druckfrequenzwandlers gekoppelt. Der Oszillator 67 weist außerdem den Timer 68 auf, dessen Blockschaltbild aus Gründen der Vereinfachung zugleich den Ladekreis und den Entladekreis für den Kondensator Kj einschließt, die beim Oszillator 65 nicht getrennt dargestellt sind.are shown switched. The electrodes of the capacitor Ki are coupled in the manner described above to the pressure sensor, not shown, of the pressure frequency converter. The oscillator 67 also has the timer 68, the block diagram of which, for the sake of simplicity, also includes the charging circuit and the discharging circuit for the capacitor Kj , which are not shown separately in the case of the oscillator 65.

Die Ausgleichsschaltung weist einen Oszillator 69 auf, dessen elektrische Schaltung ebenfalls gleich derjenigen des Oszillators 65 und damit gleich der Schaltung des ersten Oszillators 67 ist. Er hat ein RC-Glied aus dem Widerstand Rs und dem Kondensator ACg. Außerdem ist ein Timer vorhanden, dessen Blockschaltbild wiederum den Ladekreis und den Entladekreis für den Kondensator Kn einschließt, im Unterschied zum Oszillator 67 sind beim Oszillator 69 der Widerstand R* einstellbar und der Kondensator Ks mit einem festen Kapazitäts-The compensation circuit has an oscillator 69, the electrical circuit of which is also the same as that of the oscillator 65 and thus the same as the circuit of the first oscillator 67. It has an RC element made up of the resistor Rs and the capacitor ACg. In addition, a timer is present, the block diagram in turn includes the charging circuit and the discharging circuit for the capacitor Kn, in contrast to the oscillator 67 of the resistance R * are set at the oscillator 69 and the capacitor with a fixed capacitance Ks

me 3, sind zwei Entladedioden Di; \ und Dr2 in dieser Stromrichtung als Durchlaßrichtung eingeschaltet. Das Verhältnis der Anzahl der Entladedioden zur Anzahl der Ladedioden ist gleich dem Verhältnis der am Spannungsteiler des Timers abgegriffenen Schwcllcnwertspannung Usw zu der Spannungsdifferenz zwischen der Betriebsspannung Ut und der Schweüenwertspannung Usw gewählt. Umgekehrt soll der Spannungsabgriff am Spannungsteiler für die Schwellenwertspannung Usw sich nach dem ganzzahligen Zahlenverhältnis der Entladedioden und Ladedioden richten. Im vorliegenden Fal le ist die Schwellenwertspannung UiW-¹Zt Ut, gewählt und sind dementsprechend zwei Entladedioden und eine Ladediode vorhanden. me 3, are two discharge diodes Di; \ and Dr2 switched on in this current direction as the forward direction. The ratio of the number of discharge diodes to the number of charging diodes is selected to be equal to the ratio of the threshold voltage Usw tapped at the voltage divider of the timer to the voltage difference between the operating voltage Ut and the threshold value voltage Usw. Conversely, the voltage tap on the voltage divider for the threshold voltage Usw should be based on the integer ratio of the discharge diodes and charge diodes. In the present case, the threshold voltage UiW- ¹ Zt Ut is selected and there are accordingly two discharge diodes and one charge diode.

Weitere Teile der Ausgleichsschaltung sind zwei exclusiv-oder-Gatter 71 und 72, ein Umkehrintegrator 73 mit Nullsctzer, ein Schwellenwertschalter 74, eine Impulsformerstufe 75 und eine Anschwingschaltung 76.Further parts of the equalization circuit are two exclusive-or-gates 71 and 72, an inverse integrator 73 with Nullsctzer, a threshold switch 74, a pulse shaper 75 and a build-up circuit 76.

Die Ausgangsklemme des Oszillators 67 ist mit der einen Eingangsklemme und die Ausgangsklemme des Oszillators 69 ist mit der anderen Eingangsklcrr.me des exclusiv-oder-Gatters 71 verbunden, welches im folgenden kurz eo-Gatter genannt wird. Die Ausgangsklemme des ersten eo-Gatters 71 ist mit der einen Eingangsklemme des zweiten eo-Gatters 72 verbunden. An die zweite Eingangsklemme des zweiten eo-Gatters 72 ist die Ausgangsklemme der Anschwingschaltung 76 ange The output terminal of the oscillator 67 is connected to one input terminal and the output terminal of the oscillator 69 is connected to the other input terminal of the exclusive-or-gate 71, which in the following is called eo-gate for short. The output terminal of the first eo gate 71 is connected to one input terminal of the second eo gate 72. The output terminal of the build-up circuit 76 is connected to the second input terminal of the second eo gate 72

schlossen. Die Ausgangsklemme des zweiten eo-Gatters Solange an der Ausgangsklemme 3 des Timers 66 der 60 72 ist mit der Eingangsklemme des Umkehrintegrators Schaltzustand 1 herrscht, wird der Kondensator K_b über 73 verbunden, an dessen zweitem Eingang für den Nulldie Entladedioden Dp, und Dk? ständig entladen. Wenn setzer die Ausgangsklemme des Oszillators 69 angeinfolge eines .Triggersignals an der Eingangsklemme 2 schlossen ist. Die Ausgangsklemme des Umkehrintegrades Timers 66 der Signalausgang auf 1 umgeschaltet tors 73 ist mit der Eingangsklemme des Schwellenwertwird, sperren die Entladedioden De ι und De 2 im Entla- «5 schalters 74 verbunden. An die Ausgangsklemmc des dekreis des Kondensators AC₆ und dieser wird Ober den Schwellenwertschalter 74 ist sowohl die Eingangsklem-Ladewiderstand R% allmählich aufgeladen. Sobald die mc der Impulsformerstufe 75 wie auch die Eingangs-Spannung des Kondensators AT₆ die Schwellenwert- klemme der Anschwingschaltung 76 angeschlossen. Die closed. The output terminal of the second eo gate As long as there is switching state 1 at the output terminal 3 of the timer 66 of the 60 72 with the input terminal of the inverting integrator, the capacitor K _{b is} connected via 73, at whose second input the discharge diodes Dp, and Dk? constantly discharged. When setter, the output terminal of the oscillator 69 is closed due to a trigger signal at the input terminal 2. The output terminal of Umkehrintegrades timer 66, the signal output at 1 switching gate 73 is connected to the input terminal of the threshold value, the discharge diodes De ι and De lock 2 in the unloading "5 switch 74 is connected. To the output terminal of the decircuit of the capacitor AC ₆ and this is via the threshold switch 74, both the input terminal charging resistor R% is gradually charged. As soon as the mc of the pulse shaper stage 75 as well as the input voltage of the capacitor AT _6, the threshold value terminal of the build-up circuit 76 is connected. the

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Ausgangsklemme der Impulsformerstufc 75 ist sowohl mit der Triggereingangsklemme des Timers 78 wie auch mit der Triggereingangsklemme des Timers 70 verbunden. The output terminal of the pulse generator stage 75 is connected to the trigger input terminal of the timer 78 as well connected to the trigger input terminal of the timer 70.

Wie aus dem Einzelschaltbild in F i g. 10 ersichtlich ist, weist der Umkehrintegrator 73 in herkömmlicher Weise einen Operationsverstärker 77 auf. in dessen Rückführung, d. h. zwischen dessen Ausgang und dessen invertierendem Eingang, ein Kondensator Kq als Integrationskondensator eingeschaltet ist. Dem Kondensator K₉ ist ein Schalter 78 parallel geschaltet. Er ist beispielsweise als Feldeffekttransistor ausgebildet. Der Schalter 78 wird von den Ausgangssignalen des zweiten Oszillators 69 gesteuert. Sobald und solange am Ausgang des Oszillators 69 der Schaltzustand 1 herrscht, ist der Schalter 78 geschlossen, wodurch der integrator 73 auf 0 gesetzt und auf Nullpotential gehalten wird. Als Referenzspannung für den Umkehrintegrator 73 wird an einem nicht dargestellten Spannungsteiler die halbe Betriebsspannung V₂ Ut abgegriffen. Dadurch integriert der Integrator 73 auf, wenn die Eingangsspannung höher als die halbe Betriebsspannung ist und er integriert ab, wenn die Eingangsspannung niedriger als die halbe Betriebsspannung liegt.As can be seen from the single circuit diagram in FIG. 10, the inverse integrator 73 has an operational amplifier 77 in a conventional manner. in its return, ie between its output and its inverting input, a capacitor Kq is switched on as an integration capacitor. A switch 78 is connected in parallel with the capacitor K _9. It is designed, for example, as a field effect transistor. The switch 78 is controlled by the output signals of the second oscillator 69. As soon as and as long as the switching state 1 prevails at the output of the oscillator 69, the switch 78 is closed, whereby the integrator 73 is set to 0 and held at zero potential. _{Half the operating voltage V 2} Ut is tapped off at a voltage divider (not shown) as the reference voltage for the reversing integrator 73. As a result, the integrator 73 integrates when the input voltage is higher than half the operating voltage and it integrates when the input voltage is lower than half the operating voltage.

Der Schwellenwertschalter 74 besteht in üblicher Weise aus einem Komparator mit einem Spannungsteiler für die Referenzspannung.The threshold switch 74 consists in the usual manner of a comparator with a voltage divider for the reference voltage.

Die im einzelnen aus F i g. 11 ersichtliche Impulsformerstufe weist zwei in Reihe geschaltete invertierende Gatter 81 und 82 auf. Sie können beispielsweise als eo-Gatter ausgebildet sein, an deren einer Eingangsklemme ständig die Betriebsspannung Uh anliegt, also der Schaltzustand 1 herrscht, wodurch sie die an der anderen Eingangsklemme ankommenden Signale invertiert weitergeben. Das erste Gatter 71 hat die Aufgabe, die Steilheit der Schaltflanke des Schwellenwertschaltcrs 74 zu vergrößern, die von Natur aus verhältnismäßig stark geneigt ist. Das zweite Gatter 72 macht die Inversion der Signale wieder rückgängig. Zwischen den beiden Gattern 71 und 72 ist ein Zeitglied 83 aus dem Widerstand R\o und dem Kondensator Kw eingeschaltet. Da das Gatter 82 — ebenso wie das Gatter 81 — eine bestimmte Ansprechspannung hat, bei der es plötzlich umschaltet, bildet es mit dem Zeitglied 83 zusammen einen monostabilen Impulserzeuger. Dadurch kann bei den Ausgangssignalen der Impulsformerstufe 75 die Zeitspanne zwischen der abfallenden Schaltflanke, die für die Triggerung der Oszillatoren 67 und 69 herangezogen wird, und der nachfolgenden aufsteigenden Schaltflanke verkürzt werden gegenüber der Zeitspanne zweischen den gleichen Schaltflanken am Eingang der impuisformerstufe 75.The details from FIG. The pulse shaper stage shown in FIG. 11 has two inverting gates 81 and 82 connected in series. They can, for example, be designed as eo gates, at one input terminal of which the operating voltage Uh is constantly applied, i.e. switching state 1 prevails, as a result of which they pass on the signals arriving at the other input terminal in an inverted manner. The first gate 71 has the task of increasing the steepness of the switching edge of the threshold value switch 74, which is by nature relatively steeply inclined. The second gate 72 reverses the inversion of the signals. Between the two gates 71 and 72, a timing element 83 consisting of the resistor R \ o and the capacitor Kw is switched on. Since the gate 82 - just like the gate 81 - has a certain response voltage at which it suddenly switches, it forms together with the timing element 83 a monostable pulse generator. As a result, the time span between the falling switching edge, which is used to trigger the oscillators 67 and 69, and the subsequent rising switching edge for the output signals of the pulse shaper stage 75 can be shortened compared to the time between the same switching edges at the input of the pulse shaper stage 75.

Die im einzelnen aus Fig. 12 ersichtliche Anschwingschaltung 76 weist ein RC-GIied aus einem Wigcn Signalverlaufskurven in F i g. 9.The oscillation circuit shown in detail in FIG 76 has an RC element from a small number of signal course curves in FIG. 9.

Der Oszillator 67 gibt im eingeschwungenen Zustand als Druckfrequenzwandler Ausgangsimpulse oder Ausgangssignalc ab, deren Impulsdauer aufgrund der Beziehung T=R- C bei feststehendem Widerstandswert Ri vcrhältnisgleich der Gesamtkap azität des Kondensators Ki ist. Da diese Gesamtkapazität die Summe aus der Meükapazitat G₁₁ und der parasitären Kapazität Q_n ist, ist die Impulsdauer der Ausgangssignalc des Oszillators 67 tjM+hp oder kurz Im + I_n. Dieses Signal ist als Kurve (1) aufgetragen. Der Oszillator 69 der Ausgleichsschaltung, der zeitgleich mit dem Oszillator 67 des Druckfrequenzwandlers getriggert wird, gibt Ausgangssignale ab, deren Impulsdauer durch das Produkt Rg-Cs bestimmt wird und durch den Einstellwiderstand Rs so eingestellt wird, daß sie gerade 2-ii,, oder kurz 2 t_p ist. Diese Signale sind als Kurve (2) aufgetragen. In der Ausgleichsschaltung werden die Signale (1) und (2) je einem Eingang des eo-Gatters 71 zugeleitet. Dieses eo-Gatter 71 gibt aufgrund seines Exclusiv-Verhaltens ein Ausgangssignal ab, dessen Impulsdauer gleich der Differenz der Impulsdauer der beiden Eingangssignale (1) und (2), also gleich Im— t_p ist. Dieses Differenzsignal ist als Kurve (3) aufgetragen.The oscillator 67 emits output pulses or output signals in the steady state as a pressure frequency converter, the pulse duration of which is proportional to the total capacity of the capacitor Ki due to the relationship T = R- C with a fixed resistance value Ri . Since this total capacitance is the sum of the measuring capacitance G ₁₁ and the parasitic capacitance Q _n , the pulse duration of the output signal c of the oscillator 67 is tjM + hp or Im + I _{n for} short. This signal is plotted as curve (1). The oscillator 69 of the compensation circuit, which is triggered at the same time as the oscillator 67 of the pressure frequency converter, emits output signals, the pulse duration of which is determined by the product Rg-Cs and is set by the setting resistor Rs so that it is just 2-ii ,, or short 2 t is _p . These signals are plotted as curve (2). The signals (1) and (2) are each fed to an input of the eo gate 71 in the compensation circuit. Due to its exclusive behavior, this eo-gate 71 emits an output signal whose pulse duration is equal to the difference in the pulse duration of the two input signals (1) and (2), that is to say equal to Im-t _p . This difference signal is plotted as curve (3).

Dieses Differenzsignal wird im zweiten eo-Gatter 72 im cingeschwungenen Zustand lediglich invertiert, so daß daraus das Signal (4) entsteht, das dem Umkehrintegrator 73 zugeleitet wird.This difference signal is only inverted in the second eo gate 72 in the swinging state, see above that from this the signal (4) arises, which is fed to the inverse integrator 73.

Um die Übersicht über diese Vorgänge und über die nachfolgend beschriebenen Vorgänge zu erleichtern, sind in Fi g. 10 einige Zeitpunkte in den Signalverlaufskurvcn besonders gekennzeichnet. Die Ausgangssignale (1) und (2) der Oszillatoren 67 und 69 wechseln im Zeitpunkt t2 auf I. Im Zeitpunkt u wechseln das Differenzsignal (3) auf 1 und das invertierte Differenzsignal (4) auf 0.In order to facilitate the overview of these processes and the processes described below, Fi g. 10 some points in time in the signal course curves are specially marked. The output signals (1) and (2) of the oscillators 67 and 69 change at the time t2 to I. At the time u change the difference signal (3) to 1, and the inverted difference signal (4) to 0.

Da der Umkehrintegrator 73 einen invertierenden Eingang hat, beginnt er nach dem Wechsel des Signals (4) auf 0, also im Zeitpunkt r«. mit dem Aufintegrieren. Nach dem Wechsel des Signals (4) von 0 auf 1 im Zeitpunkt /5, der durch das Ende des Ausgangssignals (1) bestimmt wird, integriert der Umkehrintegrator 73 in der gleichen Weise wieder ab, und zwar so lange, bis die Schwellenwertspannung Usw des Schwellenwertschalter 74 erreicht ist. Das ist im Zeitpunkt t_b der Fall. Das Ausgangssignal des Schwellenwertschalters 74 wechselt von 1 auf 0, wodurch an der Ausgangsklemme der Impulsformerstufe 75 ebenfalls eine abfallende Signalflanke auftritt, wie in den Kurven (6) und (7) zu erkennen ist. Diese abfallende Schaltflanke des Signals (7) wirkt als Triggersignal auf die beiden Oszillatoren 67 und 69. Das Ausgangssignal der beiden Oszillatoren wechselt von auf 1. Zugleich beginnt bei ihnen ein erneuter Ladevorgang ihres Kondensators Kj bzw. ACg, wie das zuvor imSince the inverse integrator 73 has an inverting input, it begins after the change in signal (4) to 0, that is to say at time r «. with the integration. After the signal (4) changes from 0 to 1 at time / 5, which is determined by the end of the output signal (1), the inverse integrator 73 integrates again in the same way, until the threshold voltage Usw des Threshold switch 74 is reached. This is the case at time t _b. The output signal of the threshold switch 74 changes from 1 to 0, as a result of which a falling signal edge also occurs at the output terminal of the pulse shaper stage 75, as can be seen in curves (6) and (7). This falling switching edge of the signal (7) acts as a trigger signal on the two oscillators 67 and 69. The output signal of the two oscillators changes from to 1. At the same time, a new charging process of their capacitor Kj or ACg begins, as in the previous one

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4545

derstand An und einem parallel geschalteten Konden- 55 Zeitpunkt h der Fall war. Im Zeitpunkt /₆ beginnt alsothe stand An and a condenser connected in parallel - time h was the case. So begins at time / ₆

sator Ku auf. Außerdem ist in der Verbindungsleitung ein neuer Oszillationszyklus.sator Ku on. In addition, there is a new oscillation cycle in the connection line.

des RC-Gliedes zum Schwellenwertschalter 74 eine Im Umkehrintegrator 73 ist die Schwellenwertspan-Diode Di 1 in der zum RC-GIied führenden Stromrich- nung Usw. bei deren Erreichen das Abintegrieren durch tung als Durchlaßrichtung eingeschaltet Die Wirkungs- das Einleiten eines neuen Oszillationszyklus beendet weise der Anschwingschaltung 76 wird im Anschluß an 60 wird, zugleich die Ausgangsspannung für das nachfoldie Erläuterung der Wirkungsweise der gesamten Aus- gende Aufintegrieren, wie bei der Kurve (6) zu erkengleichsschaltung beschrieben werden. nen ist. Aus diesem Grunde dauert das Aufintegrieren Im folgenden wird die Wirkungsweise des Druckfre- ebenso lange wie das Abintegrieren, oder umgekehrt, quenzwandlers und der Ausgleichsschaltung anriand der nämlich die Zeitspanne t_M— tp. Die gesamte Zeitspanne F ig. 8 und 9 erläutert Dazu ist in F ig. 9 der zeitliche 65 eines Oszillationszyklus oder die Zyklusdauer vom Zeit-Verlauf der digitalen Signale einiger Stellen der Schal- punkt I₂ bis zum Zeitpunkt /₆ beträgt demnach
tung auf Fig.8 aufgetragen, die dort mit den gleichen
Zahlen im Kreis gekennzeichnet sind wie die zugehöri- 2 t_p+(t_M— t_p)+(t_M—t_o)*=2 tu. of the RC element to the threshold value switch 74. In the reversing integrator 73, the threshold value span diode Di 1 is switched on in the current direction etc. leading to the RC element The oscillation circuit 76 is connected to 60, at the same time the output voltage for the following explanation of the mode of operation of the entire output integrating, as can be described in the case of curve (6). nen is. For this reason, the integration takes. In the following, the mode of operation of the pressure frequency is as long as the integration, or vice versa, the frequency converter and the compensation circuit, namely the time span t _M - tp. The entire period of time Fig. 8 and 9 is explained in F ig. 9 the temporal 65 of an oscillation cycle or the cycle duration from the time curve of the digital signals of some places from the switching point I ₂ up to the point in time / ₆ is accordingly
tion plotted on Fig.8, which there with the same
Numbers are marked in a circle like the associated 2 t _p + (t _M - t _p ) + (t _M _{- t o} ) * = 2 tu.

Die daraus sich ergebende Zyklusfrequenz des Druckfrequenzwandlers mit Ausgleichsschaltung ist also umgekehrt verhältnisgleich der Meßkapazität C_M und damit verhältnisgltich dem Druck im Druckfühler.The resulting cycle frequency of the pressure frequency converter with compensation circuit is inversely proportional to the measuring capacitance C _M and thus proportionally to the pressure in the pressure sensor.

Im folgenden wird die Wirkungsweise der Anschwingschaltung 76 im Zusammenhang mit den übrigen Schaltungsteilen erläutert Im ausgeschalteten Zustand des Gerätes ist der Schalter 78 des Umkehrintegrators 73 offen. Beim Einschalten des Gerätes im Zeitpunkt to bleiben die beiden Timer 68 und 70 zunächst auf 0. Daher sind ihre Ausgangssignale (1) und (2) ebenfalls 0. Dadurch sind auch die Signale (3). (4), (5). (6) und (7) auf 0. Weil das Signal (2) 0 ist, bleibt der Schalter 78 offen und der Umkehrintegrator 73 beginnt mit dem Aufintegrieren. Beim Erreichen der Schwellenwertspannung Usw im Zeitpunkt t\ schaltet der Schwellenwertschalter 74 auf 1 um. Da das mit einer kleinen Zeitverzögerung geschieht geht auch das Ausgangssignal der Anschwingschaltung 76 und damit das Ausgangssignal des eo-Gatters 72 etwas verzögert auf I, so daß der Umkehrintegrator 73 etwas über die Schwellenwertspannung hinaus aufintegriert. Nach dem Umschalten des eo-Gatters 72 integriert der Umkehrintegrator 73 wieder ab bis erneut die Schwellenwertspannung Usw erreicht ist Die dadurch im Zeitpunkt ti ausgelöste abfallende Signalflanke am Ausgang des Schwellenwertschalter 74 ruft am Ausgang der Impulsformerstufe das erste Triggersignal für die Einleitung des ersten Oszillationszyklus aus. Beim Umschalten des Schwellenwertschalters 74 von 1 auf 0 bleibt wegen der Diode D\ \ in der Anschwingschaltung deren Ausgangssignal auf 1. Der an sich einsetzende Spannungsabfall am Kondensator K\ ι der Anschwingschaltung ist sehr gering, weil der Widerstand Ri ι und die Kapazität des Kondensators 11 so groß gewählt sind, daß die Zeitkonstante des durch sie gebildeten RC-Gliedes groß gegenüber der Zyklusdauer der übrigen Schaltung ist. Damit bleibt der Ausgang der Anschwingschaltung 76 praktisch auf 1 und sie löst im eingeschwungenen Zustand keine Schaltvorgänge mehr aus. Der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, daß das ab dem Zeitpunkt fι über die Schwcllenwertspannung Usw hinaus erfolgende Aufintegrieren des Umkehrintegrators 73 und das anschließende Abintegrieren bis zum erneuten Erreichen der Schwellenwertspannung und die dadurch zwischen den beiden Schaltvorgängen, d. h. zwischen dem Zeitpunkt fi und dem Zeitpunkt ti auftretende Zeitspanne aus Gründen einer deutlichen Darstellung übertrieben groß angenommen sind und in Wirklichkeit diese Vorgänge mi« geringerem Signalausschlag und schneller ablaufen.In the following, the mode of operation of the build-up circuit 76 is explained in connection with the other circuit parts. When the device is switched off, the switch 78 of the reversing integrator 73 is open. When the device is switched on at time to, the two timers 68 and 70 initially remain at 0. Therefore, their output signals (1) and (2) are also 0. This means that signals (3) are also 0. (4), (5). (6) and (7) to 0. Because the signal (2) is 0, the switch 78 remains open and the inverse integrator 73 begins to integrate. When the threshold voltage Usw is reached at time t \ , the threshold switch 74 switches to 1. Since this happens with a small time delay, the output signal of the build-up circuit 76 and thus the output signal of the eo gate 72 also go to I with a slight delay, so that the inverse integrator 73 integrates somewhat above the threshold voltage. After the switching is the eo-gate 72 of the reversal integrator 73 integrates again until again the threshold voltage Vsw reaches the triggered thereby at the time ti falling signal edge at the output of the threshold switch 74 causes the output of the pulse shaper stage the first trigger signal for initiating the first oscillation from. When switching of the threshold switch 74 from 1 to 0 the output signal remains because of the diode D \ \ in the oscillation build-up to 1. The onset itself voltage drop across the capacitor K \ ι the oscillation build-up is very small because the resistance Ri ι and the capacitance of the capacitor 11 are chosen so large that the time constant of the RC element formed by them is large compared to the cycle duration of the rest of the circuit. The output of the build-up circuit 76 thus practically remains at 1 and, in the steady state, it no longer triggers any switching processes. For the sake of completeness, it should be pointed out that the integration of the inverse integrator 73, which takes place from the point in time fι beyond the threshold voltage Usw , and the subsequent integration down until the threshold voltage is reached again, and the resulting between the two switching processes, that is, between the point in time fi and the point in time ti Occurring time span is assumed to be exaggerated for reasons of a clear representation and in reality these processes take place with a smaller signal amplitude and faster.

Das Ausgangssignal des Druckfrequcnzwandlers mit Ausgleichsschaltung wird an der Ausgangsklemme des Oszillators 69 oder an einer unmittelbar daran angeschlossenen Verbindungsleitung abgegriffen und der Auswerteschaltung zugeleitet, in der es entweder zu einer Analoganzeige oder zu einer Digitalanzeige des Meßdruckes verarbeitet wird.The output signal of the pressure frequency converter with compensation circuit is applied to the output terminal of the Oscillator 69 or tapped on a connecting line directly connected to it and the Evaluation circuit supplied in which it is either an analog display or a digital display of the Measurement pressure is processed.

Für den in F i g. 8 in einem Blockschatbild dargestellten Druckfrequenzwandler mit Ausgleichsschaltung ist aus Fig. 13 eine konkrete Schaltung mit einer ins Einzelne gehenden Darstellung der elektrischen Bauteile oder Baugruppen zu ersehen. Zusätzlich zum Blockschaltbild in F i g. 8 sind im Schaltbild in Fig. 13 noch je ein Glättungsglicd 84 bzw. 85 in der Versorgungsleitung des Oszillators 67 und des Oszillators 69 angegeben. Jedes dieser Glättungsglieder 84 und 85 weist je einen Elektrolytkondensator Kn bzw. ACn und einen Widerstand R,2 bzw. R| j auf. Die Elektrolytkondensatorcn ACi2For the in F i g. 8 pressure frequency converter with compensation circuit shown in a block diagram, FIG. 13 shows a concrete circuit with a detailed illustration of the electrical components or assemblies. In addition to the block diagram in FIG. 8, a smoothing element 84 or 85 in the supply line of the oscillator 67 and the oscillator 69 are indicated in the circuit diagram in FIG. Each of these smoothing members 84 and 85 each has an electrolytic capacitor Kn or ACn and a resistor R, 2 or R | j on. The electrolytic capacitors ACi2 und Kn sind dem zugehörigen Timer 68 bzw. dem Timer 70 parallelgeschaltet Die Widerstände R_n und R_i3 sind den Kondensatoren in Reihe vorgeschaltet Der Grund für den Einsatz der Glättungsglieder 84 und 85 liegt darin, daß die Timer 68 und 70 bei ihren Schaltvorgängsn kurzfristig sehr hohe Ströme benötigen. Diese hohen Stromspitzen würden bewirken, daß die Versorgungsspannung zumindest vorübergehend abfiele, was für den Betrieb der übrigen Schaltungsteile störend wäre. Die Glättungsglieder 84 und 85 verringern diese Ein flüsse ganz erheblich.and Kn are the associated timer 68 and the timer 70 in parallel with the resistors R _n and R _i3 are the capacitors in series upstream of the reason for the use of the smoothing members 84 and 85 is that the timers 68 and 70 in the short term to make their Schaltvorgängsn very need high currents. These high current peaks would cause the supply voltage to drop at least temporarily, which would interfere with the operation of the other circuit parts. The smoothing members 84 and 85 reduce these influences quite considerably.

Der Druckfrequenzwandlcr sowohl in seiner Grundausführung nach F i g. 6 wie auch in der weitergebildeten Ausführungsform nach F Ί g. 7 oder in der Ausführungsform mit Ausgleichsschaltung nach Fig.8 und 13 liefert als Ausgangssignal eine Impulsfolgefrequenz, die überdies verhältnisgleich der Meßgröße ist Ein solches Frequenzsignal hat den Vorteil, daß es von Amplitudenwerten unabhängig ist und daher Störeinflüsse auf die Amplitudenwerte keine Meßwertverfälschungen hervorrufen. Außerdem ist die Weiterverarbeitung eines Frcquenzsignals sowohl für eine Analoganzeige wie auch für eine Digitalanzeige mit einfachen Mitteln ohne Schwicrigkeiter möglich. Analog-Digital-Wandler oder umgekehrt sind entbehrlich. Im folgenden werden anhand der F i g. 14 und 15 A us werteschal tungen mit Analoganzeige und anhand der Fig. 17 bis 19 Auswerteschaltungen mit Digitalanzeige näher erläutert.The pressure frequency converter both in its basic version according to FIG. 6 as well as in the further developed embodiment according to FIG. 7 or in the embodiment with compensation circuit according to FIGS. 8 and 13 supplies a pulse repetition frequency as output signal, which is moreover proportional to the measured variable Frequency signal has the advantage that it is independent of amplitude values and therefore interfering with the Amplitude values do not cause any falsification of the measured values. In addition, further processing is one Frequency signal both for an analog display and for a digital display with simple means without Difficulty possible. Analog-to-digital converters or vice versa can be dispensed with. In the following, with reference to FIG. 14 and 15 from evaluation circuits with analog display and explained in more detail with reference to FIGS. 17 to 19 evaluation circuits with digital display.

Die aus Fig. 14 ersichtliche Ausführungsform des Druckmeßgerätes weist einen Druckfrequenzwandler 86, einen Tiefpaß 87, eine Referenzspannungsquelle 88, einen Differenzverstärker 89 und ein analoges Anzeigeinstrument 91 auf. Die Eingangsklemme des Tiefpasses 87 ist an die Signalausgangsklemme des Druckfrequenzwandlers 86 angeschlossen. Die Ausgangsklemme des Tiefpasses 87 ist an die eine Eingangsklemme und die Ausgangsklemme der Referenzspannungsquelle 88 ist an die andere Eingangsklemme des Differenzverstärkers 89 angeschlossen. An dessen Ausgangsklemme ist das analoge Anzeigeinstrument 9t angeschlossen.The embodiment of the pressure measuring device shown in FIG. 14 has a pressure frequency converter 86, a low-pass filter 87, a reference voltage source 88, a differential amplifier 89 and an analog display instrument 91. The input terminal of the low pass 87 is connected to the signal output terminal of the pressure frequency converter 86. The output terminal of the Low-pass filter 87 is connected to one input terminal and the output terminal of the reference voltage source 88 connected to the other input terminal of the differential amplifier 89. Is at its output terminal the analog display instrument 9t is connected.

Die vom Druckfrequenzwandler 86 gelieferten Impulse erzeugen am Ausgang des Tiefpasses 87 eine der Impulsfolgefrequenz verhältnisgleiche Spannung vorausgesetzt, daß der vom Tiefpaß 87 an die nachfolgende Baugruppe fließende Strom h sehr klein gegenüber dem im Tiefpaß selbst hin und her pulsierenden Strom l\ ist. Bei dem Differenzverstärker 89 wird diese Bedingung im allgemeinen erfüllt. Vom Differenzverstärker 89 wird die Differenz zwischen der vom Tiefpaß 87 gelieferten frequenzproportionalen Spannung und der von der Referenzspannungsquelle 88 gelieferten Spannung gebildet. An der Referenzspannungsquelle 88 wird die von ihr abgegebene Referenzspannung so eingestellt, daß die vom Differenzverstärker 89 gelieferte Spannung den Wen 0 hat, wenn der Meßdruck am Druckfühler des Druckfrequenzwandlers 86 Null ist. Die Ausgangsfrequenz des Druckfrequenzwandlers ist dann ja nicht 0. Sie hat dann sogar einen höheren Wert als bei einem höheren Druck im Druckfühlcr. Die bo Ausgangsspannung des Differenzverstärkers 89 wird an dem analogen Anzeigeinstrument 91 angezeigt.The pulses supplied by the pressure frequency converter 86 generate a voltage at the output of the low-pass filter 87 which is the same as the pulse repetition frequency, provided that the current h flowing from the low-pass filter 87 to the following assembly is very small compared to the current l \ pulsing back and forth in the low-pass filter itself. In the case of the differential amplifier 89, this condition is generally met. The difference amplifier 89 forms the difference between the frequency-proportional voltage supplied by the low-pass filter 87 and the voltage supplied by the reference voltage source 88. The reference voltage output by it is set at the reference voltage source 88 in such a way that the voltage supplied by the differential amplifier 89 has the value 0 when the measuring pressure at the pressure sensor of the pressure frequency converter 86 is zero. The output frequency of the pressure frequency converter is then not 0. It then even has a higher value than at a higher pressure in the pressure sensor. The bo output voltage of the differential amplifier 89 is displayed on the analog display instrument 91.

Wenn das Anzeigeinstrument 91 einen nur kleinen F.igcnstromverbrauch hat und außerdem geringere Anforderungen an die Anzeigegenauigkeit gestellt werden, h5 kann die aus Fig. 14 ersichtliche Auswerteschaltung auch abgewandelt, d. h. vereinfacht werden, indem der Differenzverstärker 89 weggelassen wird und das Anzcigcinsirument unmittelbar zwischen den TiefpaßIf the display instrument 91 has only a small power consumption and, in addition, lower demands are made on the display accuracy, The evaluation circuit shown in FIG. 14 can h5 also modified, d. H. can be simplified by omitting the differential amplifier 89 and the display instrument directly between the low-pass filter

15 1615 16

und die Referenzspannungsquelle 88 eingeschaltet wird, gitalanzeige aäher beschrieben, mit deren Hilfe es mögwie das in F i g. 15 angegeben ist lieh ist, die mechanische Verstellung des Elektrodenab-and the reference voltage source 88 is switched on, digital display described in more detail, with the help of which it is possible that in Fig. 15 is given is borrowed, the mechanical adjustment of the electrode

Das aus Fig. 16 als Blockschaltbild ersichtliche Standes im Druckfühler des Druckfrequenzwandlers zu Druckmeßgerät mit einer Ausweneschaltung mit Digi- vermeiden und dennoch die Anzeigeschaltung mit digitalanzeige weist neben dem Druckfrcquenzwandler 92 s talem Anzeigeteil einerseits und dem Druckfrequenzeinen Frequenzzähler 93. einen Dekoder 94 mit Spei- wandler andererseits jeweils als Baueinheit beliebig mitcher. ein digitales Anzeigegerät 95 und einen Zyklus- einander zu koppeln. 'The status in the pressure sensor of the pressure frequency converter, which can be seen from FIG. 16 as a block diagram Avoid pressure measuring device with an output circuit with digital display and still use the display circuit with digital display In addition to the pressure frequency converter 92, it has a s talem display part on the one hand and the pressure frequency one Frequency counter 93, a decoder 94 with memory converter, on the other hand, each as a structural unit as desired. a digital display device 95 and a cycle to couple one another. '

zeit Geber 96 auf. Der Druckfrcquenzwandlcr 92 ist. Diese Nullabgleichsschaluing wcim eine Phasenver-opens encoder 96. The pressure frequency converter 92 is. This zero balancing circuit wcim a phase shift

wie der zuvor anhand der F i g. 8 und 13 beschriebene gleichsschaltung 101. zwei D-Flipflop 102 und 103. einen Druckfrequenzwandler mit Ausgleichsschaltung ausge- io festen Oszillator 104 und einen einstellbaren Oszillator bildet Der Frequenzzähler 93 ist als setzbarer Ruck- 105 auf. Die Phasenvergleichsschaltung 101 ist als sogewärtszähler ausgebildet weil mit steigendem Meßdruck nannte Phase-Locked-Loop-Schaltung ausgebildet. An die Impulsfolgefrequenz abnimmt und umgekehrt der ihrer einen Eingangsklemme ist die Ausgangsklemme Zähler also beim Meßdruck 0 von einem höheren An- des Druckfrequenzwandlers 92 angeschlossen. An der fangswert der Impulsfolgefrequenz aus rückwärts zäh- is anderen Eingangsklemme ist eine Rückführungsleitung len muß. Dieser Anfangswert wird am BCD-Eingang 99 106 von ihrer Ausgangsklemme angeschlossen. Der erdes Frequenzzählers 93 eingestellt. Er ist darin mit dem ste D-Flipflop 102 ist in diese Rückführungsleitung 106 Buchstaben A bezeichnet Dieser Anfangswert des eingeschaltet. Dabeiist ander Additions-Eingangsklem-RQckwärtszählers muß folgende Bedingungen erfüllen me des D-Flipflop 102 die Ausgangsklemme der Pha-as before with reference to FIG. 8 and 13 described equal circuit 101. two D-flip-flops 102 and 103. a pressure frequency converter with compensation circuit formed io fixed oscillator 104 and an adjustable oscillator. The phase comparison circuit 101 is designed as a downward counter because a phase-locked loop circuit is designed as the measuring pressure increases. When the pulse repetition frequency decreases and, conversely, that of its one input terminal, the output terminal counter is connected to the pressure frequency converter 92 from a higher input terminal at measuring pressure 0. A feedback line must be provided at the initial value of the pulse repetition frequency from the other input terminal. This initial value is connected to the BCD input 99 106 from its output terminal. The erdes frequency counter 93 is set. He is in it with the first D flip-flop 102 is in this return line 106 designated letter A This initial value of the switched on. The addition input terminal down counter must meet the following conditions: me of the D flip-flop 102 the output terminal of the phase

20 senvergleichsschaltung 102 und an der Subtraktions-20 sensor comparison circuit 102 and at the subtraction

A - Z ( fi** + Λ Eingangsklemme der feste Oszillator 104 angeschlossen. A - Z ( fi ** + Λ input terminal of the fixed oscillator 104 connected.

""vm"/»«« / Der zweite D-Flipflop 103 ist in die Verbindungsleitung"" vm "/""" / The second D flip-flop 103 is in the connecting line

107 von der Ausgangsklemme der Phasenvergleichs· 107 from the output terminal of the phase comparison

Darin bedeuten: schaltung 101 zur Auswerteschaltung eingeschaltet. Da-This means: circuit 101 for evaluation circuit switched on. There-

25 bei sind an der Subtraktions-Eingangsklemme des D-25 at are connected to the subtraction input terminal of the D-

/Oo — Die Frequenz beim Druck Null Flipflop 103 die Ausgangsklemme der Phasenver-/ Oo - The frequency at zero pressure Flip-flop 103 the output terminal of the phase shift

fuimix — Die Frequenz bei maximalem Druck gleichsschaltung 101 und an der Additions-Eingangs- fuimix - The frequency at maximum pressure equalization circuit 101 and at the addition input

Z_max « Den Zählerstand bei maximalem Druck. klemme der einstellbare Oszillator 1OS angeschlossen. Z _max «The counter reading at maximum pressure. terminal of the adjustable oscillator 1OS connected.

Die Ausweneschaltung, und zwar ihr FrequenzzählerThe output circuit, namely its frequency counter

Der Frequenzzähler 93 weist für jede Dekade einen M 93, ist über die Verbindungsleitung 107 an die Ausgangs-Zähler auf. Der an den Frequenzzähler 93 angeschlosse- klemme des zweiten D-Flipflop 103 angeschlossen, ne und vom Zyklus-Zeitgeber 96 gesteuerte Dekoder Die Phascnvergleichsschaltung 101 vergleicht die anThe frequency counter 93 has an M 93 for each decade, is connected to the output counter via the connecting line 107. The terminal of the second D flip-flop 103 connected to the frequency counter 93, ne and the decoder controlled by the cycle timer 96. The phase comparison circuit 101 compares the decoder

mit Speicher weist für jede Zähldckadc einen Dekoder ihren beiden Eingangsklemmen ankommenden Fre- auf. Das an dem Dekoder 94 angeschlossene Anzcigege- quenzen, hier die Ausgangsfrequenz f_D des Druckfrerät 95 ist mit einer 7-Segment-Ziffernanzeigc ausgerü- J5 quenzwandlers 92 und die Vergleichsfrequenz /Ό, mitstet. Der Dekoder 94 und das Digitalanzeigegerät 95 einander und er/.eugt eine Ausgangsfrequenz fvca die sind von herkömmlicher Bauart. Die haben die Aufgabe, sich so lange ändert, wie die beiden miteinander verglivom Frequenzzähler 93 den Zählerstand zu überneh- chenen Frequenzen noch nicht gleich sind. Ein unveränmen und anzuzeigen. Der Zykluszeit-Geber 96 weist dertcr Rückführung der Ausgangsfrequenz: zur zweiten einen Oszillator 97 für die Zykluszeit und eine monosta- «ο Eingangsklcmmc würde die Ausgangsfrequenz fvca so bile Kippstufe 98 auf. Am Zykluszeit-Geber % wird die lange geändert bis sie gleich der Eingangsfrequenz an Zähldauer B für den Frequenzzähler 93 eingestellt. Sie der ersten Eingangsklemme, also gleich f_D wäre. In der muß folgender Bedingung genügen Rückführungsleitung 106 bewirkt aber der D-Flipflopwith memory has a decoder for each of its two input terminals incoming Fre- . The display sequences connected to the decoder 94, here the output frequency f _{D of} the printing device 95, is equipped with a 7-segment digit display 92 and the comparison frequency / Ό. The decoder 94 and the digital display unit 95 to each other and he / .eugt fvca an output frequency which are of conventional design. They have the task of changing for as long as the two, compared with the frequency counter 93, are not yet the same as the counter reading for frequencies to be exceeded. An unmistakable and indicate. The cycle time generator 96 has the return of the output frequency: secondly, an oscillator 97 for the cycle time and a monostatic «ο input terminal would make the output frequency fvca so stable flip-flop 98. The length of time is changed on the cycle time encoder% until it is set equal to the input frequency at counting duration B for the frequency counter 93. You the first input terminal, _i.e. would be equal to f D. In the, the following condition must satisfy the return line 106 but causes the D flip-flop

102 eine Subtraktion der Oszillatorfrequenz (os/\ des β - Ζ«« 45 ersten Oszillators 104, so daß 102 a subtraction of the oscillator frequency (os / \ des β - Ζ «« 45 first oscillator 104, so that

/flO ~/ flO ~

fiyfvco—fos/.ifiyfvco — fos / .i

Die Glieder sind die gleichen, wie in der Formel fürThe terms are the same as in the formula for

den Anfangswert A. ist. Im eingeschwungenen Zustand der Phasenver-the initial value is A. In the steady state of the phase difference

Wenn die vorstehend beschriebene Auswerteschal- 50 gleichsschaltung 101, wenn/o=/n ist, ist ihre Ausgangstung mit Digitalanzeige als Baueinheit mit verschiede- frequenz fvco gleich der Summe aus der Eingangsfrenen Druckfrequenzwandlern gekoppelt werden soll, quenz/» und der Oszillatorfrequenz /os/i, d.h. dann muß im Druckfühler des anzuschließenden Druckfrequenzwandlers jedesmal der Abstand der an sich ge- fvco=fn+fos/. \- häusefesten zweiten Elektrode gegenüber der mit der 55If the evaluation circuit 101 described above, if / o = / n, its output with digital display as a unit with different frequency fvco is to be coupled equal to the sum of the input frequency converter, quenz / »and the oscillator frequency / os / i, ie then the distance between the ge fvco = fn + fos /. \ - second electrode fixed to the house compared to the one with the 55th

Membrandose verbundenen ersten Elektrode duch me- Diese Summenfrequenz fvco wird im zweiten D-Flipchanische Verstellung der Halterung der zweiten Elek- flop 105 von dessen Oszillatorfrequenz foszi des eintrode so verstellt werden, daß der Druckfrequenzwand- stellbaren Oszillators 105 subtrahiert. Als Ergebnis erler um drucklosen Zustand seines Druckfühlers stets die hält man die Ausgangsfrequenz 4 der Nullabgleichsgteiche Frequenz foo abgibt. Wenn diese Verstellung eo schaltung zu des Druckfühlers nicht erfolgt, müssen nach der Kopplung des Druckfrequenzwandlers mit der Auswerte- und (\ = (os/ 2 — fas/ 1 — fix This sum frequency fvco is adjusted in the second D-flipchanical adjustment of the holder of the second elec- trode flop 105 by its oscillator frequency foszi of the input electrode so that the oscillator 105, which can be set at the pressure frequency, is subtracted. As a result, learn to pressureless state of its pressure sensor always keeps the output frequency to 4 Nullabgleichsgteiche foo frequency outputs. If this adjustment is not made to the pressure sensor, after coupling the pressure frequency converter with the evaluation and (\ = (os / 2 - fas / 1 - fix

Anzeigeeinheit der Zähleranfangswert A und die Zähl- fi Display unit of the counter start value A and the count fi

dauer β jedesmal neu bestimmt und neu eingestellt wer- Wenn man den Oszillator 105 so einstellt, daß die ?';duration β each time newly determined and readjusted. If the oscillator 105 is set in such a way that the? ';

den. b5 Differenz zwischen seiner Ausgangsfrequenz und der ;,;the. b5 difference between its output frequency and the;,;

Im folgenden wird anhand des Blockschaltbildes in Ausgangsfrequenz des Oszillators 104 gerade gleich der ;|jIn the following, based on the block diagram, the output frequency of the oscillator 104 is exactly equal to; | j

Fig. 17 eine Nullabglcichsschallung für die zuvor an- Frequenz f» 0 des Druckfrequenzwandlers beim Druck 0 S17 shows a zero calibration sound for the previously an- Frequency f >> 0 of the pressure frequency converter at pressure 0 S

hand der F i g. 16 erläuterte Auswerteschallung mit Di- ist, erreicht man, daß die Ausgangsfrequenz der Nullab- ji|hand of fig. 16 explained evaluation sound with Di-, one achieves that the output frequency of the Nullab- ji |

gleichsschaltung ebenfalls 0 ist Auf diese Weise kann man auch bei einer Auswerteschaltung mit Digitalanzeige auf eine Einstellbarkeit des Elektrodenabstandes im Druckfühler des Druckfrequenzwandlers verzichten, wie das bereits bei der Auswerteschaltung mit Analoganzeige möglich war, bei der der Nullabgleich über die Referenzspannungsquelle erfolgt ist. In beiden Fällen kann die Halterung der beiden Elektroden starr sein und die in Fig.2 dargestellte Einstellmöglichkeit über den mittels Feingewinde auf dem Flanschteil in axialer Richtung verstellbaren Haltering entfallen.equalization is also 0 In this way, you can also use an evaluation circuit with a digital display dispense with an adjustability of the electrode distance in the pressure sensor of the pressure frequency converter, as was already possible with the evaluation circuit with analog display, in which the zero adjustment via the Reference voltage source has taken place. In both cases the holder of the two electrodes can be rigid and the adjustment option shown in FIG There is no need for a retaining ring adjustable in the axial direction by means of a fine thread on the flange part.

Für den Nullabgleich ist die Frequenzsubtraktion um D-Flipflop 103 unbedingt erforderlich. Damit das möglich ist, muß folgende Bedingung eingehalten werden:The frequency subtraction by D flip-flop 103 is absolutely necessary for the zero adjustment. In order for this to be possible, the following condition must be met:

Stammt* — fsutlrtknä — Stems from * - fsutlrtknä -

messen werden soll. In beiden Fällen kommen die oben geschilderten Vorteile des Druckmeßgerätes auch den anderen Meßverfahren zugute.should be measured. In both cases, the advantages of the pressure measuring device outlined above also apply benefit other measurement methods.

Hierzu 11 Blatt ZeichnungenIn addition 11 sheets of drawings

Da diese Bedingung nicht ohne weiteres erfüllt ist, ist der Frequenzsubtraktion die Frequenzaddilion am D-Flipflop 104 in der Rückführleitung 106 der Phasenvergleichsschaltung 110 vorausgeschickt worden.Since this condition is not readily met, the frequency subtraction is preceded by the frequency addendum at the D flip-flop 104 in the feedback line 106 of the phase comparison circuit 110.

Aus Fig. 18 ist ein konkretes Ausführungsbeispiel mit handelsüblichen elektrischen Baugruppen für die als Blockschaltbild in Fig. 17 angegebene Nullpunk tabgleichsschaltung zu ersehen. Die Phasenvergleichsschaltung 101 weist in einem Baustein mit der Bezeichnung PLL 4046 vereinigt einen Phasenkomparator 108, einen Tiefpaß 109 und einen spannungsgesteuerten Oszillator 110 auf, die in dieser Reihenfolge miteinander in Reihe geschaltet sind. An den beiden Eingangsklemmen des Phasenkomparators 108 ist die Verbindungsleitung vom Druckfrequenzwandler 92 und die Rückführleitung 106 angeschlossen. An der Ausgangsklcmmc des Oszillators 110 ist einmal die zunächst zum D-Flipflop 102 führende und dann zum Phasenkomparator 108 zurückführende Rückführungsleitung 106 und die Verbindungslcitung zum zweiten D-Flipflop 103 angeschlossen.FIG. 18 shows a specific exemplary embodiment with commercially available electrical assemblies for the zero-point equalization circuit indicated as a block diagram in FIG. 17. The phase comparison circuit 101 has in one module with the designation PLL 4046 combined a phase comparator 108, a low-pass filter 109 and a voltage-controlled oscillator 110 , which are connected in series with one another in this order. The connecting line from the pressure frequency converter 92 and the feedback line 106 are connected to the two input terminals of the phase comparator 108. At the output terminal of the oscillator 110 , the return line 106 leading initially to the D flip-flop 102 and then returning to the phase comparator 108 and the connection line to the second D flip-flop 103 are connected.

Die beiden D-Flipflop 102 und 103 sind ebenfalls handelsübliche Bausteine mit der Bezeichnung D-Flipflop 4013. Der beim D-Flipflop 102 an die Subtraktions-Eingangsklemme angeschlossene Oszillator 104 und der D-Flipflop 103 an der Additions-Eingangsklemme angeschlossene Oszillator 105 sind ebenfalls handelsübliche Bausteine mit der Bezeichnung IC 556.The two D flip-flop 102 and 103 are also commercially available building blocks with the designation D flip-flop 4013. The case of the D flip-flop 102 is connected to the subtraction input terminal of oscillator 104 and the D flip-flop 103 is connected to the addition input terminal of oscillator 105 are also commercially available modules with the designation IC 556.

Beim Einsatz der Nullabgleichsschaltung ist zu beachten, daß die anzuzeigende Frequenz bei dem Wert Null beginnt und mit ansteigendem Meßdruck zunimmt. In diesem Falle ist in der Auswertcschaltung nach Fi g. 16 als Frequenzzähler 93 ein normaler Frequenzzähler mit Vorwärtszählung zu verwenden.When using the zero adjustment circuit, make sure that the frequency to be displayed is zero begins and increases with increasing measuring pressure. In this case, in the evaluation circuit according to FIG. 16 to use a normal frequency counter with up counting as the frequency counter 93.

Das oben erläuterte Druckmeßgerät mit den verschiedenen Ausgestaltungen des Druckfrequenzwandlers und der Auswerteschaltung läßt sich mit geringen Abwandlungen auch als Kraftmeßgerät und als Wegemeßgerät einsetzen. Für eine Kraftmessung wird der Druckfühler durch einen Kraftfühler ersetzt, bei dem ein elastisches Glied vorhanden ist, von dem ein erster Teil unter der Einwirkung der zu messenden Kraft eine reversible Lageänderung gegenüber einem zweiten Teil t>o des elastischen Gliedes ausführt. Die beiden Elektroden des Meßkondensators sind wie beim Druckfühler mit je einem dieser beiden Teile des elastischen Gliedes verbunden. Für eine Wegemessung wird ein Meßfühler eingesetzt, bei dem die eine der beiden Elektroden des Meßkondensators parallel zu sich selbst bewegbar geführt ist und mit demjenigen Teil kraftschlüssig oder formschlüssig gekoppelt ist, dessen Lageänderung ge-The pressure measuring device explained above with the various configurations of the pressure frequency converter and the evaluation circuit can, with minor modifications, also be used as a force measuring device and as a displacement measuring device insert. For a force measurement, the pressure sensor is replaced by a force sensor in which an elastic member is present, of which a first part under the action of the force to be measured is a reversible change in position compared to a second part t> o of the elastic member. As with the pressure sensor, the two electrodes of the measuring capacitor are each with connected to one of these two parts of the elastic member. A sensor is used for distance measurement, in which one of the two electrodes of the measuring capacitor is guided so that it can move parallel to itself is and is non-positively or positively coupled to the part whose position change

Claims

Patent claims:

1. Pressure measuring device with a pressure sensor, of which a first part executes a reversible change in position compared to a second part when the pressure of the -> measuring medium changes, with a pressure-frequency converter in the form of an RC oscillator that triggers an RC element and a trigger and has threshold-controlled charging and discharging circuit, and its RC element has an air capacitor as a measuring capacitor with two opposing flat and parallel electrodes, of which the first electrode with the first part and the second electrode with the second part of the pressure sensor in the It is coupled in such a way that when the two parts of the pressure sensor change position in relation to each other, the two electrodes experience a change in position in the direction of their common surface normals, and with an evaluation circuit for the output signals of the pressure-frequency converter which controls an analog or digital display part, marked thereby t that a compensation circuit is present. which also has an RC oscillator (69), an exclusive OR gate (71), an inversion element (72), an inverse integrator (73) with an integrating input and with zero setter (78) and a threshold value switch (74), the second RC oscillator (69) of the compensation circuit has the same circuit as the first RC oscillator (67) of the pressure-frequency converter, where pm second RC oscillator (69) is the product of R χ C either via the resistor (/ ? «) Or via the capacitor (Kg) , whereby the output terminal of the first RC oscillator (67) and the output terminal of the second RC oscillator (& *) are each connected to one of the input terminals of the exclusive-OR gate (71) whose output terminal is connected to the input terminal of the inversion link (72), the output terminal of the inversion member (72) being connected to the input terminal of the inversion integrator (73), the output terminal of which is connected to the input terminal of the threshold switch (74) den, wherein the output terminal of the threshold value switch (74) is connected to the trigger input terminal of the first RC oscillator (67) and the second RC oscillator (69), the output terminal of the second RC oscillator (69) to the Nullsetzcr (78) of the inverse integrator (73) is connected, and wherein the signal output is connected to the output terminal of the second RC oscillator (69).

2. Pressure measuring device according to claim 1, characterized in that an oscillation circuit (76) is present, the input terminal of which is connected to the output terminal of the threshold value switch (74) and the output terminal of which is the second input terminal of the inversion member formed as a second exclusive-OR gate (72) wi -OR gate exclusive (71) and the inverting integrator (73) connected between the first, and which preferably has an RC element comprising a resistor (Rw), and a parallel-connected capacitor (Kn) Open h ^r> comprises, in its Connection line with the threshold switch (74) a diode (Dn) is switched on.

3. Pressure measuring device according to claim 1 or 2, characterized in that a pulse shaper stage (75) between the output terminal of the threshold switch (74) and the trigger input terminal of each of the two RC oscillators (67; 69) is switched on, the inverting by two series-connected Gate (81; 82) is formed, between which a timing element (S3) is switched on, which has a capacitor (Kw) and a resistor (Rw) connected behind this capacitor in a connection line to ground

4. Pressure measuring device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the evaluation circuit connected in series with one another a low-pass filter (87), a differential amplifier (89) with adjustable Reference voltage source (88) and a voltmeter with an analog display part (91) having.

5. Pressure measuring device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the evaluation circuit is formed by a frequency counter with a digital display part, which has a settable down counter (93), a decoder (94) with memory, a multi-level seven-segment display unit (95) and a cycle time encoder (96) with an oscillator (97) for the cycle time and with a monostable Multivibrator (98), wherein the one input terminal of the frequency counter (93) with the Output terminal of the pressure-frequency converter (92) and the other input terminal is connected to the output terminal of the cycle time generator (96) is, and wherein the output terminal of the cycle timer (96) is also connected to the input terminal for the timing of the decoder (94) is connected.

6. Pressure measuring device according to claim 5, characterized in that the evaluation circuit is expanded by a zero balancing circuit which comprises a phase comparing circuit (101), two D flip-flops (102; 103). a fixed oscillator (104) and an adjustable oscillator (105) that in the phase comparison circuit (101) the output terminal of the pressure-frequency converter (92) at one input terminal and a feedback line (106) from its output terminal at the other input terminal is connected so that the first D flip-flop (102) is switched on in the return line (106) of the phase comparison circuit (101) and is connected with the addition input terminal to the output terminal of the phase comparison circuit (101) . that the fixed oscillator (104) is connected to the subtraction input terminal of the first D flip-flop (102) . that the second D flip-flop (103) is connected with its subtraction input terminal to the output terminal of the phase comparison circuit (101) , that the adjustable oscillator (105) is connected to the addition input terminal of the second D flip-flop (103) is, and that the frequency counter (93) of the evaluation circuit is connected to the output terminal of the second D-flip-flop (103) .