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Meßschaltung für ein Verbrennungs-Kalorimeter
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Beschreibung Die Erfindung bezieht sich auf eine Meßschaltung für
ein Verbrennungs-Kalorimeter, das einen Mantel, eine Bombe, einen in die Bombe einsetzbaren
Verbrennungsbehälter, ein die Bombe umschließendes, mit Wasser gefülltes kalorimetrisches
Gefäß, ein Heiz- bzw. Kühisystem, Temperaturfühler an Bombe und Mantel und eine
Zündeinrichtung zum Zünden einer Probe im Inneren des Verbrennungsbehälters aufweist,
mit einer Korrekturschaltung, die gemessene Temperaturwerte auf der Basis einer
elektrischen Nachbildung bzw. Simulation des Wärmetausches zwischen Kalorimeter
und Umgebung korrigiert.
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Ein Verbrennungs-Kalorimeter der obengenannten Art ist in der nicht
vorveröffentlichten älteren Patentanmeldung P 30 42 496.5 vom 11. November 1981
beschrieben.
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Fin ähnliches Verbrennungs-Kalorimeter ist auch aus der DE-OS 29 24
477.7 bekannt. Dort ist auch erwähnt, daß es wünschenswert ist, einen vollständig
automatisierten Meßvorgang durchzuführen und daß der TemperaturEEhler durch Wärmetausch
mittels einer Regelelektronik korrigiert werden soll. Wie diese Regelelektronik
im einzelnen aussehen soll und welche Funktion sie hat, ist in dieser DE-OS nicht
beschrieben. In der älteren Patentanmeldung P 30 42 496.5 der Anmelderin ist noch
erwähnt, daß die Beseitigung der durch Wärmetausch zwischen dem Kalorimeter und
der Umgebung bedingten Fehler durch eine elektrische Korrekturschaltung auf der
Basis einer elektrischen Nachbildung bzw. Simulation des Wärmetausches unter ständiger
Kontrolle des sich hierbei ändernden Temperaturgradienten zwischen Kalorimeter und
Umgebung erfolgt.
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Weitere Einzelheiten hierzu sind auch dort nicht zu entnehmen.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich nun daher mit einer Meßschaltung,
die die generell als wünschenswert bekannte Temperaturkorrektur ausführen kann.
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Generell sind bei einem Verbrennungs-Kalorimeter gemäß der DE-OS 29
24 477 folgende Temperaturfehler zu berücksichtigen: - Temperaturänderung der Bombe
durch Wärmetausch mit der Umgebung; - Temperaturerhöhung der Bombe durch zugeführte
Rührenergie und - Temperaturerhöhung der Bombe durch Restwärme in der Verschlußschraube
bzw. den übrigen Bauteilen des Verbrennungs-Kalorimeters.
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Da die durch die Verbrennung der Probe verursachte Erhöhung der Bombentemperatur
nur wenige Grad Celcius ausmacht, muß einerseits die Temperatur sehr genau gemessen
werden und es müssen die obigen Fehler berücksichtigt werden. Der Wärmetausch mit
der Umgebung kann durch Temperaturregelung der Manteltemperatur weitestgehend in
den Griff bekommen werden. Auch die Temperaturerhohung der Bombe durch die zugeführte
Rührenergie läßt sich noch relativ einfach berücksichtigen, da diese Rührenergie
konstant ist. Problematisch wird es jedoch vor -allem bei der Berücksichtigung der
Temperaturerhöhung der.Bombe durch Restwärme im System. Bisher war es daher üblich,
so lange vor einer Messung abzuwarten, bis ein Temperaturausgleich stattgefunden
hat, d.h. bis die vorhandene Restwärme abgebaut war. Da Temperaturausgleichsvorgänge
bei verhältnismäßig geringem Temperaturgradienten sehr lange Zeiten benötigen, dauerte
es sehr lange, bis das Verbrennungs-Kalorimeter nach einer vorhergehenden Messung
wieder einsatzbereit für eine neue Messung war. Es mußte nämlich zuerst die durch
die erste Messung, d.h. Verbrennung der Probe verursachte Temperaturerhöhung des
Systems und insbesondere der Verschlußschraube beseitigt werden.
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Mit der vorliegenden Erfindung sollen diese Nachteile beseitigt werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, die nur aufgabenhaft in der DE-OS 29 24 477 beschriebene
Meßschaltung zu realisieren, so daß alle auftretenden Fehlereinflüsse erfaßt und
berücksichtigt werden können. Es soll also nicht mehr erforderlich sein, nach einer
Messung erst einen vollständigen Temperaturausgleich abwarten zu müssen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Meßschaltung mit folgenden
Merkmalen gelöst:
- einen Speicher, in welchem während einer MeSvorbereitungszeit
ein der Restwärme des Verbrennungs-Kalorimeters entsprechender Wert gespeichert
wird, - ein Summierglied, in welchem während der fest vorgegebenen Meßzeit der in
dem Speicher jeweils vorhandene Wert zu anderen Korrekturwerten hinzuaddiert wird,
- wobei der zur Beendigung der Meßvorbereitungszeit gespeicherte Wert während der
Meßzeit gemäß einer Funktion verändert wird, die der änderung der Restwärme des
Verbrennungs-Xalorimeters entspricht, - ein Signalaufbereitungsschaltkreis, der
das Ausgangssignal des Summiergliedes zur Erzeugung eines Temperaturkorrekturwertes
zeitlich auf integriert und - einen weiteren Summierer, in welchem der Temperaturkorrekturwert
zu der gemessenen Bombentemperatur hinzuaddiert bzw. von ihr subtrahiert wird.
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Generell wird somit bei der Erfindung die Restwärme des Systems erfaßt
und während des eigentlichen Meßvorganges dadurch berücksichtigt, daß die knderung
der Restwärme während der Meßzeit elektrisch simuliert wird. Der durch die Restwärme
verursachte Temperaturfehler ist hierzu nach den vorliegenden Erkenntnissen proportional
dem Zeitintegral der Temperaturänderungen.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird dem Summierglied ein der
Temperaturdifferenz zwischen Bombe und Mantel proportionales Signal zugeführt, mit
welchem der Wärmetausch zwischen Kalorimeter und Umgebung berücksichtigt wird. Eine
andere Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß dem Summierglied ein konstanter
Wert aus einem Konstantwertgeber zugeführt wird, der einer dem Kalorimeter über
das Rührwerk für das Kalorimeterwasser zugeführten konstanten Wärmemenge entspricht.
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Vorzugsweise ist der Speicher für die Berücksichtigung der Restwärmemenge
ein RC-Glied, dessen Eingang über einen Schalter abtrennbar ist. Während der Meßvorbereitungszeit
wird somit in dem RC-Glied ein der Restwärmemenge proportionaler Wert gespeichert,
wobei dann während der eigentlichen Messung der Schalter geöffnet ist, so daß der
in dem RC-Glied gespeicherte Wert gemäß einer e-Funktion zeitlich abgebaut wird.
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Die Zeitkonstante des RC-Gliedes entspricht hierbei der Zeitkonstante
derjenigen zeitlichen e-Funktion, mit welcher die Restwärme des Verbrennungs-Kalorimeters
sich verändert.
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Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin,
daß der Signalaufbereitungsschaltkreis eine Reihenschaltung aus folgenden Baugruppen
enthält: einen linearen Gleichrichter, einen Spannungs-Frequenz-Wandler, einen Vorwärts-Rückwärts-Binärzähler
und einen Analog-Digital-Wandler, wobei die Vorwärts- bzw. Rückwärtszählrichtung
des Binärzählers in Abhängigkeit von der Polarität des Eingangssignales des Gleichrichters
umschaltbar ist. Der wesentliche Vorteil dieser Ausgestaltung der Erfindung besteht
darin, daß durch diese digitale Integration auch eine fehlerfreie Integration über
sehr lange Zeiträume möglich ist, was mit analogen Integrierern - sofern überhaupt
- nur mit enorm großen Schaltungsaufwand zu realisieren ist. Über den Gleichrichter
wird das Eingangssignal für den Signalaufbereitungsschaltkreis gleichgerichtet,
d.h. mathematisch wird der Betrag des Eingangswertes gebildet. Die diesem Betrag
entsprechende Gleichspannung wird in dem Spannungs-Frequenz-Wandler in ein Ausgangssignal
umgewandelt, dessen Frequenz proportional der Eingangsspannung ist. Die einzelnen
Impulse am Ausgang des Spannungs-Frequenz-Wandlers werden dann in dem Binär-
zähler
aufsummiert, was mathematisch einer Integration entspricht. Da das Eingangssignal
des Signalaufbereitungsschaltkreises bipolar, d.h. positiv oder negativ sein kann,
muß für eine vorzeichenrichtige Integration der Zähler vorwärts und rückwärts zählen
können. Die Steuerung der Zählrichtung erfolgt hierbei über die Polarität, d.h.
mathematisch gesehen das Vorzeichen des Eingangssignales am Signalaufbereitungsschaltkreis.
Da die weitere Verarbeitung bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung analog erfolgt1 wird das Integrationsergebnis des Binärzählers über einen
Digital-Analog-Wandler wieder in ein analoges Signal rückumgewandelt.
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Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen,
daß der Binärzähler während der Meßvorbereitungszeit gestartet, im Moment der Zündung
der Probe zurückgesetzt und erneut gestartet und zur Beendigung der fest vorgegebenen
Meßzeit gestoppt wird, wobei der Moment der Zündung der Probe von einem Komparator
dadurch bestimmt wird, daß die Bombentemperatur einen vorbestimmten Wert überschreitet.
Hierdurch kann in einfacher Weise ein einziger Binärzähler verwendet werden, der
sowohl während der Meßvorbereitungszeit als auch während der eigentlichen Meßzeit
in Tätigkeit ist.
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In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß das Stoppen des
Zählers nicht unbedingt zu dem Zeitpunkt erfolgen muß, zu welchem der eigentliche
Meßwert abgegriffen wird. Wird nämlich zur Anzeige des endgültigen Meßwertes ein
Digitalvoltmeter mit Speicher verwendet, so kann durch einen geeigneten Steuerimpuls
der Zeitpunkt der Ablesung des Meßergebnisses festgelegt werden, unabhängig davon,
ob der Binärzähler noch weiterzählt oder nicht.
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Eine genaue Messung der Bombentemperatur erhält man nach einer Weiterbildung
der Erfindung dadurch, daß ein Thermistor vorgesehen ist, der in einer, der Nichtlinearität
des Thermistors angepaßten Brückenschaltung verschaltet ist.
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Zur Messung der Temperaturdifferenz zwischen Bombe und Mantel wird
ein Thermoelement verwendet, das vorzugsweiein Fünffach-Thermoelement ist.
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Schließlich sind dem Thermistor noch ein Verstärker und ein Tiefpaßfilter
nachgeschaltet. Das Tiefpaßfilter dient dazu, ein Rauschen des Thermistors auszufiltern
bzw. zu unterdrücken.
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Zur Nichtlinearität der erwähnten Brückenschaltung sei noch folgendes
angeführt. Die Widerstands-Temperatur-Funktion eines Thermistors kann allgemein
durch eine Exponentialfunktion des Typs R=R25e b(T 25) beschrieben werden. R25 ist
hierbei der Widerstandswert bei einer Temperatur von 250C. Der Parameter b kann
aus zwei Stützstellen berechnet werden, nämlich aus R25 und R27.
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Hierbei gilt: R27 = R25e -b(27-25) = R25e-2b lnR27 = lnR25-2b. Hieraus
folgt: 2b = ln R25/R27 und damit b=1/2 ln R25/R27. Betrachtet man nun einen 10 kS-Thermistor
und überprüft die Güte der Approximation anhand von R26,so ergibt sich: b = 1/2
ln 10.000 = 0,040225562.
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9.227 Hieraus folgt: R = 104 . e -0,040225562 (T-25). Hieraus errechnet
sich dann R26 zu 9605,7Q, wobei der in der Praxis gemessene Wert von R26 bei 9605,09
liegt. Mit diesem Exponential-
ansatz kann man daher in sehr guter
Näherung das Widerstands-Temperatur-Verhalten eines Thermistors in einem engen Temperaturbereich
verwenden. Wird nun ein derartiger Thermistor in einer Brückenschaltung, wie sie
detaillierter in Fig. 4 gezeigt ist, verwendet und untersucht man, wie linear die
Ausgangsspannung U dieser Brükke von der Temperatur abhängt, so ergibt sich:
Für a folgt aus Rx = R25(1+a) und mit
Der Ausdruck α ergibt damit: 2+α
Hiermit kann man dann die Abweichung der angenommenen Funktion der Spannung von
einer Geraden berechnen, die durch die Punkte U25 und U27 geht. Die Funktion U (T)
ist leicht nach unten durchgebogen, weshalb eine leichte negative Linearitätsabweichung
im Bereich von 25-270C zu erwarten ist. Definiert man diese Linearitätsabweichung
La(T) zu
so läßt sich ersehen, daß die Abweichung von der Linearität in
einem Temperaturintervall von ca. 22,70C bis Maximal 27,30C nicht mehr als + 8,3
' i06 trägt oder prozentual ausgedrückt (bei dem Bezugswert f (26,2)) bei + 0,35
% liegt. Die Krümmung der Brückenfunktion und das exponentielle Verhalten von a(T)
kompensieren sich somit in der Nähe von 25QC weitgehend und verursachen letztlich
diese quasi-lineare Spannungs-Temperaturfunlltion, die die hochgenaue Messung ermöglicht.
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Kurz zusammengefaßt werden mit der Erfindung folgende Vorteile erreicht:
Es können in kurzen Zeitabständen hintereinander kalorimetrische Messungen vorgenommen
werden, ohne daß ein vollständiger Temperaturausgleich nach einer vorhergehenden
Messung abgewartet werden muß; alle auftretenden Fehlereinflüsse werden exakt ermittelt
und bei der Messung berücksichtigt, so daß man ein sehr genaues Meßergebnis erhält;
die Meßschaltung nach der Erfindung arbeitet vollautomatisch, so daß Bedienungsfehler
ausgeschlossen sind; die Meßschaltung ist mit im Handel erhältlichen Bauelementen
realisierbar und damit preiswert zu erstellen.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles
im Zusammenhang mit der Zeichnung ausführlicher beschrieben: Es zeigt: Fig. 1 ein
Verbrennungs-Kalorimeter, bei dem die Meßschaltung der Erfindung anwendbar ist;
Fig. 2 ein Blockschaltbild der Meßschaltung der Erfindung; Fig. 3 ein Zeitdiagramm
einzelner Vorgänge bzw. Signale während eines Meßzyklus und
Fig.
4 ein detailliertes Schaltbild einer Meßschaltung nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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Das Verbrennungs-Kalorimeter der Fig. 1, bei welchem die Meßschaltung
der Erfindung anwendbar ist, enthält eine druckfeste Bombe 10, in die ein relativ
dünnwandiger, topfartiger Verbrennungsbehälter 11 aus korrosionsfestem Material
einsetzbar ist. Die Bombe 10 mit eingesetztem Verbrennungsbehälter 11 ist durch
eine Verschlußschraube 15 verschließbar, wobei ein Dichtring 28 längs des Innenumfangs
des Verbrennungsbehälters 11 einen Verbrennungsraum 26 nach außen hin abdichtet.
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Am Boden des Verbrennungsbehälters 11 ist eine im wesentlichen zentral
angeordnete öffnung 17 vorgesehen. Uber diese Öffnung ist eine zylindrische Hülse
20 gesetzt, die fest mit dem Boden 16 des Verbrennungsbehälters 11 verbunden ist.
In dieser Hülse 20 ist beim Einsetzen des Verbrennungsbehälters 11 in die Bombe
10 ein über den Bombenboden 18 hinausragender Abschnitt 21 einer Sauerstoffzu- bzw.
Verbrennungsabgasleitung 19 einführbar.
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Die Leitung 19 und ihr Abschnitt 21 sind zumindest an ihrer Innenwandung
elektrisch isolierend. Längs des Innenumfanges der Hülse 20 ist ein Dichtring 30
angeordnet, der im eingesetzten Zustand dichtend an der Außenfläche des in die Hülse
20 ragenden Leitungsabschnittes 21 anliegt.
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Auf diese Weise. ist die Hülse 20 dicht mit dem Abschnitt 21 verbindbar.
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In der Hülse 20 ist ein Ventilstößel 37 angeordnet, der an seinem
oberen Ende einen Ventilkörper 22 trägt, welcher wiederum zusammen mit einem Ventilsitz
38 den Innenraum der Hülse 20 und somit auch die Leitung 19 gegenüber dem Verbrennungsraum
26 abdichtet. Der Ventilstößel 37 ist bei eingesetztem Behälter von außen durch
einen Steuerstößel 31 steuerbar. Der Steuerstößel 31 ist in der Sauerstoffzu-
bzw.
Verbrennungsabgasleitung 19 hin- und Herbewegbar gelagert und zwar derart, daß zwischen
dem Steuerstößel 31 und der Innenseite der Leitung 19 ein StrömungsdurchgXng vorhanden
ist.
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Der Steuerstößel 31 dient gleichzeitig als elektrisch isolierter Zündstromanschluß.
Die Bewegung des SteuerstöBers 31 nach oben wird durch eine pneumatisch gesteuerte
Ko~e-Z;linder-Einheit 51 gesteuert. Beim Einlassen von Sauexsto; über die Leitung
43 öffnet das Ventil 22,38 selbsttätig, wird durch Betätigung des Mehrwegeventils
12 der Sauerstoff in die Leitung 44 umgeleitet, erfolgt die selbsttätige Schließung
des Ventils 22,38. Nach beendeter Messung muß die zwangsweise Öffnung des Ventils
22,38 erfolgen. Diese wird erreicht durch öffnen des Magnetventils 72, das seinerseits
die Leitung 44 mit der Kammer 40 verbindet und die Membrane 42 beaufschlagt, die
weiderum den Stößel 31 nach oben bewegt und dadurch das Ventil 22,38 öffnet. Das
Einlassen von Sauerstoff bzw. die Abfuhr von Verbrennungsgasen sowie die Beherrschung
der Einheit 51 erfolgt durch das Mehrwegeventil 12 in Verbindung mit dem Magnetventil
72. Die Betätigung des Magnetventils 72 erfolgt elektrisch u.a. über eine Überwachungs-
und Steuereinheit 69 (Fig. 2), die weiter unten erläutert wird.
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Oberhalb der Hülse 20 ist ein Verbrennungstiegel 23 angeordnet, in
den die Probe eingesetzt wird. Oberhalb des Verbrennungstiegels verläuft ein Glühdraht
33 zum Zünden der Probe in dem Tiegel 23. Ein elektrischer Anschluß 34 des Glühdrahtes
33 ist über eine Halterung 52, die auf der Hülse 20 aufsitzt, hierüber mi dem Verbrennungsbehälter
11 und somit mit der Bombe 10 elektrisch verbunden. Der andere elektrische Anschluß
35 ist über eine Isolierung 36 in das Innere der Halterung 52 geführt und steht
in elektrischer Verbindung mit dem Ventilkörper 22 und somit über den Ventilstößel
37 mit dem Steuerstößel 31. Dieser ist mit der Einheit 51 mit einer elektrischen
Leitung 39 verbunden, die nach außen führt.
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Die Bombe ist in ein kalorimetrisches Gefäß 24 eingesetzt, welches
wiederum in einen Mantel 25, der vorzugsweise aus Metall besteht, eingesetzt ist.
Zwischen dem Mantel 25 und dem kalorimetrischen Gefäß befindet sich Luft 50, vorzugsweise
unter Vakuum. Das Gefäß 24 ist gegenüber dem Mantel 25 mittels Stütze 27 gehalten.
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Zwischen der Innenwandung des kalorimetrischen Gefäßes und der Außenwandung
der Bombe 10 befindet sich das Kalorimeterwasser 49 Dieses Kalorimeterwasser 49
wird mittels eines Rührwerkes 3, das über einen Antrieb 2 durch einen Elektromotor
angetrieben wird, ständig umgewälzt.
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Durch besondere Gestaltung des Kalorimetergefäßdeckels 45 wird gewährleistet,
daß die Masse des Kalorimeterwassers 49 im Kalorimetergefäß 24 stets gleich ist.
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Im den Kalorimetergefäß 24 ist ein Rohr 47 angeordnet, das über eine
Leitung 46 mit einer Wärmequelle 48 und einer Pumpe 71 in Verbindung steht. Durch
Förderung von Wasser aus dem Kühlbehälter 53 durch die Pumpe 71 in Verbindung mit
der Leitung 46 ist ein Austausch bzw. eine Beeinflussung der Temperatur des Kalorimeterwassers
49 möglich. Die Temperatur des Kühlwassers 54 im Kühlbehälter 53 wird durch eine
Wärmesenke 55 in Verbindung mit dem Kühlwasser-Temperaturregler 67 konstant gehalten.
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Natürlich ist es auch möglich, das Kühlwasser 54 mit Peltier-Elementen
zu kühlen bzw.zu erwärmen. Die Wärmequelle 48 dient zum Erwärmen des in das kalorimetrische
Gefäß zu pumpenden Kühlwassers, wenn z.B. beim ersten Einschalten des Gerätes die
Bombentemperatur.unterhalb 250C liegt.
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In die Wandung des Mantels 25 ist ein Temperatursensor 6 eingebaut,
dessen elektrisches, der Temperatur entsprechendes Signal über eine Leitung 5 an
Anschlußklemmen 4 abgreifbar ist. In ähnlicher Weise ist in den Deckel des kalorimetrischen
Gefäßes 24 ein temperaturempfindlicher Sensor 9 eingebaut, dessen Signal über eine
Leitung 8 an Anschlußklemmen 7 abgreifbar ist.
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Die elektrische Energie zum Antrieb des Motors wird über entsprechende
Anschlußklemmen zugeführt.
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Der Mantel 25 ist schließlich über Stützen 13 gegenüber dem Boden
14 eines nicht weiter dargestellten Gehäuses gehalten. Der Mantel 25 wird über nicht
dargestellt Temperaturregeleinrichtungen, wie z.B. eine Heizeinrichtung, auf eine
vorgewählte Temperatur gebracht.
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Die in dem Blockschaltbild der Fig. 2 dargestellte Meßschaltung dient
nun der Ablaufsteuerung des Meßvorganges und der kalorimetrischen Messung. Die Bombe
10 der Fig. 1 ist in Fig. 2 schematisch mit dem Bezugszeichen 60 bezeichnet, während
der Mantel 25 der Fig. 1 in Fig.2 mit dem Bezugszeichen 61 versehen ist. Der temperaturempfindliche
Sensor 6 der Fig. 1 ist in Fig. 2 durch das Bezugszeichen 63 angedeutet, während
der temperaturempfindliche Sensor 9 der Fig. 1 in Fig. 2 durch das Bezugszeichen
64 angedeutet ist. Am Ausgang des Sensors 63 steht somit ein Signal an, das der
Temperatur TM des Mantels 61 entspricht, während an dem Sensor 64 ein Signal ansteht,
das der Temperatur TBE der Bombe 60 entspricht. In einem Summierer 65 werden nun
die Ausgangssignale der beiden Sensoren 63 und 64 subtrahiert, so daß am Ausgang
des Summierers 65 das Differenzsignal TBE TM erscheint.
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Vorzugsweise wird anstelle der beiden Sensoren 63 und 64 und des Summierers
65 ein "Thermoelement" verwendet, an dessen Ausgang dann bereits das gewünschte
Differenzsignal erscheint. Um eine höhere Spannung des Thermoelementes zu erhalten,
wird in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ein Fünffach-Thermoelement
verwendet.
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Das Fühlmittel 49 mit Wärmetauscher 47, Leitung 46 und Wärmequelle
48 ist in dem Blockschaltbild der Fig. 2 durch einen Kühlwasserkreislauf-Block 62
angedeutet.
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Über einen Kühlwasser-Temperaturregler 67 wird die Temperatur des
Kühlmittels auf einen vorbestimmten Wert von beispielsweise 20"C gebracht.
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In ähnlicher Weise wird die Temperatur des Mantels 61 über einen Manteltemperaturregler
68 auf eine vorbestimmte Temperatur von beispielsweise 260C gebracht. Die beiden
Regler 67 und 68 melden die Temperatur des Kühlwas-Sers und des Mantels an eine
Oberwachungs- und Steuereinheit 69, welche Bedienungselemente und Anzeigeeinheiten
70 enthält. Die Uberwachungs- und Steuereinheit 69 steuert eine Kühiwasserpumpe
71,das Magnetventil der Fig. 1, das in Fig. 2 mit 72 bezeichnet ist sowie eine Zündung
73 für den Glühdraht 33 der Fig. 1.
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Die entsprechende Aufbereitung bzw. Korrektur der Meßwerte erfolgt
in einer Meßverstärkerplatte 74. Dieser Meßverstärkerplatte werden folgende Eingangssignale
zugeführt: Über eine Leitung 76 das Differenzsignal TBE ~ TMt das der Temperaturdifferenz
zwischen Bombe und Mantel entspricht. Über eine Leitung 77 wird zusätzlich noch
ein Signal von einem weiteren Sensor 66 zugeführt, das der Bombentemperatur TBE
entspricht. Dieser Sensor ist vorzugsweise ein Thermistor, der im Zusammenhang mit
Fig. 4 ausführlicher erläutert wird. Schließlich wird der MeB-verstärkerplatte 74
über eine Leitung 78 von der Uberwachungs- und Steuereinheit 69 ein Steuersignal
zugeführt, das die einzelnen Phasen des Meßvorganges steuert. Von der Meßverstärkerplatte
74 zu der Steuereinheit 69 wird über eine Leitung 79 ein Rückmeldesignal übermittelt,
welches für die Ablaufsteuerung verwendet wird, wie weiter unten erläutert.
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Das endgültige Ausgangssignal der Meßverstärkerplatte 74 erscheint
auf einer Leitung 80, die mit einem Digitalvoltmeter 75 verbunden ist, welches die
gewünschten Meßwerte anzeigt.
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Im folgenden wird die MeSverstärkerplatte 74 detaillierw ter erläutert.
Das Differenzsignal TBE T TM auf der Leitung 76 wird in einem Verstärker 81 vorverstärkt.
Der Verstärker 81 hat beispielsweise einen Verstärkungsfaktor von 1000. Das Ausgangssignal
des Verstärkers 81 wird einem Eingang eines Vergleichers 82 zugeführt. Einem weiteren
Eingang des Vergleichers 82 wird ein Signal aus einem Festwertgeber 83 zugeführt,
der als Potentiometer ausgebildet ist. Schließlich wird einem dritten Eingang des
Vergleichers 82 ein Korrektursignal aus einem Verstärker 84 zugeführt. Die Summe
der drei dem Vergleicher 82 zugeführten Signale wird einem weiteren Verstärker 85
zugeführt, der beispielsweise einen Verstärkungsfaktor von 5 hat. Wenn dieser Verstärker
85 als invertierender Verstärker ausgebildet ist, so werden die drei Eingangssignale
des Vergleichers 82 jeweils invertierenden Eingängen zugeführt, was in Fig. 2 durch
die Minuszeichen an den Eingängen des Vergleichers 82 angedeutet ist.
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Das Ausgangs signal is Verstärkers 85 wird einem linearen Gleichrichter
86 zugeführt, dessen Ausgangssignal von der Polarität seiner Eingangssignale unabhängig
ist.
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Mathematisch gesehen bildet der Gleichrichter 86 somit den Betrag
seiner Eingangssignale. Das Ausgangssignal des Gleichrichters 86 wird einem Spannungs-Frequenz-Wandler
87 zugeführt. Hierbei handelt es sich allgemein um einen spannungsgesteuerten Oszillator,
dessen Ausgangsfrequenz der seinem Eingang zugeführten Gleichspannung proportional
ist. Das Ausgangssignal des Spannungs-Frequenz-Wandlers 87 wird einem Zähleingang
eines Binärzählers 88 zugeführt.
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Dieser Binärzähler ist ein VorwArts-Rückwärts-Zähler, dessen Steuereingang
für die Vorwärts- oder Rückwärts-Zählung über eine Leitung 89 ein Steuersignal von
dem Gleichrichter 86 zugeführt wird. Bei einer Polarität des Eingangssignales an
dem Gleichrichter 86 zählt der Binärzähler 88 somit in Vorwärtsrichtung, während
er bei umgekehrter Polarität dieses Signales in Rückwärtsrichtung zählt. Der Binärzähler
88 zählt nur dann, wenn an einem weiteren Steuereingang ein entsprechendes Signal
von der Leitung 78 erscheint. Das digitale Ausgangssignal des Binärzählers 88 wird
parallel über eine seiner Bitzahl entsprechende Anzahl von Leitungen einem Digital-Analog-Wandler
90 zugeführt, wo das Zählergebnis des Zählers 88 in einen analogen Wert umgewandelt
wird. Dieser analoge Wert wird einem Eingang eines Vergleichers 91 zugeführt.
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Das von dem temperaturempfindlichen Sensor 66 stammende, der Bombentemperatur
TBE proportionale Signal wird über die Leitung 77 der Meßverstärkerplatte 74 zugeführt
und zwar einem invertierenden Verstärker 92. Dessen Ausgangssignal wird über ein
Tiefpaßfilter 93, das das Rauschen des Sensors 66 unterdrücken soll, einem zweiten
Eingang des Vergleichers 91 zugeführt.
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Das Ausgangssignal des Vergleichers 91 wird über einen Verstärker
94 verstärkt und von dort über die Leitung 80 dem Digitalvoltmeter 75 zugeführt.
Weiterhin wird das Ausgangssignal des Verstärkers 94 über eine Leitung 95 und einen
Schalter 96 einem Speicherglied zugeführt, das aus einer Parallelschaltung eines
Kondensators 97 und eines ohmschen Widerstandes 98 besteht. Der Ausgang des Speichergliedes
wird über den Verstärker 84 dem einen Eingang des Vergleichers 82 zugeführt.
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Schließlich ist noch ein Komparator 99 vorgesehen, dessen invertierender
Eingang 100 mit dem Ausgang des Tiefpaß filters 93 verbunden ist. Der Vergleichseingang
des Komparators 99 liegt auf einem fest vorgegebenen Potential, beispielsweise auf
Masse. Der Ausgang des Komparators 99 ist über die Leitung 79 mit der Uberwachungs-
und Steuereinheit 69 verbunden.
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Im folgenden wird die Wirkungsweise der in Fig. 2 dargestellten Meßschaltung
unter gleichzeitiger Bezugnahme auf das Zeitdiagramm der Fig. 3 erläutert. Während
der in Fig. 3 dargestellten, beliebig langen Probenwechselzeit wird langen Verbrennungstiegel
mit der zu untersuchenden Substanz beschickt und der Verbrennungsbehälter 11 in
die Bombe 10 eingesetzt und durch die Verschlußschraube 15 verschlossen. Durch Drehen
eines nicht dargestellten Bedienungsknopfes wird das Mehrwegeventil 12 bzw.
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Magnetventil 72 so betätigt, daß Sauerstoff über die Leitungen 43
und 19 (Fig. 1) in den Verbrennungsraum 26 geleitet wird. Hierbei wird auch die
Kammer 40 belüftet und die Membrane 42 entlastet. Diese "Füllzeit" kann beliebig
lange ausgedehnt werden. Sie wird durch Zurückdrehen des nicht dargestellten Bedienungsknopfes
in die Ausgangsstellung beendet, wobei dann das Ventil 22, 38 selbsttätig schließt.
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Es beginnt nun eine Vorbereitungszeit für die Messung, die durch den
Benutzer nicht beeinflußt werden kann.
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Während dieser Vorbereitungszeit wird dem kalorimetrischen Gefäß kaltes
Wasser aus dem Kühlwasserbehälter 54 zugeführt, was durch Betätigung der Pumpe 71
durchgeführt wird. Sobald die Bomentemperatur durch die Kühlung einen bestimmten
Wert unterschreitet, schaltet
der Komparator 99 von hohem Pegel
auf niedrigen Pegel um, was der Uberwachungs- und Steuereinheit 69 über die Leitung
79 gemeldet wird. Hierdurch wird die Pumpe 71 abgeschaltet und über die Leitung
78 der Binärzähler 88 gestartet. Gleichzeitig kann dieser Vorgang noch über eine
"DVM"-Anzeige dem Benutzer sichtbar gemacht werden.
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Weiter-wird zu diesem Moment der Schalter 96 geschiossen. Das die
Temperaturdifferenz zwischen Bombe und Mantel anzeigende Signal auf der Leitung
76 wird nun in dem Verstärker 81 vorverstärkt und dem Summierer 82 zugeführt. Uber
das Potentiometer 83 wird dem Summierer 82 ein Signal zugeführt, das der dem System
durch das Rührwerk zugeführten konstanten Wärmemenge entspricht.
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Schließlich kommt aus dem Verstärker 84 ein Korrektursignal, das -
wie später noch detaillierter erläutert wird -der Restwärme des Systems entspricht.
Diese drei in dem Summierer 82 summierten Signale werden in dem Verstärker 85 weiterverstärkt
und in dem linearen Gleichrichter 86 gleichgerichtet, wobei bei positivem Signal
am Ausgang des Verstärkers 85 der Binärzähler 88 über die Leitung 89 in Vorwärtsrichtung
zählend geschaltet wird, während er bei negativem Signal in Rückwärtsrichtung zählend
geschaltet wird.
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Das gleichgerichtete Ausgangssignal des Gleichrichters 86 wird in
dem Spannungs-Frequenz-Wandler 87 umgewandelt und in dem Binärzähler 88 auf integriert.
Da die Frequenz des Ausgangssignales des Spannungs-Frequenz-Wandlers letztlich dem
Betrag des Ausgangssignales des Summierers 82 proportional ist, bildet der Binärzähler
88 zusammen mit der Vorwärts-Rückwärts-Zählsteuerung vorzeichenrichtig das Zeitintegral
des Ausgangssignales des Summierers 82. Das Ausgangssignal des Zählers 88 wird in
dem Digital/Analog-Wandler 90 in ein analoges Signal rückumgewandelt und in dem
Vergleicher bzw. Summierer 91 mit dem der Bombentemperatur TBE proportionalen Signal
verglichen
und in dem Verstärker 94 verstärkt.
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Das Ausgangssignal des Digital/Analog-Wandlers 90, das letztlich das
Zeitintegral der Eingangsyrößen des Summierers 82 darstellt, stellt im Ergebnis
den Temperaturfehler des Systems dar, der durch Wärmetausch des Systems mit der
Umgebung verursacht wird, Insbesondere wird der wesentliche Temperaturfehler durch
die Re Stwärme der Verschlußschraube 15 verursacht, die aufgrund1 vorhergehender
kalorimetrischer Messungen noch nicht in einem temperaturstabilen Zustand ist. Da
diese Restwärme nur sehr langsam "abgebaut" wird, würde es eine erhebliche Zeitdauer
erfordern, bis das Gesamtsystem in einem stabilen Zustand ist, so daß nur sehr wenige
Messungen pro Tag durchgeführt werden könnten.
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Mit der Erfindung wird der aufgrund dieser Restwärme erzeugte Fehler
erfaßt und bei dem eigentlichen Meßvorgang berücksichtigt, so daß verhältnismäßig
kurz aufeinanderfolgend Messungen durchgeführt werden können.
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Das der Restwärme proportionale Signal am Ausgang des Verstärkers
94 lädt nun über den geschlossenen Schalter 96 den Kondensator 97 auf, so daß- dort
ein der Restwärme proportionaler Temperaturfehler gespeichert wird. Dieser Fehler
wird über den Verstärker 84 und den Summierer 82 dem Meßkreis als Korrekturwert
zugeführt.
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Aufgrund der Restwärme und auch aufgrund der Erwärmung des Mantels
auf seine vorbestimmte, normalerweise über Raumtemperatur liegende Temperatur steigt
nun die Bombentemperatur TBE langsam an. Sobald diese Temperatur einen vorgegebenen
Wert erreicht hat, beispielsweise 250C + 0,1 %, so schaltet der Komparator 99 von
niedrigem Pegel auf hohen Pegel um und es erscheint das entsprechende Steuersignal
auf der Leitung 79. Der eigentliche Meßvorgang
kann nun beginnen.
Durch dieses Steuersignal auf der Leitung 79 wird die Anzeige Messung in Vorbereitung"
ausgeschaltet und die Anzeige "Messung läuft" eingeschaltet. Weiterhin erscheint
auf der Steuerleitung 78 für den Binärzähler 88 ein kurzer Löschimpuls, der den
Zähler 88 auf Null zurücksetzt. Durch das Steuersignal auf der Leitung 79 ausgelöst,
wird auch der Schalter 96 geöffnet. Schließlich wird ebenfalls hierdurch ausgelöst
die Zündung 73 eingeschaltet, d.h. der Glühdraht 33 der Fig. 1 wird mit Strom versorgt,
wodurch die Probe in dem Verbrennungstiegel gezündet wird. Letztlich wird noch ein
Zeitgeber in der Uberwachungs- und Steuereinheit 69 gestartet, welcher die Meßzeit
vorgibt. Diese Meßzeit läßt sich vom Benutzer extern nicht beeinflussen. Es ist
lediglich vorgesehen, durch einen entsprechenden Schalter zwei verschieden lange
Meßzeiten vorzugeben.
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Unmittelbar nach dem Löschen des Zählers 88 durch den kurzen Löschimpuls
wird dieser erneut gestartet, so daß er die sich aufgrund der Verbrennung ändernde
Temperaturdifferenz zwischen Bombe und Mantel auf integrieren kann.
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Der Kondensator 97 entlädt sich nun langsam (bei geöffnetem Schalter
96) über den Widerstand 98, so daß der von dem Verstärker 84 dem Summierer 82 zugeführte
Korrekturwert während der Messung laufend abnimmt. Der Kondensator 97 und der Widerstand
98 sind nun so gewählt, daß der zeitliche Verlauf der Spannung an dem Kondensator
dem zeitlichen Verlauf der Abnahme der Restwärme im System entspricht. Exakter ausgedrückt
hat die Spannung Uq7
| folgenden Verlauf: (1-e R98. C97 |
| 98- C97 |
| U97 = U97z zu(1-e~~~~i~~~~ t |
wobei U97Z die Spannung an dem Kondensator im Augenblick der Zündung und t die seit
der Zündung vergangene Zeit ist.
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Y Die Abnahme der Restwärme des Systems kann wie folgt beschrieben
werden:
wobei QRZ die beim Zünden noch vorhandene Restwärme und T die Zeitkonstante, mit
der diese Restwärme abni, sind.
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Wählt man nun R98 . C97 = #, so ist eine optimale Anpassung erfolgt,
so daß der Einfluß der Restwärme zu -jedem Zeitpunkt der Messung korrigiert werden
kann. Am Ausgang des Verstärkers 94 erscheint somit während des Meßvorganges ein
Signal, das der um die Temperaturfehler berichtigten Bombentemperatur entspricht.
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Da die Meßzeit fest vorgegeben ist, entspricht die zur Beendigung
der Meßzeit vorliegende Temperatur der durch die Verbrennung freigesetzten Wärmemenge,
wobei sämtliche Fehlereinflüsse durch Restwärme des Systems eliminiert wurden.
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Durch Abschalten-des Zeitgebers wird die Anzeige des Digitalvoltmeters
(DVM-Anzeige) angehalten und kann vom Benutzer abgelesen werden. Gleichzeitig wird
durch die Beendigung der Meßzeit eine Betätigung des Magnetventils 72 ausgelöst,
so daß die Bombe belüftet werden kann und die Verbrennungsabgase entweichen. Hierzu
wird in der Kammer 40 der Fig. 1 der Druck erhöht, wodurch der Steuerstößel 31 das
Ventil 22, 38 öffnet, so daß die Abgase über die Leitung 19 die Kammer 41 und die
Leitung 43 entweichen können. Nach einer vorgegebenen Zeit wird des Magnetventil
72 wieder abgeschaltet, wodurch der vollständige Meßzyklus beendet ist. Eine Anzeige
"Messung beendet" wird hierdurch gesetzt, während die Anzeige "Messung läuft gelöscht
wird. Gleichzeitig wird der Zähler 88 zurückgesetzt. Ein neuer Meßzyklus mit "Probenwechselzeit",
"Füllzeit", "Vorbereitungszeit", Meßzeit und "Belüftungszeit" kann
beginnen.
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Generell ist noch folgendes anzumerken: Die Zeitintegration von TBE
- TM könnte auch mit einem Analogintegrator durchgeführt werden. Dies würde aber
bei längeren Meßzeiten von beispielsweise 15 Minuten zu erheblichen schaltungstechnischen
Problemen führen, da Analogintegratoren über eine derart lange Zeitdauer nicht mehr
einwandfrei linear arbeiten. Obwohl der am Eingang des Summierers 91 erscheinende
Korrekturwert (aus dem Digital/Analog-Wandler 90) in der Praxis etwa nur bei ca.
5 % der zu messenden Größe liegt, können Integrationsfehler doch nicht mehr vernachlässigt
werden.
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Es sei angenommen, die Verbrennungswärme der Probe betrage 20.000
Joul, von denen 19.000 von dem eigentlichen Meßwert und 1.000 (5 %) von dem Korrekturwert
beigetragen werden. Nimmt man an, die 19.000 Joul seien auf ca.
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+ 0,35 %0genau gemessen, d.h. auf + 6,65 J, so sollte, damit der gesamte
Fehler nicht wesentlich höher als 0,35 %.wird, die Ungenauigkeit des Korrekturwertes
nicht mehr als + 2 bis 3 J betragen, d.h. in der Größenordnung von ca. 0,2 bis 0,3
% liegen. Eine solche Genauigkeit läßt sich mit Analogintegratoren nur noch mit
großen Schwierigkeiten erreichen. Aus diesem Grunde wird es als wesentlicher Vorteil
angesehen, eine digitale Integration über den Spannungs-Frequenz-Wandler und den
Binärzähler durchzuführen.
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Da der Ausdruck TBE T TM bipolar ist, muß mit einem Vorwärts-Rückwärts-Zähler
integriert werden. Das Signal für die Zählrichtung wird - wie erwähnt - von dem
linearen Gleichrichter 86 abgeleitet. Sofern der Korrekturwert bei maximal 5 % liegt
und die Versuchsdauer von 15 Minuten nicht überschritten wird, dürfte ein 10-Bit-ZAhler
ausreichen. Aus Sicherheitsgründen wird jedoch ein 12-Bit-
Zähler
verwendet. Zur Dimensionierung dieses Zählers kann folgende Abschätzung dienen:
TBE - TM beträgt ca. + 10C, wenn TM bei 26"C liegt.
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Um daraus ein Signal zu machen, das den Spannungs-Frequenz-Wandler
gut ansteuert, d.h. das bei ca. 8-10 V liegt, muß bei einem Thermoelement mit 40
ßV/K eine 5 Verstärkung von ca. 2 bis 2,5 10 verwendet werde.
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Ein mit 10 kHz arbeitender Spannungs-Frequenz-Wanale würde bei 8 Volt
Eingangsspannung in 15 min 7.200.000 rmpulse abgeben. Um diese Zahl in den halben
Zählbereich eines 12-Bit-Zählers herunterzuteilen, muß durch 4.096 geteilt werden,
was also einen 12-stufigen Binärteiler erfordert.
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Der wesentliche Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß
durch Restwärme des Systems bedingte Temperaturfehler vollständig korrigiert werden
können, so daß es nicht erforderlich ist, auf einen vollständigen Ausgleich dieser
Restwärme zu warten. Es können daher in schneller Folge verschiedene Messungen vollautomatisch
durchgeführt werden.
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Figur 4 zeigt ein detailliertes Schaltbild bzw. einen Stromlaufplan
eines bevorzugten Ausführungsbeispieles der Erfindung. Zum leichteren Verständnis
der Fig. 4 sind die Zuordnungen der einzelnen Bauelemente Gruppen der Fig. 4 zu
den Blöcken des Blockschaltbildes der Fig. 2 durch Verwendung der gleichen Bezugszeichen
angedeutet.
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Für die einzelnen aktiven Bauelemente wurden im wesentlichen im Handel
erhältliche integrierte Schaltkreise verwendet, deren Typenbezeichnung ebenfalls
in Fig. 4 angegeben ist.
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Die Bezugszeichen R1 bis R48 bezeichnen Widerstände, C1 bis C19 Kondensatoren,
Z1 und Z2 Zenerdioden, D1 bis D9 Dioden, P1 bis P10 Potentiometer, T1 bis T3 Transistoren,
S1 und S2 Schalter, Rell bis Rel5 Relais sowie
deren zugeordnete
Schaltkontakte, ICI bis IC18 integrierte Schaltkreise und TR die Sekundärspule eines
Transformators. Die Spannungen + U1, + U2 und + U3 bezeichnen verschiedene Spannungspegel,
wobei in dem konkreten Ausführungsbeispiel U1 = 15 V, U2 = 12 V und U3 = 5 V ist.
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Schließlich sind drei verschiedene Masseleitungen vorgesehen, nämlich
Masse für digitale Bausteine (Digital-GND), Masse für analoge Bausteine (Analog-GND)
und Masse für Energieversorgung (Power-GND). Die verwendeten Symbole sind in der
Legende der Fig. 4 erläutert.
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Die einzelnen integrierten Schaltkreise IC1 bis IC18 sind mit verschiedenen
externen Bauelementen verschaltet, was - wie dem Fachmanne bekannt - zur Anpassung
der integrierten Schaltkreise an die speziell geforderte Funktion, zur Stabilisierung,
Begrenzung usw. dient.
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Anhand der öffentlich zugänglichen Datenblätter dieser integrierten
Schaltkreise läßt sich die Funktion und Dimensionierung der Bauelemente für die
externe Beschaltung sowie ihre Zuordnung zu den einzelnen Anschlüssen der integrierten
Schaltkreise ohne weiteres ermitteln. Natürlich können auch andere integrierte Schaltkreise,
die die gleiche Funktion erfüllen, verwendet werden.
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Die im folgenden angegebene Nummerierung der einzelnen Anschlüsse
der integrierten Schaltkreise bezieht sich natürlich nur auf die angegebenen Schaltkreise.
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In Fig. 4 sind die Sensoren 63 und 64 für die Messung der Temperaturdifferenz
zwischen Bombe und Mantel als Fünffach-Thermoelement dargestellt, dessen einer Anschluß
geerdet und dessen anderer Anschluß über die Leitung 76 mit dem Verstärker 81 verbunden
ist. Der Verstärker 81 ist als integrierter Schaltkreis IC1 des Typs ICL 7650 cpD
aufgebaut. Die Leitung 76 ist mit dessen Anschluß 5 verbunden. Der Ausgangsanschluß
10 des IC1 ist über eine
Parallelschaltung aus einem Widerstand
R1 und einem Kondensator C1 mit dem invertierenden Eingangsanschluß 4 verbunden.
Uber einen Widerstand R2 ist dieser Anschluß auch geerdet. Die Anschlüsse 1 und
8 bzw. 2 und 8 sind jeweils über einen Kondensator C4 bzw. C3 miteinander verbunden.
Die positive Versorgungsspannung +U1 wird über einen Widerstand R4 dem Anschluß
11 zugeführt.
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Zwischen dem Anschluß 11 und dem Widerstand R4 ist noch eine Parallelschaltung
aus einem Kondensator C5 und einer Zenerdiode Z2 vorhanden, deren andere Anschlüsse
jeweils mit Masse verbunden sind. In gleicher Weise wird die negative Versorgungsspannung
-U1 über einen Widerstand R2 und eine entsprechende Parallelschaltung aus einem
Kondensator C2 und einer Zenerdiode Z1 dem Anschluß 7 des IC1 zugeführt. Auch hier
sind die anderen Anschlüsse des Kondensators C2 und der Zenerdiode Z1 mit Masse
verbunden.
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Der Verstärker 81 ist im vorliegenden Falle auf einen Verstärungsfaktor
von 1.000 eingestellt.
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Der Ausgang des Verstärkers 81 (Anschluß 10 des IC1) ist über einen
Widerstand R5 mit dem Summierer 82 verbunden, der im vorliegenden Fall als Kreuzungspunkt
mehrerer Leitungen ausgebildet ist, so daß dort die ankommenden elektrischen Ströme
summiert werden. Der Geber 83, dessen Ausgangssignal zur Kompensation der von dem
Rührwerk erzeugten Wärme dient, ist als ein zwischen die positive Versorgungsspannung
U1 und Masse geschaltetes Potentiometer P1 ausgebildet, dessen Schleiferabgriff
mit dem Summationspunkt 82 verbunden ist. Der dritte Eingang zu diesem Summationspunkt
stellt eine Leitung aus dem Verstärker 84 dar, der später erläutert wird. Der Ausgang
des Summationspunktes 82 ist mit dem Verstärker 85 verbunden. Dieser ist aus einem
integrierten Schaltkreis IC2 des Typs k A 714 HC aufgebaut, wobei der Summations-
punkt
82 mit dessen invertierendem Eingangsanschluß 2 verbunden ist. Der nicht-invertierende
Eingangsanschluß 3 ist über einen Widerstand R6 mit Masse verbunden. Die positive
bzw. negative Versorgungsspannung +U1 bzw. -U1 wird den Anschlüssen 7 bzw. 4 zugeführt.
Der Ausgang (Anschluß 6) ist über einen Rückkopplungswiderstand R7 mit dem nicht-invertierenden
Eingang verbunden. Zusätzlich ist der Ausgangsanschluß 6 über einen Kondensator
C6 mit Masse verbunden. Der Verstärkungsfaktor des Verstärkers 85 ist auf den Wert
5 eingestellt. Der Ausgang des Verstärkers 85 enthält noch einen Schalter Sl,der
zu Abgleichzwecken dient. Mit diesem Schalter kann der Ausgang des Verstärkers 85
abgetrennt werden und der Eingang des nachgeschalteten Gleichrichters 86 mit Masse
verbunden werden.
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Der lineare Gleichrichter 86 ist wie folgt aufgebaut.
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Es sind zwei integrierte Schaltkreise IC3 und IC4, jeweils des Typs
LM 741 vorgesehen, deren invertierende Eingangsanschlüsse (jeweils Anschluß 2) über
einen Widerstand R8 bzw. einen Widerstand R9 mit dem Ausgang des Verstärkers 85
verbunden sind. Die nicht-invertierenden Anschlüsse von IC3 und IC4 (Anschluß 3)
sind jeweils direkt geerdet.
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Die positive Versorgungsspannung +U1 wird jeweils dem Anschluß 7 zugeführt,
während die negative Versorgungsspannung -U1 jeweils den Anschlüssen 4 zugeführt
wird. Die Anschlüsse 1 und 5 sind jeweils über ein Potentiometer P2 bzw. P3 miteinander
verbunden, wobei der Schleiferabgriff der Potentiometer P2 bzw. P3 mit dem Anschluß
4 für die negative Versorgungsspannung verbunden ist. Der Ausgang (Anschluß 6) des
IC3 ist über eine Antiparallelschaltung von zwei Dioden D1 und D2, deren dem IC-Ausgang
abgewandte Enden über einen Widerstand R11 miteinander verbunden sind, mit dem nicht-invertierenden
Eingangsanschluß (Anschluß 2) verbunden. Der Ausgang der in Durchlaßrichtung geschalteten
Diode D2 ist über einen Widerstand R10 mit
dem invertierenden Eingangsanschluß
des integrierten Schaltkreises IC4 verbunden. Der Ausgangsanschluß 6 des integrierten
Schaltkreises IC4 stellt den Ausgangsanschluß des linearen Gleichrichters 86 dar.
Dieser Anschluß ist zusätzlich noch über einen Rückkopplungswiderstand R15 mit dem
invertierenden Eingang des IC4 verbunden. Der Ausgang des IC4 führt somit das gleich
richtete Signal, das dem Spannungs-Frequenz-Wandler 87 zugeführt wird.
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Das Steuersignal für die Zählrichtung des Zählers 88, das die Polarität
des Eingangssignales des linearen Gleichtrichters 86 anzeigt, wird aus folgenden
Schaltelementen gewonnen: Der Ausgang des integrierten Schaltkreises IC3 wird über
einen Widerstand R12 der Basis eines npn-Transistors P2 zugeführt, dessen Emitter
geerdet ist.
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Der Kollektor des Transistors T2 ist über einen Arbeitswiderstand
R14 mit positiver Versorgungsspannung +U1 verbunden. Die Basis des Transistors T2
ist über einen Widerstand R13 zur Arbeitspunkteinstellung ebenfalls mit der positiven
Versorgungsspannung verbunden. Schließlich ist der Emitter des Transistors T2 über
eine in Durchlaßrichtung geschaltete Diode D3 noch mit der Basis des Transistors
T2 verbunden. Der Kollektor des Transistors T2 ist mit der Leitung 89 verbunden,
die das Steuersignal für die Zählrichtung des Zählers 88 führt.
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Hat das Eingangssignal des Gleichrichters 86 negative Polarität, so
ist das Ausgangssignal des IC3 positiv, wodurch der Transistor T2 leitend wird,
so daß das Signal auf der Leitung 89 (Kollektor des Transistors T2) auf Massepotential
liegt. Ist umgekehrt die Polarität am Eingang des Gleichrichters 86 positiv, so
ist das Ausgangssignal des IC3 negativ, so daß der Transistor T2
sperrt,
worauf sein Kollektor und damit die Leitung 89 auf dem Potential der positiven Versorgungsspannung
liegt.
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Der Ausgang des IC4 (Anschluß 6) und damit der Ausgang des linearen
Gleichrichters 86 wird nun dem Spannungs-Frequenz-Wandler 87 zugeführt. Wie bereits
erwähnt, handelt es sich hierbei um einen spannungsgesteuerten Oszillator, bei dem
die Frequenz des Ausgangssignales proportional der an seinem Eingang anliegenden
Gleichspannung ist. Dieser spannungsgesteuerte Oszillator ist als integrierter Schaltkreis
IC5 des Typs AD 537 aufgebaut. Sein Eingangsanschluß 1 ist über einen Widerstand
R16 mit dem Ausgang des Gleichrichters 86 verbunden. Sein Anschluß 2 ist über eine
in Durchlaßrichtung geschaltete Diode D4 mit dem Anschluß 1 verbunden. Weiterhin
sind die Anschlüsse 2 und 5 noch mit Masse (Analog GND) verbunden. Sein Anschluß
10 ist mit Digital GND" verbunden, während sein Anschluß 8 mit positiver Versorgungsspannung
Ul beaufschlagt ist. Die Anschlüsse 6 und 7 sind über einen Kondensator C7 miteinander
verbunden. Schließlich ist der Ausgang 9 des IC5 über einen Widerstand R17 noch
mit positiver Versorgungsspannung verbunden. Das Ausgangssignal des Spannungs-Frequenz-Wandlers
(AnschLuß 9) wird dem Binärzähler 88 zugeführt.
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Dieser Binärzähler enthält einen Vorteiler in Form eines integrierten
Schaltkreises IC6 des Typs CD 4040, der die Eingangsfrequenz, die an seinem Takteingang
(Anschluß 10) anliegt, um einen vorgegebenen Faktor herunterteilt, im vorliegenden
Falle um den Wert 4.096. Die Anschlüsse 8 und 11 des IC6 sind mit Digital GND verbunden,
während dem Anschluß 16 die positive Versorgungsspannung +Ul zugeführt wird. Zusätzlich
ist noch ein Glättungskondensator C8 vorgesehen, der gemeinsam für die integrierten
Schaltkreise IC5 und IC6 die positive Versorgungsspannung glättet.
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Das heruntergeteilte Signal erscheint dann am Ausgangsanschluß 15
des IC6 und wird dort jeweils dem Eingangsanschluß 15 von drei hintereinander geschalteten
integrierten Schaltkreisen IC7, IC8 und IC9 des Typs CD 4516 zugeführt. Die Anschlüsse
3, 4, 12, 13 und 16 der integrierten Schaltkreise IC7, IC8 und IC9 sind jeweils
mit positiver Versorgungsspannung +U1 verbunden. Zusätzlich sind die Anschlüsse
16 dieser integrierten Schaltkreise huber Kondensatoren C9, C10 bzw. Cli mit "Digital
GND" verbunden. Die Anschlüsse 8 und 9 dieser drei integrierten Schaltkreise sind
ebenfalls mit Masse verbunden. Die Anschlüsse 1 dieser IC's sind jeweils mit der
Leitung 78 verbunden, auf welcher das im Zusammenhang mit Fig. 3 eschriebene Rücksetzsignal
für den Zähler erscheint. Die Leitung 78 ist noch über einen Widerstand R18 mit
"GND" verbunden.
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Der Anschluß 5 des integrierten Schaltkreises IC7 ist mit dem Anschluß
7 des IC8 verbunden, während der Anschluß 5 des IC8 mit dem Anschluß 7 des IC9 verbunden
ist. Der Anschluß 5 des IC9 ist mit Masse verbunden, während der Anschluß 7 des
IC7 unbeschaltet ist. Die binären Ausgänge 2, 14, 11 und 6 der drei integrierten
Schaltkreise IC7, IC8 und IC9 sind jeweils mit Eingangsanschlüssen von Treiber-
bzw. Pegelumsetzer-Schaltkreisen IC10 bzw. IC11 des Typs CD 4050 verbunden. Im einzelnen
sind diese Verbindungen wie folgt verschaltet: IC7 Anschluß 2 - IC10 Anschluß IC7
Anschluß 14 - IC10 Anschluß 14 IC7 Anschluß 11 - IC10 Anschluß 5 IC7 Anschluß 6
- IC10 Anschluß 11 IC8 Anschluß 2 - IClO Anschluß 7 IC8 Anschluß 14 - IC10 Anschluß
9 IC8 Anschluß 11 - IC11 Anschluß 3 IC8 Anschluß 6 - IC11 Anschluß 14 IC9 Anschluß
2 - IC11 Anschluß 5 IC9 Anschluß 14 - IC11 Anschluß 11
IC9 Anschluß
11 - ICll Anschluß 7 und IC9 Anschluß 6 - IC11 Anschluß 9.
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Die positive Versorgungsspannung +U3 wird jeweils den Anschlüssen
1 von IC10 und IC11 zugeführt, während die Anschlüsse 8 jeweils geerdet sind.
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Die Pegel-verstärkten Ausgänge der Treiber-IC10 und IC11 sind in entsprechender
binärer Reihenfolge mit den Eingangsanschlüssen 1 bis i2 eines Digital/Analog-Wandlers
IC12 des Typs DAC 80 CBI-V verbunden. Im einzelnen sind die Anschlüsse 2, 15, 4,
12, 6 bzw. 10 des Treibers IC10 mit den Anschlüssen 1 bis 6 des IC12 in dieser Reihenfolge
verbunden, während die gleichnamigen Anschlüsse (in dieser Reihenfolge) des Treibers
IC11 mit den Anschlüssen 7 bis 12 des IC12 verbunden sind.
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Die externe Beschaltung des IC12 ist wie folgt: Die Anschlüsse 24
und 16 sind direkt miteinander verbunden.
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Der Anschluß 22 liegt auf positiver Versorgungsspannung +U1 und ist
über einen Glättungskondensator C12 mit dem Anschluß 21 und gleichzeitig mit Masse
verbunden. Die Anschlüsse 20 und 17 sind gemeinsam über einen Widerstand R19 mit
dem Mittelabgriff eines Potentiometers P11 verbunden, dessen beide Anschlüsse auf
+ bzw. -U1 liegen.
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Die Anschlüsse 18 und 19 sind jeweils mit einem Schaltkontakt verbunden,
der über den Relaiskontakt Rel5 wahlweise mit dem Anschluß 15 verbindbar ist. Der
Anschluß 15 ist zusätzlich über ein Potentiometer P4 mit Masse verbunden. Der Anschluß
14 ist mit negativer Versorgungsspannung U1 verbunden und der Anschluß 13 ist mit
positiver Versorgungsspannung +U3 verbunden. Beide Versorgungsspannungen sind jeweils
über einen Kondensator C13 bzw.
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C14 mit Masse.verbunden,und zwar ist der Kondensator C13 für die negative
Versorgungsspannung -Ul mit Analog GND verbunden, während der Kondensator C14 für
die positive
Versorgungsspannung +U3 mit Digital GND verbunden
ist.
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Der Ausgang des Digital/Analog-Wandlers ist je nach Stellung des Relaiskontaktes
RelS der Anschluß 19 oder 18 und wird über das Potentiometer P4, dessen anderer
Anschluß mit Analog GND verbunden ist, am Mittelabgriff erhalten und über einen
Widerstand R20 dem endgültigen Ausgang des Digital/Analog-Wandlers 90 zugeführt.
Dieser Ausgang Lst it dem Summierer 91 verbunden, der in gleicher Weise wie er Summierer
82 als Summationspunkt, d.h. als Kreuzungspunkt mehrerer Leitungen ausgebildet ist.
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Der Relaiskontakt Rel5, d.h. die Auswahl der Anschlüsse 8'oder 19
als Ausgang des IC12 dient der Bereichsumschaltung, falls ein Uberlauf der Zähler
aufgetreten ist.
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Am Ausgang des Digital/Analog-Wandlers 90, d.h. am Eingang des Summationspunktes
91, steht dann das Korrektursignal an, welches Temperaturfehler bei der weiteren
Messung, die durch Restwärme des Systems verursacht sind, ausgleicht bzw. kompensiert.
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Dem anderen Eingang des Summationspunktes 91 wird dann ein Signal
zugeführt, das der Bombentemperatur TBE entspricht. Dieses Signal wird aus dem Sensor
66, dem Verstärker 92 und dem TiefpaB 93 gewonnen.
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Der Sensor 66 enthält einen Thermistor +, der zusammen mit drei gleich
großen Widerständen R34, R35 und R36 zu einer Brückenschaltung verschaltet ist.
Zu Abgleichzwecken kann über einen Umschaltkontakt S2 anstelle des Thermistors ein
Potentiometer P8 in die Brücke eingeschaltet werden.
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Für die Spannungsversorgung der Brücke ist ein Transformator vorgesehen,
dessen Sekundärwicklung beispielsweise 11 Volt führt. Die Ausgangsspannung des Transformators,
d.h. die Spannung an der Sekundärspule TR wird in einem
Brückengleichrichter
des Typs B 40 C 600 gleichgerichtet und in einem Glättungskondensator C19 geglättet.
Zusätzlich wird diese geglättete Ausgangsspannung in einem als integrierter Schaltkreis
IC15 ausgebildeten Spannungsregler auf konstanten Wert geregelt. Hierdurch wird
für eine äußerst exakte Versorgungsspannung der Meßbrücke gesorgt, wodurch Meßfehler
aufgrund von Spannungsschwankungen der Versorgungsspannung vermieden werden. Das
Ausgangssignal der Brücke erscheint am gemeinsamen Verbindungspunkt der Widerstände
R34 und R36 und wird über die Leitung 77 dem Verstärker 92 zugeführt.
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Dieser Verstärker ist ähnlich wie der Verstärker 85 als integrierter
Schaltkreis IC16 des Typs ß A 714 HC aufgebaut. Die Leitung 77 ist mit dem invertierenden
Eingang (Anschluß 2) des IC16 verbunden. Der nicht-invertierende Eingang (Anschluß
3) des IC96 ist über einen Widerstand R37 mit Analog GND verbunden. Die Anschlüsse
7 bzw. 4 sind mit positiver bzw. negativer Versorgungsspannung +U1 bzw.
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-U1 verbunden. Der gemeinsame Verbindungspunkt zwischen Thermistor
4/ und dem Widerstand R35 ist über einen Widerstand R38 mit dem Ausgang (Anschluß
6) des IC16 verbunden.
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Weiterhin ist dieser gemeinsame Verbindungspunkt über zwei in Serie.geschaltete
Widerstände R3-9 und R40 mit Analog GND verbunden. Der gemeinsame Verbindungspunkt
zwischen den Widerständen R39 und R40 ist über einen Relaiskontakt Rel4 wahlweise
mit Masse verbindbar. Auch dieser Relaiskontakt dient der Bereichsumschaltung, ebenso
wie der Relaiskontakt Rel5.
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Der Ausgang (Anschluß 6) des IC16 stellt den Ausgang des Verstärkers
92 dar, der mit dem Tiefpaßtfilter 93 verbunden ist.
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Dieses Tiefpaßtfilter 93 ist ebenfalls als integrierter Schaltkreis
IC17 des Typs OP 15 CJ aufgebaut, der wie folgt extern beschaltet ist: Der Eingang
des Tiefpaßfilters 93 wird über einen Widerstand R41 und einen Widerstand R42 dm
nicht-invertierenden Eingang (Anschluß 3) des IC17 zugeführt. Zusätzlich ist der
nicht-invertierende Eingang des IC17 über einen Kondensator C16 mit Analog GND verbunden.
Der Anschluß 7 des ICl7 ist mit positiver Versorgungsspannung verbunden, wobei die
Anschlüsse 1 und 5 über ein Potentiometer P9 miteinander verbunden sind, dessen
Schleiferabgriff ebenfalls mit positiver Versorgungsspannung +Ul verbunden ist.
Dem Anschluß 4 wird die negative Versorgungsspannung -Ul zugeführt. Der Ausgang
(Anschluß 6) des In|17 7 ist über eine Parallelschaltung aus einem Widerstand R43
und einem Kondensator C18 mit dem invertierenden Einyangsanschluß 2 des IC17 verbunden
und zusätzlich über einen Kondensator C17 mit dem gemeinsamen Verbindungspunkt der
Widerstände R41 und R42, die zu dem nicht-invertierenden Eingangsanschluß führen.
Der Ausgang des Tiefpaßfilters (Anschluß 6 des IC17) führt über einen Widerstand
R44 zu dem Digitalvoltmeter 75. Weiterhin ist dieser Ausgang über einen Widerstand
R49 mit dem Summationspunkt 91 verbunden.
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Der mit dem Digitalvoltmeter 75 verbundene Anschluß des Widerstandes
R44 kann über einen Relaiskontakt Rel2 mit Masse verbunden werden. In der anderen
Stellung des Relaiskontaktes Rel2 ist der andere (positive) Eingang des Digitalvoltmeters
75 mit Masse verbunden.
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Der Summationspunkt 91 ist nun mit dem Verstärker 94 verbunden, der
ebenfalls als integrierter Schaltkreis IC13 des Typs A A 714 HC aufgebaut ist.
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Im einzelnen ist der Summationspunkt 91 mit dem invertierenden Eingangsanschluß
2 des IC13 verbunden.
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Weiterhin ist dieser IC13 wie folgt beschaltet: Die positive Versorgungsspannung
+U1 wird dem Anschluß 7 zugeführt, während die negative Versorgungsspannung -U1
dem Anschluß 4 zugeführt wird. Weiterhin sind die Anschlüsse 1 und 8 über ein Potentiometer
P5 miteinander verbunden, dessen Mittelabgriff mit der positiven Versorgungsspannung
+U1 verbunden ist. Der nicht-invertierende Eingangsanschluß 3 ist über einen Widerstand
R21 mit Analog GND verbunden. Der Ausgangsanschluß 6 des IC13 ist über eine Reihenschaltung
aus drei Widerständen R23, R24 und R22 mit dem invertierenden Eingangsanschluß 2
verbunden.
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Am gemeinsamen Verbindungspunkt zwischen den Widerständen R22 und
R24 ist ein Widerstand R25 angeschlossen, der mit dem positiven Eingang des Digitalvoltmeters
75 und mit einem Kontakt des Relaisschaltkontaktes Rel2 verbunden ist. Dieser Schaltkontakt
ist weiterhin mit einem Widerstand R26 verbunden, dessen anderer Anschluß mit einem
Anschluß eines Potentiometers P6 und einem Anschluß eines Widerstandes R27 verbunden
ist. Der andere Anschluß des Widerstandes R27 ist mit einem Anschluß eines weiteren
Potentiometers P7 verbunden. Die beiden freien Anschlüsse der Potentiometer P6 und
P7 sind jeweils mit einem Kontakt eines Relaisschalters Rel3 verbunden und können
über diesen Schalter wahlweise mit Analog GND verbunden werde.
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Der direkte Ausgang des IC13 (Anschluß 6) führt zu einem Relaisschaltkontakt
Rell bzw. Schalter 96, der wahlweise das Ausgangssignal des IC13 direkt mit dem
gemeinsamen Verbindungspunkt der Widerstände R22 und R24 verbindet und somit die
Widerstände R23 und R24 überbrückt oder in seiner anderen Stellung das Ausgangssignal
des Verstärkers 94 über die Leitung 95 mit dem Speicher (Kondensator 97) verbindet.
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Dieses Speicherglied (97 und 98 in Fig. 2) ist in dem Ausführungsbeispiel
der Fig. 4 zusammen mit dem Verstärker 84 aufgebaut und soll daher im Zusammenhang
beschrieben werden.
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Der Verstärker 84 besteht ebenfalls aus einem integrierten Schaltkreis
IC14 des Typs CA 3130 AT, der wie folgt verschaltet ist: Positive Versorgungsspannung
+U1 liegt iwieder an dem Anschluß 7 während der Anschluß 4 auf Masse (Digital GND)
liegt. Auch hier sind die Anschlüsse 1 und 5 über ein Potentiometer P12 miteinander
verbunden, wobei der Mittelabgriff dieses Potentiometers wiederum auf Masse liegt.
Zusätzlich ist der Anschluß 1 über einen Kondensator C15 mit dem Anschluß 8 verbunden.
Der Ausgang 6 ist über einen Widerstand R33 mit dem Summationspunkt 82 verbunden
und gleichzeitig über den Widerstand R33 und einen als Diode geschalteten Transistor
T1 und einen Widerstand 98" mit dem nicht-invertierenden Eingangsanschluß 3 rückverbunden.
Der Speicherkondensator 97 ist ebenfalls mit dem Anschluß 3 des IC14 und mit seinem
anderen Anschluß mit Masse verbunden. Der gemeinsame Verbindungspunkt des Transistors
T1 und des Widerstandes 98" ist über einen Widerstand R38 mit der Leitung 95 und
damit mit dem Ausgang des Verstärkers 94 verbunden. Zusätzlich ist dieser gemeinsame
Verbindungspunkt über einen Widerstand R30 mit dem Mittelabgriff eines Potentiometers
98' verbunden, wobei der eine Anschluß dieses Potentiometers über einen Wider-Zustand
R31 mit Masse und der andere Anschluß dieses Potentiometers über einen Widerstand
R29 mit dem nicht-invertierenden Eingangsanschluß (Anschluß 2) des IC14 verbunden
ist.
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Zusätzlich ist der Ausgangsanschluß 6 des IC14 direkt mit dem Eingangsanschluß
2 verbunden und über eine Leitung mit dem positiven Anschluß des Digitalvoltmeters
75. Zusätzlich ist diese erwähnte Leitung über einen Widerstand R28 mit dem gemeinsamen
Verbindungspunkt der Widerstände R23 und R24 des Verstärkers 94 verbunden. Die Widerstände
98' und
98" wirken gemeinsam als der Widerstand 98 der Fig. 2,
wobei durch die Rückkopplung des IC14 eine Transformation der Widerstands- und Kapazitätswerte
des Kondensators 97 bzw. der Widerstände 98' und 98" erfolgt, so daß mit relativ
klein dimensionierten Bauteilen große Zeitkonstanten (R.C) erhalten werden können.
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Der als Diode geschaltete Transistor T1 dient dazu, bei negativer
Ausgangsspannung auf Leitung 95 diese auf den Summationspunkt 82 zu schalten.
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Die bisher beschriebenen Bauteile enthalten nunmehr den vollständigen
Meßkreis. Es bleibt noch übrig, den Komparator 99 zu beschrieben sowie die Relais
welche die Relaiskontakte ansteuern.
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Der Ausgang des Tiefpaßfilters 93 (Anschluß 6 des IC17) ist mit dem
Komparator 99 verbunden, der ebenfalls als integrierter Schaltkreis IC18 des Typs
LM 741 aufgebaut ist. Der Eingang des Komparators 99 ist über einen Widerstand R45
mit dem invertierenden Eingang 100 (Anschluß 2) des IC18 verbunden. Der nicht-invertierende
Eingang des IC18 ist über einen Widerstand R46 mit Masse und über einen Widerstand
R47 mit dem Ausgangsanschluß 6 des IC18 verbunden. Auch hier liegt die positive
Versorgungsspannung +U1 wieder an dem Anschluß 7, während die negative Versorgungsspannung
-U1 an dem Anschluß 4 liegt. Schließlich sind auch hier die Anschlüsse 1 und 5 über
ein Potentiometer P10 miteinander verbunden, dessen Mittelabgriff wiederum auf negativer
Versorgungsspannung -U1 liegt. Schließlich ist der Ausgang (Anschluß 6) des IC17
über eine in Sperrrichtung geschaltete Diode D5 mit dem invertierenden Eingangsanschluß
100 (Anschluß 2) des IC18 verbunden. Der Ausgang des IC18 ist dann mit der Leitung
79 verbunden.
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Diese führt zu der Uberwachungs- und Steuereinheit 69, von welcher
im Schaltbild der Fig. 4 nur einzelne Teile dargestellt sind. Im einzelnen führt
die Leitung 79 über
einen Widerstand R48 zu der Basis eines pnp-Transistors
T3, dessen Kollektor geerdet ist und dessen Emitter mit Anschlüssen zweier parallel
geschalteter Relaiswicklungen er Relais Rell und Rel2 verbunden ist. Parallel zu
dieen beiden Relais liegt eine Diode D6, welche Spannungsspitzen verhindern soll.
Die anderen Anschlüsse dieser beiden Relais liegen auf positiver Versorgungsspannung
+U2.
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ts ist erkennbar, daß das Ausgangssignal des Komparators 99 auf der
Leitung 79 den Transistor T3 durchschaltet und somit die beiden Relais Rell und
Rel2 betätigt.
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Diese Relais betätigen dann die beiden Relaiskontakte 1.zell und Rel2,
welche den Meßkreis zwischen Vorbereitungszeit und Meßzeit umschalten, wie im Zusammenhang
mit den Fig. 2 und 3 und insbesondere im Zusammenhang mit dem Schalter 96 der Fig.
2 erläutert wurde. Weiterhin enthält die Uberwachungs- und Steuereinheit 69 eine
Relaisspule Rel3, zu welcher ebenfalls eine Diode D7 parallelgeschaltet ist. Der
eine Anschluß des Relais Rel3 ist über einen Schalter S3 mit Masse verbindbar, wobei
mittels dieses Schalters S3 zwischen kurzer und langer Meßzeit - wie oben beschrieben
- umgeschaltet werden kann. Das Relais Rel3 betätigt den beschriebenen Schaltkontakt
Rel3, der wahlweise das Potentiometer P6 oder das Potentiometer P7, die natürlich
unterschiedliche Widerstandswerte haben, mit Masse verbindet.
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Schließlich sind noch zwei parallelgeschaltete Relais Rel4 und Rel5
vorgesehen, zu denen ebenfalls eine Diode D8 parallelgeschaltet ist. Diese beiden
Relais werden in Abhängigkeit von einem Uberlaufsignal "OFL" aktiviert und betätigen
die beiden Relaiskontakte Rel4 bzw. Rel5, welche für eine Meßbereichsumschaltung
sorgen.
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Da der Funktionsablauf der erfindungsgemäßen Meßschaltung im Zusammenhang
mit dem Blockschaltbild bereits ausführlich beschrieben wurde und da die in Fig.
4 gezeigte detailliertere Schaltung genau diese Funktion ausführt, dürfte eine erneute
Beschreibung,der Funktion des Schaltbilds der Fig. 4 nicht'erforderlich sein.
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Sämtliche in den Patentansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung
erwähnten technischen Einzelheiten können sowohl für sich als auch in beliebiger
Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
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