DE3146492A1 - Atmospheric humidity measuring circuit for display and regulation - Google Patents
Atmospheric humidity measuring circuit for display and regulationInfo
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Abstract
Description
Titel: Schaltung zur Messung der LuftfeuchtigkeitTitle: Circuit for measuring air humidity
für Anzeige und Regelung Beschreibung Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Messung der Luftfeuchtigkeit für anschließende Anzeige und/oder Regelung, mit einer stabilisierten Eingangs spannung an einer Meßschaltung, die als Differenzimpuls-Erfassungsschaltung mit zwei RC-Schwingkreisen ausgebildet ist, von denen einer als Kondensator einen kapazitiven Sensor aufweist, und mit einer Ausgangsspannung der Meßschaltung. for display and control Description The invention relates to a Circuit for measuring the humidity for subsequent display and / or control, with a stabilized input voltage to a measuring circuit, which is used as a differential pulse detection circuit is designed with two RC resonant circuits, one of which is a capacitor having capacitive sensor, and with an output voltage of the measuring circuit.
Eine bekannte (VALV0 Technische Informationen für die Industrie 790423 April 1979) Schaltung dieser Art hat als Eingangs spannung der Meßschaltung eine relativ niedrige Batteriespannung, wobei die entsprechend niedrige Ausgangsspannung der Meßschaltung direkt an ein Anzeigegerät gelegt wird oder als Istwert für eine selbsttätige luftfeuchte Regelung verwendet werden soll. Dabei liegt die Schwingfrequenz der RC-Schwingkreise durch entsprechend hohe Dimensionierung der Widerstände bei ca. 10 kHz. Diese bekannte Schaltung ist in der Praxis nicht dazu geeignet, ein Gerät direkt zu regeln oder gleichzeitig Anzeige und eine direkte Regelung zu bewirken. Dies beruht nicht nur darauf, daß die Ausgangsspannung der Schaltung zu niedrig ist 9 sondern auch darauf, daß Umweltverschmutzungen, welche die RC-Schwingkreise beeinflussen und sich beim rauhen Betrieb der Praxis nicht vermeiden lassen, die Ausgangsspannung der Schaltung allzu stark beeinflussen. Unter Umweltverschmutzungen sind dabei nicht nur Staubniederschläge in den relativ undichten Gehäusen sondern auch Feuchtigkeitsniederschläge aufgrund starker Temperaturschwankungen zu verstehen.A well-known (VALV0 Technical Information for Industry 790423 April 1979) circuit of this type has as the input voltage of the measuring circuit a relatively low battery voltage, with the correspondingly low output voltage the measuring circuit is placed directly on a display device or as an actual value for a automatic humidity control should be used. The oscillation frequency is here of the RC resonant circuits due to the correspondingly high dimensioning of the resistors approx. 10 kHz. This known circuit is not suitable in practice to a To regulate the device directly or at the same time display and a direct Effect regulation. This is not only due to the fact that the output voltage of the Circuit too low is 9 but also that pollution which affect the RC resonant circuits and do not change in rough operation in practice avoid influencing the output voltage of the circuit too strongly. Under Environmental pollution is not just dust deposits in the relatively leaky areas Housings but also moisture deposits due to strong temperature fluctuations to understand.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher9 eine rhalung der eingangs genannten Art zu schaffen, die in praktisch brauchbarer Weise auch zur Regelung bzw. Steuerung eines Gerätes geeignet ist, indem sie eine ausreichend hohe, von Umweltniederschlägen bei den RC-Schwingkreisen unbeeinflußte Ausgangsspannung liefert. Die erfindungsgemäße Schaltung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsspannung der Meßschaltung auf eine Verstärkerschaltung arbeitet, eine Wechselspannung am Eingang einer stabilisierten und spannungsbegrenzenden Gleichrichterschaltung liegt9 deren Ausgangsspannung zu einem Teil die Eingangs spannung der Meßschaltung bildet und zum anderen Teil an der Verstärkerschaltung liegt, und die Schwingfrequenz der RC-Schwingkreise durch entsprechend niedrige Dimensionierung der Widerstände im Bereich 100 - 500 kHz liegt.It is therefore an object of the invention to achieve the above called type to create that in a practically usable manner also for regulation or control of a device is suitable by having a sufficiently high, of Environmental precipitation in the RC resonant circuits delivers unaffected output voltage. The circuit according to the invention is characterized in that the output voltage the measuring circuit works on an amplifier circuit, an alternating voltage on Input of a stabilized and voltage-limiting rectifier circuit is 9 the output voltage of which forms part of the input voltage of the measuring circuit and on the other hand is due to the amplifier circuit, and the oscillation frequency of the RC resonant circuits due to the correspondingly low dimensioning of the resistors in the The range is 100 - 500 kHz.
Die erfindungsgemäße Schaltung geht von einer am Eingang liegenden Wechselspannung, die gleichgerichtet wird, aus, so daß ohne weiteres der Meßschaltung eine erhöhte Spannung zur Verfügung stehen kann und auch eine theoretisch beliebig hohe Ausgangsspannung der Schaltung erreicht werden kann. Die von der Wechselspannung gespeiste Gleichrichterschaltung liefert in schaltungstechnisch einfacher Weise nicht nur die Gleichspannung für die Meßschaltung sondern auch die Gleichspannung für die Verstärkerschaltung, die wegen der erwünschten höheren Schaltungs-Ausgangsspannung vorgesehen ist. Da der Meßschaltung nun höhere Spannung und höherer Strom zugeführt werden kann, kann die mit höherem Stromverbrauch verbundene Frequenz erhöhung der RC-Schwingkreise vorgenommen werden, um am Schaltungsausgang die Spannungsschwankungen zu minimieren, die durch Niederschläge an den RC-Schwingkreften bewirkt werden.The circuit according to the invention is based on one located at the input AC voltage, which is rectified, from, so that easily the measuring circuit an increased voltage can be available and theoretically any high output voltage of the circuit can be achieved. The one from the alternating voltage fed rectifier circuit delivers in a simple manner in terms of circuit technology not only the DC voltage for the measuring circuit but also the DC voltage for the amplifier circuit, because of the desired higher circuit output voltage is provided. Since the measuring circuit is now supplied with higher voltage and higher current the frequency associated with higher power consumption can increase RC resonant circuits are made to reduce the voltage fluctuations at the circuit output to minimize that are caused by precipitation on the RC oscillating forces.
Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es, wenn die Wechselspannung am Eingang 24 V beträgt. Diese Spannung wird aus der Netzspannung bei den hier interessierenden Regelungen und Anzeigen für die Versorgung der anderen Geräte sowieso gewonnen, so daß auch eine für 24 V-Wechselspannung ausgelegte Schaltung der hier zur Rede stehenden Art zweckmäßig ist.It is particularly expedient and advantageous if the alternating voltage at the input is 24 V. This voltage is derived from the mains voltage for those of interest here Regulations and displays for the supply of the other devices won anyway, so that also a circuit designed for 24 V AC voltage is discussed here standing type is appropriate.
Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es, wenn die Gleichrichterschaltung mit einem Spannungsbegrenzungselement versehen ist, wenn die Gleichrichterschaltung mitteinem Festspannungsreglerelement versehen ist und/oder wellen die Gaeichrichterschaltung aus zwei symmetrischen gleichen Hälften aufgebaut ist. Hierdurch werden Schwankungen der Amplitude der Wechselspannung kompensiert9 wird eine gleichmäßig hohe Gleichspannung am Eingang der Meßschaltung gewährleistet und werden für die Meßschaltung und die Verstärkerschaltung mit einfachem Aufbau gleichhohe Spannungen zur Verfügung gestellt.It is particularly useful and advantageous if the rectifier circuit is provided with a voltage limiting element when the rectifier circuit with a fixed voltage regulator element is provided and / or waves the rectifier circuit is made up of two symmetrical equal halves. This compensates for fluctuations in the amplitude of the alternating voltage9 ensures a uniformly high DC voltage at the input of the measuring circuit and are the same for the measuring circuit and the amplifier circuit with a simple structure Voltages provided.
Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es weiterhin, wenn am Eingang der Meßschaltung eine als Tiefpaß wirkende RC-Serienschaltung vorgesehen ist. Dieser Tiefpaß erhindert, daß die hochfrequenten Schwingungen der beiden -Schwingkreise auf die Gleichrichterschaltung zurückgreifen oder über diese auf die Verstärkerschaltung wirken.It is also particularly expedient and advantageous if at the entrance the measuring circuit is provided with an RC series circuit acting as a low-pass filter. This Low-pass filter prevents the high-frequency oscillations of the two oscillating circuits fall back on the rectifier circuit or via this on the amplifier circuit works.
Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es sodann, wenn die Eingangsspannung der Meßschaltung 12 V beträgt und die effektive Ausgangs spannung der Meßschaltung nach einem Gleichrichterkreis von 0,5 bis 4 V beträgt, wobei die Ausgangsspannung nach der Verstärkerschaltung von 1 bis 10 V beträgt. Diese durch die Erfindung ermöglichte spannungsmäßige Auslegung erweist sich im Hinblick auf die Praxis als besonders brauchbar.It is then particularly expedient and advantageous if the input voltage the measuring circuit is 12 V and the effective output voltage of the measuring circuit after a rectifier circuit of 0.5 to 4 V, the output voltage after the amplifier circuit is from 1 to 10 V. This was made possible by the invention Stress-based design proves to be special in terms of practice useful.
Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es noch, wenn die Verstärkerschaltung zwei hintereinander geschaltete, eine Einheit bildende Verstärkerelemente umfaßt. Diese beiden Verstärkerelemente, denen die Spannung von der Gleichrichterschaltung gemeinsam zugeführt wird, dienen der Temperaturstabilisierung, da sie gegeneinander invertiert sind.It is particularly useful and advantageous if the amplifier circuit comprises two amplifier elements connected in series and forming a unit. These two Amplifier elements to which the voltage from the rectifier circuit is supplied together, serve to stabilize the temperature, as they oppose each other are inverted.
Eine besonders zweckmäßige und vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung liegt vor, wenn die Schaltung in Verbindung mit einem Regler, einem Stellorgan, einem Schreiber und/oder zwei Anzeigen verwendet ist, indem die Ausgangsspannung der Schaltung diesen Geräten direkt zugeführt ist.A particularly useful and advantageous embodiment of the invention occurs when the circuit is in connection with a controller, an actuator, a recorder and / or two displays is used by the output voltage the circuit is fed directly to these devices.
In der Zeichnung ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt und zeigt Fig. 1 ein Schaltbild einer Schaltung zur Messung der Luftfeuchtigkeit für Anzeige und Regelung und Fig. 2 schematisch ein Schaubild der Schaltung gemäß Fig. 1 mit daran angeschlossenen Geräten für Anzeige und Regelung.In the drawing is a preferred embodiment of the invention and shows Fig. 1 a circuit diagram of a circuit for measuring the humidity for display and control and FIG. 2 schematically shows a diagram of the circuit according to Fig. 1 with connected devices for display and control.
Die Schaltung gemäß Fig. 1 besitzt eine Gleichrichterschaltung 1, an die sich eine Meßschaltung 2 anschließt, der eine Verstärkerschaltung 3 folgt. Diese Schaltung ist auf einer nicht gezeigten gemeinsamen Platine vorgesehen, an welcher Buchsen bzw. Stecker für die Zufuhr und die Abfuhr von Strom bzw. Spannung vorgesehen sind. Der Sensor, der weiter unten noch näher erörtert wird, kann auch mit Abstand von der Schaltungs-Platine an einem Vorsprung vorgesehen sein.The circuit according to FIG. 1 has a rectifier circuit 1, to which a measuring circuit 2 is connected, which is followed by an amplifier circuit 3. This circuit is provided on a common circuit board (not shown) which sockets or plugs for the supply and discharge of current or voltage are provided. The sensor, which will be discussed in more detail below, can also be provided at a distance from the circuit board on a projection.
Die Gleichrichterschaltung 1 wird von einer Wechselspannung von 24 V am Eingang 4 gespeist und ist aus zwei symmetrLschen Teilen aufgebaut. Hierzu weist sie zwei zueinander parallele Einweggleichrichter 5 auf, an den sich jeweils eine Parallelschaltung eines Pufferkondensators 6 und einer Spannungsbegrenzungsdiode 7 mit Vorwiderstand 8 anschließt. Uber beiden Spannungsbegrenzerdioden 7 wird jeweils eine Spannung abgenommen, die einem Festspannungsreglerelement 9 zugeführt wird, das auf einen Kondensator 10 arbeitet Am Ausgang 11 dieser Gleichrichterschaltung läßt sich eine Gleichspannung von absolut 24 V abnehmen, die in eie Ausgangsspannung von + 12 V und eine Ausgangsspannung ,r - 12 V aufgeteilt ist Die positivie Gleichspannung von 12 V wird der Meßschaltung 2 zugeführt, an deren Eingang eine RC-Serienschaltung aus einem Widerstand 12 und einem Kondensator 17 Biegt. Die Spannung über dem Kondensator wird zwei RC-Schwingkreisen 14, 15 zugeführt. Der eine Schwingkreis 14 besteht aus zwei Nor-Gattern 16, 17, einem Widerstand 18 und einem kapazitiven Feuchte-Sensor 19. Der andere Schwingkreis 15 besteht ebenfalls aus zwei Nor-Gattern 20, 21, einem Widerstand 22 und einer Kapazität, die von einem Fest-Kondensator 23 und einem parallel geschalteten einstellbaren Kondensator 24 gebildet ist. Die Schaltung der beiden RC-Schwingkreise 14, 15 ist im einzelnen aus der Zeichnung ersichtlich. Die Ausgänge 25, 26 der beiden Schwingkreise werden zwecks Bildung eines Differenzimpulses einem, hier vierfach dargestellten, weiteren Nor-Gatter 27 zugeführt.The rectifier circuit 1 is powered by an alternating voltage of 24 V at input 4 and is made up of two symmetrical parts. For this it has two parallel half-wave rectifiers 5, each of which a parallel connection of a buffer capacitor 6 and a voltage limiting diode 7 with series resistor 8 connects. About both voltage limiter diodes 7 is in each case a voltage is taken, which is fed to a fixed voltage regulator element 9, that works on a capacitor 10 at the output 11 of this rectifier circuit a direct voltage of absolutely 24 V can be taken, which is converted into an output voltage is divided by + 12 V and an output voltage that r - 12 V is the positivie DC voltage of 12 V is fed to the measuring circuit 2, at the input of which an RC series circuit from a resistor 12 and a capacitor 17 bends. The voltage across the capacitor two RC resonant circuits 14, 15 are supplied. The one oscillating circuit 14 consists of two Nor gates 16, 17, a resistor 18 and a capacitive humidity sensor 19. The other resonant circuit 15 also consists of two Nor gates 20, 21, one Resistor 22 and a capacitance created by a fixed capacitor 23 and one in parallel switched adjustable capacitor 24 is formed. The circuit of the two RC resonant circuits 14, 15 can be seen in detail from the drawing. The exits 25, 26 of the two oscillating circuits are used for the purpose of formation of a differential pulse a further Nor gate 27, shown here four times.
Der Ausgang dieses Nor-Gatters 27 wird über die Diode 28 gleichgerichtet und durch einen Festwiderstand 29 und einen Stellwiderstand 30 und den Kondensator 31 geglättet. Die am Kondensator 31 auftretende Spannung wird über die Widerstände 32, 33 und 34 linearisiert. Dem Nor-Gatter 27 wird die am Kondensator 13 der RC-Serienschaltung auftretende Spannung auch direkt zugeführt. Die am Kondensator 31 auftretende Spannung wird zwischen zwei Widerstände 32, 33 einer Widerstandskette gelegt, die an der am Eingang 11 der Meßschaltung 2 liegenden Gleichspannung liegt. Zwischen dem zweiten 33 dieser Widerstände und einem weiteren Widerstand 34 der Widerstandskette läßt sich eine Spannung abnehmen, die eine effektive Gleichspannung von 0,5 - 4 V ist und die Spannung am Ausgang 35 der Meßschaltung darstellt.The output of this NOR gate 27 is rectified via the diode 28 and by a fixed resistor 29 and a variable resistor 30 and the capacitor 31 smoothed. The voltage appearing at the capacitor 31 is across the resistors 32, 33 and 34 linearized. The NOR gate 27 is the capacitor 13 of the RC series circuit occurring voltage also supplied directly. The voltage appearing on the capacitor 31 is placed between two resistors 32, 33 of a resistor chain, which is attached to the at the input 11 of the measuring circuit 2 lying DC voltage. Between the second 33 of these resistors and another resistor 34 of the resistor chain leaves a voltage decrease which is an effective DC voltage of 0.5 - 4 V. and represents the voltage at the output 35 of the measuring circuit.
Diese Spannung wird der Verstärkerschaltung 3 zugeführt, welcher auch die negative Gleichspannung von 12 V vom Ausgang der Gleichrichterschaltung 1 zugeführt wird. Die Verstärkerschaltung 3 umfaßt zwei gegeneinander inverse Verstärkerelemente 36, 37, denen jeweils ein Widerstand 38 vorgeschaltet ist und parallel zu denen jeweils ein Widerstand 39 vorgesehen ist. Der Verstärkerschaltung 3 wird auch die Spannung zugeführt, die am Ausgang 11 der Gleichrichterschaltung 1 herrscht. Am Ausgang 40 der Verstärkerschaltung 3 und damit der Gesamtschaltung tritt eine Gleichspännung auf 9 die zwischen 1 V und 10 V liegt und einen Strom von maximal 10 mA liefert.This voltage is fed to the amplifier circuit 3, which also the negative DC voltage of 12 V is supplied from the output of the rectifier circuit 1 will. The amplifier circuit 3 comprises two mutually inverse amplifier elements 36, 37, each of which is preceded by a resistor 38 and parallel to them a resistor 39 is provided in each case. The amplifier circuit 3 is also the Voltage that prevails at the output 11 of the rectifier circuit 1 is supplied. At the Output 40 of the amplifier circuit 3 and thus the overall circuit a DC voltage occurs 9 between 1 V and 10 V and a current of a maximum of 10 mA.
Gemäß Fig. 2 wird die Spannung am Ausgang 40 gleichzeitig einem Regler 41, einem Stellorgan 42, einer Anzeige 43, einem Enthalpie-Regler 44, einer Anzeige 45 einer Leitwarte und einem Schreiber 46 zugeführt. Es können noch weitere Geräte parallel angeschlossen sein, die alle mit der Spannung am Ausgang 40 betrieben werden. Die Schaltung wird primär für Lüftungen und Klimaanlagen verwendet.According to FIG. 2, the voltage at the output 40 is simultaneously a regulator 41, an actuator 42, a display 43, an enthalpy controller 44, a display 45 is supplied to a control room and a recorder 46. Other devices can also be used be connected in parallel, all of which are operated with the voltage at output 40. The circuit is primarily used for ventilation and air conditioning.
Die hier verwendeten, beliebig vielen Anzeigen können unmittelbar vom Feuchtemeßumformer betrieben werden. Bei Reglern wirkt die Ausgangsspannung des Feuchtemeßumformers auf Meßbrücken, welchen Temperatureingänges Spannungseingänge und weitere Feuchtemeßumformer aufgeschaltet werden können. Stellorgane können direkt angesteuert werden, wenn sie mit einem elektronischen Positionierer versehen sind.Any number of displays used here can be used immediately operated by the humidity transmitter. The output voltage is effective for regulators of the humidity transducer on measuring bridges, which temperature inputs are voltage inputs and other humidity transducers can be connected. Actuators can directly controlled if they are equipped with an electronic positioner.
Eine beispielhafte Dimensionierung der vorliegenden Schaltung ist nachfolgend angegebeno Diode 5... 1 N 4001 Diode 28. . 1M4001 Kondensator 6... 100 40VElKo Widerstand 29.. 4,7K# Widerstand 8... 50 # Widerstand 30... 10 K Diode 7... BZx33 Kondensator 31... 100uF IC-Glied 9...78L12 bzw. 79L12 Widerstand 32... 171MQ Kondensator 10... 22µ/40VEIKo Widerstand 33... 1Kn Widerstand 11... 22µ/40VEIKo Widerstand 34... 19,5 K# Widerstand 12... 150# Widerstand 38... 47 KQ IC-Glieder 16,17,20,21,27..CD4001 Widerstand 39... 100K# Widerstände 18,22...47K# IC-Glied 36,37.. .LM358 Kondensator 23... lOOpF Sensor. . . 112pF bei 12%r.F und 100 KHz Kondensator 24... 3-40pF 155 pF bei 100 % r.F. und 100 KHz L e e r s e i t eAn exemplary dimensioning of the present circuit is indicated below: Diode 5 ... 1 N 4001 Diode 28.. 1M4001 capacitor 6 ... 100 40VElKo resistor 29 .. 4.7K # resistor 8 ... 50 # resistor 30 ... 10 K diode 7 ... BZx33 capacitor 31 ... 100uF IC element 9 ... 78L12 or 79L12 resistor 32 ... 171MQ capacitor 10 ... 22µ / 40VEIKo resistance 33 ... 1Kn resistance 11 ... 22µ / 40VEIKo resistance 34 ... 19.5 K # resistor 12 ... 150 # resistor 38 ... 47 KQ IC elements 16,17,20,21,27..CD4001 Resistor 39 ... 100K # resistors 18.22 ... 47K # IC element 36.37 ... LM358 capacitor 23 ... lOOpF sensor. . . 112pF at 12% r.F and 100 KHz capacitor 24 ... 3-40pF 155 pF at 100% r.h. and 100 KHz L e r s e i t e
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- 1981-11-24 DE DE19813146492 patent/DE3146492A1/en not_active Withdrawn
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