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Die Brückenschaltungsanordnung nach der Erfindung arbeitet stets
im Abgleichzustand, der selbsttätig herbeigeführt wird, wodurch sich die dieser
Betriebsweise eigene große Meßgenauigkeit ergibt. Der Abgleich erfolgt aber nicht
durch eine Änderung von Impedanzwerten in der Brückenschaltung oder durch Gegenschaltung
einer Kompensationsspannung, sondern durch Änderung des Tastverhältnisses der Pulsmodulation,
indem die Impulsfolgefrequenz bei gleichbleibender Impulsdauer geändert wird. Die
Impulsfolgefrequenz ist daher unmittelbar kennzeichnend für den zu messenden Impedanzwert.
Demzufolge kann als Meß-
wertsignal ein in der Schaltungsanordnung
auftretendes Signal mit der Impulsfolgefrequenz verwendet werden, beispielsweise
das Ausgangssignal des Impulsmodulators oder eines im Impulsmodulator enthaltenen
spannungsgesteuerten Oszillators. Ein solches Signal ist sehr störsicher und eignet
sich unmittelbar für eine digitale Verarbeitung, beispielsweise in einem Mikroprozessor.
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Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht darin, daß die Temperaturdrift
fast aller Bausteine keine Rolle spielt, da sie durch die Regelung ausgeglichen
wird. Aus dem gleichen Grund ist die Linearität des Zusammenhangs zwischen der Brückenausgangsspannung
und der Impulsfolgefrequenz unabhängig von einer eventuellen Nichtlinearität der
Spannungs-Frequenz-Kennlinie des spannungsgesteuerten Oszillators.
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Der Aufbau der Brückenschaltungsanordnung nach der Erfindung ist
sehr einfach, weil durchwegs von handelsüblichen Bauteilen Gebrauch gemacht werden
kann, die als integrierte Schaltungen erhältlich sind. Ein Teil dieser Bauteile
ist digital und weist daher die bekannten Vorteile dieser Technik auf. Ein großer
Teil der Schaltung läßt sich somit in einem kundenspezifischen Baustein, z. B. mit
Gatearrays unterbringen, was schon bei mittleren Serien interessant ist. Auch die
erforderlichen Analogbausteine sind zum größten Teil unkritisch; hierfür können
handelsübliche integrierte Operationsverstärker verwendet werden, die in der erforderlichen
Weise beschaltet werden. Der Aufbau der Schaltungsanordnung erleichtert es auch,
Bausteine von der Meßstelle entfernt anzuordnen und damit einen höheren Temperaturbereich
für die wenigen an der Meßstelle sitzenden Bausteine zu erzielen.
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Die Verwendung eines Meßwertsignals, dessen Frequenz für die Meßgröße
kennzeichnend ist, erleichtert auch eine eventuell erforderliche Sicherheitsüberprüfung
der Schaltung.
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Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung
von Ausführungsbeispielen, die in der Zeichnung dargestellt sind. In der Zeichnung
zeigt F i g. 1 das Blockschema einer ersten Ausführungsform der Brückenschaltungsanordnung,
F i g. 2 Diagramme von Signalen, die in der Brückenschaltungsanordnung von F i g.
1 auftreten, F i g. 3 das Blockschema einer zweiten Ausführungsform der Brückenschaltungsanordnung
und F i g. 4 Diagramme von Signalen, die in der Brückenschaltungsanordnung von F
i g. 3 auftreten.
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Die in F i g. 1 dargestellte Brückenschaltungsanordnung enthält eine
Wheatstone'sche Brückenschaltung 1, die in der üblichen Weise vier Widerstände 2,
3, 4, 5 enthält. Einer dieser Widerstände, beispielsweise der Widerstand 2, ist
der unbekannte Widerstand. Hierbei kann es sich insbesondere um einen Widerstands-Sensor
handeln, dessen Widerstandswert Rx sich in Abhängigkeit von einer nichtelektrischen
physikalischen Größe (Druck, Kraft, Temperatur usw.) ändert. Bekannte Beispiele
für solche Widerstands-Sensoren sind Dehnungsmeßstreifen, Widerstandsthermometer,
Fotowiderstände und magnetfeldabhängige Widerstände. Die Brückenschaltungsanordnung
von F i g. 1 soll ein Ausgangssignal liefern, das ein den Widerstandswert Rx kennzeichnendes
Meßwertsignal darstellt.
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Der Widerstand 2 liegt in Reihe mit dem Widerstand 3 zwischen einem
an Masse liegenden Schaltungspunkt 6 und einer Klemme 7, und die Widerstände 4 und
5 liegen in gleicher Weise in Reihe zwischen dem Schaltungspunkt 6 und einer Klemme
8. Bei üblichen Brükkenschaltungen sind die Klemmen 7 und 8 miteinander
verbunden,
so daß sie den einen Eckpunkt der Eingangsdiagonale der Brücke bilden, deren anderer
Eckpunkt der Schaltungspunkt 6 ist. Die Reihenschaltung der beiden Widerstände 2
und 3 bildet somit einen zur Eingangsdiagonale parallelen Brückenzweig 10, und die
Reihenschaltung der Widerstände 4 und 5 bildet einen zur Eingangsdiagonale parallelen
Brückenzweig 11.
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Der Schaltungspunkt 12 zwischen den beiden Widerständen 2 und 3 stellt
den einen Eckpunkt der Ausgangsdiagonale der Brücke dar, und der Schaltungspunkt
13 zwischen den Widerständen 4 und 5 ist der andere Eckpunkt der Ausgangsdiagonale
der Brücke.
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Der Widerstand 3 kann einstellbar sein, damit die Brücke in einem
bestimmten Arbeitspunkt, das heißt für einen bestimmten zu messenden Widerstandswert
R, abgeglichen werden kann.
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Eine Besonderheit der dargestellten Brückenschaltung 1 liegt darin,
daß die beiden Klemmen 7 und 8 nicht miteinander verbunden sind, so daß der eine
Eckpunkt der Eingangsdiagonale aufgetrennt ist, und daß die beiden zur Eingangsdiagonale
parallelen Brückenzweige 10 und 11 getrennt gespeist werden. Eine weitere Besonderheit
besteht darin, daß die Speisung jedes der beiden Brückenzweige 10 und 11 durch einen
Pulsmodulator erfolgt, der eine pulsförmige Modulation des durch den Brückenzweig
fließenden Stroms bewirkt.
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Der den Brückenzweig 10 speisende Pulsmodulator 14 ist so ausgebildet,
daß er an den Brückenzweig 10 zwischen der Klemme 7 und dem Schaltungspunkt 6 eine
pulsförmig getastete Spannung konstanter Impulsfolgefrequenz, konstanter Impulsdauer
und konstanter Impulsamplitude anlegt. Im einfachsten Fall kann der Pulsmodulator
14 einen Taktgeber 15 und ein Monoflop 16 enthalten. Der Taktgeber 15 erzeugt eine
konstante Impulsfolgefrequenz und löst in jeder Periode das Monoflop 16 aus, das
bei jeder Auslösung einen Spannungsimpuls konstanter Dauer und konstanter Amplitude
abgibt. Der Brückenzweig 10 bildet einen Spannungsteiler, desses Abgriff der Schaltungspunkt
12 ist. Am Schaltungspunkt 12 besteht somit eine pulsförmig getastete Spannung,
deren Impulsamplitude vom Verhältnis der Widerstände 2 und 3 abhängt.
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Der den Brückenzweig 11 speisende Pulsmodulator 17 ist so ausgebildet,
daß er an den Brückenzweig 11 zwischen der Klemme 8 und dem Schaltungspunkt 6 eine
pulsförmig getastete Spannung konstanter Impulsdauer und konstanter Impulsamplitude,
aber mit veränderlicher Impulsfolgefrequenz anlegt. Bei dem dargestellten Beispiel
enthält der Pulsmodulator 17 zu diesem Zweck einen spannungsgesteuerten Oszillator
18 und ein Monoflop 19. Der spannungsgesteuerte Oszillator 18 (auch unter der Bezeichnung
»VCO« bekannt) erzeugt ein Ausgangssignal, dessen Frequenz durch eine an einen Steuereingang
18a angelegte Spannung bestimmt ist. Das Ausgangssignal des spannungsgesteuerten
Oszillators 18 löst in jeder Periode das Monoflop 19 aus, das bei jeder Auslösung
einen Spannungsimpuls konstanter Dauer und konstanter Amplitude abgibt.
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Am Schaltungspunkt 13, der den Abgriff des vom Brückenzweig 11 gebildeten
Spannungsteilers darstellt, besteht somit eine pulsförmig getastete Spannung, deren
Impulsamplitude vom Verhältnis der Widerstände 4 und 5 abhängt und somit konstant
ist, deren Impulsfolgefrequenz jedoch durch den spannungsgesteuerten Oszillator
18 bestimmt ist.
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Die Frequenz des spannungsgesteuerten Oszillators 18 und somit die
Impulsfolgefrequenz der den Oszillator 11 speisenden Spannung wird durch eine Frequenzregelschaltung
20
bestimmt, die einen von der Brückenausgangsdiagonale über den Pulsmodulator 17 verlaufenden
Regelkreis bildet. Die Frequenzregelschaltung 20 enthält einen Differenzverstärker
21, dessen beide Eingänge an die Eckpunkte 12, 13 der Brückenausgangsdiagonale angeschlossen
sind und der somit eine Spannung liefert, die der Brückenausgangsspannung proportional
ist Dem Differenzverstärker 21 ist ein Integrator 22 nachgeschaltet, der die Ausgangsspannung
des Differenzverstärkers integriert und somit am Ausgang eine Spannung liefert,
die dem Mittelwert der Brückenausgangsspannung proportional ist. An den Ausgang
des Integrators 22 ist ein PI-Regler 23 angeschlossen, dessen Ausgang mit dem Steuereingang
18a des spannungsgesteuerten Oszillators 18 verbunden ist.
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Die Frequenzregelschaltung 20 ist so ausgebildet, daß sie durch Beeinflussung
der Frequenz des spannungsgesteuerten Oszillators 18 die Ausgangsspannung des Integrators
22, also den Mittelwert der Brückenausgangsspannung, auf dem Wert Null zu halten
sucht. Dies entspricht dem Abgleichzustand der Brücke. Bei einem Fehlabgleich der
Brücke besteht am Ausgang des Integrators 22 eine Spannung, die über den Pl-Regler
23 am Oszillator 18 eine Frequenzänderung verursacht, durch die die Ausgangsspannung
des Integrators 22 zu Null geregelt wird. Die Frequenzregelschaltung 20 kann auch
so ausgebildet sein, daß sie sich als PID-Regler verhält.
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Anhand der Diagramme von Fig.2 wird erläutert, wie die geschilderte
Wirkung der Frequenzregelschaltung 20 zustande kommt. Diese Diagramme zeigen den
zeitlichen Verlauf der Spannungen an den mit dem gleichen Buchstaben bezeichneten
Schaltungspunkten in F i g. 1 in verschiedenen Betriebszuständen.
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Die Diagramme A und B zeigen die Spannungen an den Eckpunkten 12
bzw. 13 der Brückenausgangsdiagonale im Ruhezustand, d. h. bei gleichem Verhältnis
der Widerstände in den Brückenzweigen 10 und 11. Am Schaltungspunkt 12 (Diagramm
A) besteht eine in Form von Rechteckimpulsen getastete Spannung UA mit der durch
den Taktgeber 15 festgelegten konstanten Folgefrequenz, der die Periodendauer PA
entspricht, und mit der durch das Monoflop 16 festgelegten konstanten Impulsdauer
TA. Die Impulsamplitude IA hängt vom Spannungsteilerverhältnis des Brückenzweigs
10 ab, ist also in Abhängigkeit vom Widerstandswert Rx veränderlich.
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Der pulsförmig getasteten Spannung UA entspricht ein Mittelwert MA,
der gleich dem Produkt aus der Impulsamplitude IAund dem Tastverhältnis TA: PA ist.
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Die Spannung UB am Schaltungspunkt 13 (Diagramm B) hat die gleiche
Erscheinungsform einer in Form von Rechteckimpulsen getasteten Spannung wie die
Spannung UA am Schaltungspunkt 12. Zur Vereinfachung ist als Beispiel angenommen,
daß die Periodendauer Po, die Impulsdauer TB und die Impulsamplitude IB der Spannung
UB die gleichen Werte wie bei der Spannung UA im Diagramm A haben. Der Spannung
UB entspricht ein Mittelwert MB, der gleich dem Mittelwert MA ist Die Ausgangsspannung
Uc (Diagramm C) ist der Differenz der beiden Spannungen UA und UB also der Brükkenausgangsspannung
proportional. Der Integrator 22 bildet den Mittelwert der Differenzspannung Uc,
der gleich der Differenz der Mittelwerte MA-MB ist, also den Wert Null hat. Damit
ist die Abgleichbedingung erfüllt, daß im Abgleichzustand der Mittelwert der Brückenausgangsspannung
Null ist.
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Da es nur auf den Mittelwert der Brückenausgangsspannung ankommt,
spielt die gegenseitige Phasenlage der Spannungen UA und UB keine Rolle. Diese beiden
Spannungen können beliebig gegeneinander phasenverschoben sein, wie in den Diagrammen
A und B als Beispiel dargestellt ist. Demzufolge hat auch die Differenzspannung
Uc (Diagramm C) nicht dauernd den Wert Null, doch ist sie eine reine Wechselspannung
mit dem Mittelwert Null.
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Die Diagramme A' B: C'zeigen die entsprechenden Spannungen, die auftreten
würden, wenn ein Fehlabgleich der Brücke infolge einer Änderung des Widerstandswerts
R" bestünde, jedoch keine Frequenzregelung stattfände. Es ist angenommen, daß sich
der Widerstandswert Rx verringert hat. Demzufolge hat die Spannung UA'im Diagramm
A'eine kleinere Amplitude IA' im Diagramm A, während die Periodendauer PA' und die
Impulsdauer TA' die gleichen Werte wie im Diagramm A beibehalten haben. Der Mittelwert
MA' hat sich gegenüber dem Mittelwert MA im gleichen Verhältnis verringert wie die
Impulsamplitude 1A' gegenüber der Impulsamplitude IA.
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Die Spannung Uns'des Diagramms B' ist infolge der vorstehenden Annahme
unverändert gleich der Spannung UB des Diagramms B.
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Demzufolge ist die Differenzspannung Uc' (Diagramm C)keine reine
Wechselspannung mehr, sondern sie hat einen von Null verschiedenen Mittelwert Mc'
der gleich der Differenz der Mittelwerte MA~Me'ist Eine diesem Mittelwert proportionale
Spannung erscheint am Ausgang des Integrators 22 und verursacht im PI-Regler 23
die Bildung einer Steuerspannung, die dem Steuereingang 18a des spannungsgesteuerten
Oszillators 18 zugeführt wird.
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Die Diagramme AH, BH, C" zeigen die Wirkung der Frequenzregelschaltung
20 bei der zuvor angegebenen Änderung des Widerstandswerts Rx. Die im Diagramm A"
dargestellte Spannung UA" ist gleich der Spannung UA'im Diagramm A' Die Spannung
ist gleich der Spannung UA' im Diagramm A' Die Spannung UB" (Diagramm B")hat wieder
unverändert die gleiche Impulsdauer TB"wie zuvor, doch ist ihre Impulsfolgefrequenz
derart verringert und demzufolge ihre Periodendauer PB"derart vergrößert, daß infolge
des geänderten Tastverhältnisses TBH:Po ihr Mittelwert Mg auf denWert des Mittelwerts
MA" verringert ist. Die Brückenausgangsspannung Uc" (Diagramm C") hat wieder den
Mittelwert Null, und demzufolge gibt auch der Integrator 22 eine Spannung des Wertes
Null ab, die zu keiner weiteren Änderung der Frequenz des spannungsgesteuerten Oszillators
18 führt. Die Brückenschaltung 1 hat damit einen neuen Abgleichzustand erreicht,
der dem geänderten Widerstandswert Rx entspricht.
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Der neue Abgleichzustand (Diagramme At B" C") unterscheidet sich
von dem ursprünglichen Abgleichzustand (Diagramme A, B, C) durch die Impulsfolgefrequenz
im Brückenzweig 11.
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Jedem Widerstandswert Rxist umkehrbar eindeutig eine Impulsfolgefrequenz
zugeordnet, die den Brückenabgleich ergibt, d. h. den Mittelwert der Brückenausgangsspannung
zu Null macht. Diese Impulsfolgefrequenz stellt sich durch die Wirkung der Frequenzregelschaltung
20 von selbst ein.
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Man kann somit an der Schaltung ein Signal abnehmen, dessen Frequenz
vom Widerstandswert Rx des zu messenden Widerstands 2 abhängt. Dieses Signal kann
das Ausgangssignal des Monoflops 19 sein, wie durch den Ausgang 26 angedeutet ist,
oder auch das Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Oszillators 18, wie durch
den Ausgang 27 angedeutet ist. Das Aus-
gangssignal des Monoflops
19 ist besonders vorteilhaft, weil es nur zwei Signalwerte annimmt; es handelt sich
also um ein binäres Signal, das sich unmittelbar für eine digitale Signalverarbeitung
eignet, beispielsweise direkt einem Mikrocomputer zugeführt werden kann. Das gleiche
gilt für das Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Oszillators 18, wenn dieser
als Rechtecksignalgenerator ausgebildet ist.
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Die geschilderte Wirkungsweise läßt erkennen, daß es keineswegs zwingend
erforderlich ist, daß die Impulsamplituden und die Impulsdauern der von den Monoflops
16 und 19 erzeugten Impulse gleich sind. Unterschiede in der Impulsdauer und/oder
der Impulsamplitude werden von der Frequenzregelschaltung 20 durch entsprechende
Einstellung der Impulsfolgefrequenz der dem Brückenzweig 11 zugeführten pulsmodulierten
Spannung selbsttätig kompensiert. Im Regelfall werden die Impulsamplituden gleich
groß sein, da die Monoflops 16 und 19 zwischen dem Massepotential und dem hohen
Potential der - vorzugsweise stabilisierten -Versorgungsspannung umschalten. Dagegen
hängen die Impulsdauern von den Einstellungen der Haltezeiten der Monoflops ab;
unterschiedliche Impulsdauern können absichtlich zur Wahl eines gewünschten Arbeitspunktes
im Frequenzänderungsbereich des spannungsgesteuerten Oszillators 18 eingestellt
werden.
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Alle Schaltungsbestandteile der Schaltung von F i g. 1 sind an sich
bekannt und brauchen daher nicht im einzelnen beschrieben zu werden. Vorzugsweise
werden für den Taktgeber 15, die Monoflops 16, 19,den spannungsgesteuerten Oszillator
18 und den Differenzverstärker 21 handelsübliche integrierte Schaltungen verwendet.
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Der Integrator 22 und der PI-Regler 23 können durch Operationsverstärker
mit geläufiger Beschaltung gebildet sein.
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Die Eigenschaften und Kenngrößen der meisten verwendeten Schaltungsbestandteile
sind nicht kritisch.
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Insbesondere ist der spannungsgesteuerte Oszillator sowohl im Temperaturverhalten
als auch hinsichtlich seiner Kennlinie unkritisch. Der einzige kritische analoge
Baustein ist der für den Differenzverstärker 21 verwendete Operationsverstärker,
dessen Offsettemperaturdrift gering sein muß.
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Die Meßgenauigkeit der Brückenschaltungsanordnung von F i g. 1 hängt
auch von der Frequenzkonstanz des Taktgebers 15 und der Stabilität der Haltezeiten
der Monoflops 16 und 19 ab. Die im Handel erhältlichen Bausteine genügen in den
meisten Fällen den gestellten Genauigkeitsanforderungen. Bei hohen Anforderungen
an die Meßgenauigkeit kann es erforderlich sein, die Monoflops durch Pulsgeneratoren
zu ersetzen, die eine größere Genauigkeit der Impulsdauer ergeben, indem die Impulsdauer
beispielsweise durch einen gemeinsamen quarzstabilisierten Taktgeber bestimmt ist,
dessen Frequenz sehr viel größer als die Impulsfolgefrequenz ist, so daß die Impulsdauer
durch Abzählen einer vorgegebenen Anzahl von Perioden der höheren Frequenz festgelegt
wird. Ein diesem Taktgeber nachgeschalteter Frequenzteiler kann auch zur Auslösung
des Monoflops 16 dienen. Diese Lösung erfordert jedoch einen größeren Aufwand.
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In F i g. 3 ist eine andere Ausführungsform der Brükkenschaltungsanordnung
dargestellt, welche die Erzielung einer größeren Meßgenauigkeit mit geringerem Aufwand
ermöglicht. Die Brückenschaltungsanordnung von Fig.3 hat weitgehend den gleichen
Aufbau wie diejenige von Fig. 1. Soweit die Bestandteile der Brükkenschaltungsanordnung
von Fig.3 denjenigen von F i g. 1 entsprechen, sind sie mit den gleichen Bezugszeichen
bezeichnet.
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Die Brückenschaltung 1 von F i g. 3 besteht wieder aus den Widerständen
2,3,4,5, wobei der Widerstand 2 der zu messende Widerstand mit dem veränderlichen
Widerstandswert Rx ist. Im Gegensatz zur Brückenschaltungsanordnung von F i g. 1
sind aber die Klemmen 7 und 8 miteinander verbunden, so daß sie den zweiten Eckpunkt
9 der Eingangsdiagonale bilden. Die Brückenschaltung 1 wird an der Eingangsdiagonale
von einer Spannungsquelle 30 mit konstanter Spannung gespeist. Der Impulsmodulator
14 entfällt.
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Im übrigen enthält die Brückenschaltungsanordnung von Fig.3 wieder
den Impulsmodulator 17 mit dem spannungsgesteuerten Oszillator 18 und dem Monoflop
19 sowie die Frequenzregelschaltung 20 mit dem an die Eckpunkte 12 und 13 der Brückenausgangsdiagonale
angeschlossenen Differenzverstärker 21, dem Integrator 22 und dem PI-Regler 23.
Diese Bestandteile haben den gleichen Aufbau und die gleiche Funktion wie die entsprechenden
Bestandteile der Schaltung von F i g. 1 und werden daher nicht noch einmal beschrieben.
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Wie im Fall von Fig. 1 dient der Impulsmodulator 17 dazu, dem über
den Brückenzweig 11 fließenden Strom eine Impulsmodulation aufzuprägen. Zu diesem
Zweck steuert das Ausgangssignal des Monoflops 19 einen Schalter 31, der in Reihe
mit einem Widerstand 32 parallel zum Widerstand 5 liegt. Wenn der Schalter 31 offen
ist, liegt der Widerstand 5 allein im betreffenden Arm des Brückenzweigs 11. Wenn
dagegen der Schalter 31 geschlossen ist, ist der Gesamtwiderstand durch die Parallelschaltung
der beiden Widerstände 5 und 32 bestimmt und demzufolge kleiner. Der Schalter 31
ist nur symbolisch als mechanischer Kontakt dargestellt; in Wirklichkeit ist er
durch einen elektronischen Schalter gebildet, beispielsweise durch einen Feldeffekttransistor.
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Auch bei der Brückenschaltung von Fig.3 wird durch die Frequenzregelschaltung
20 die Impulsfolgefrequenz der vom Impulsmodulator 17 im Brückenzweig 11 bewirkten
Pulsmodulation so eingestellt, daß der Mittelwert der Brückenausgangsspannung auf
Null gebracht wird. Dies ist aus den Diagrammen von F i g. 4 ersichtlich, die die
Spannungen an den Schaltungspunkten A, B, C für die gleichen Betriebszustände wie
die entsprechenden Diagramme in F i g. 2 zeigen.
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Da der Strom im Brückenzweig 10 nicht moduliert wird, ist die Spannung
UA (Diagramm A) am Schaltungspunkt 12 eine durch das Teilerverhältnis der Widerstände
2 und 3 bestimmte Gleichspannung des Wertes MA.
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Dagegen ist der Spannung UB am Schaltungspunkt 13 (Diagramm B)vom
Pulsmodulator 17 eine Rechteckmodulation der Periode PB und der Impulsdauer TB aufgeprägt.
Die Impulsfolgefrequenz ist so eingestellt, daß der Mittelwert MB gleich dem Spannungswert
MA ist Die am Ausgang des Differenzverstärkers 21 erscheinende Brückenausgangsspannung
Uc (Diagramm C) ist daher eine reine Wechselspannung mit dem Mittelwert Null.
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Das Diagramm A' zeigt die Spannung UA am Schaltungspunkt 12, wenn
der Widerstandswert Rx des zu messenden Widerstands 2 kleiner geworden ist. Der
Spannungswert MA' hat sich entsprechend verringert.
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Im Diagramm B' ist angenommen, daß die Spannung UB' zunächst noch
unverändert geblieben ist. Daraus ergibt sich die im Diagramm C' dargestellte Brückenausgangsspannung
Uc' die einen von Null verschiedenen Mittelwert Mc'hat.
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Die Diagramme AH, BH, CHzeigen die Wirkung der Frequenzregelschaltung
20 bei der zuvor angegebenen Widerstandsänderung. Der Wert MA "der Spanung UA" (Diagramm
A") ist gleich dem zuvor angenommenen Wert MA' im Diagramm A' Die Impulsfolgefrequenz
und dementsprechend die Periode PBH der Spannung UB" (Diagramm B")ist durch die
Frequenzregelung so geändert worden, daß der Mittelwert MB" gleich dem Spannungswert
MA" ist. Die Brückenausgangsspannung Uc" (Diagramm C")hat daher wieder den Mittelwert
Null; die Brücke ist durch die Frequenzregelung für den geänderten Widerstandswert
Rx abgeglichen worden.
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Wie bei der Brückenschaltungsanordnung von F i g. 1 ist die Impulsfolgefrequenz,
also die Frequenz der Ausgangsspannung des Monoflops 19 (Ausgang 26) oder des spannungsgesteuerten
Oszillators 18 (Ausgang 27), wieder ein Maß für den Widerstandswert Rx.
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Die in F i g. 3 dargestellte Maßnahme zur Pulsmodulation des Stroms
im Brückenzweig 11 ist natürlich nur als Beispiel anzusehen. Die Modulation kann
auch auf andere Weise erfolgen. Beispielsweise wäre es möglich, den Widerstand 32
in Serie zum Widerstand 5 zu schalten und den Schalter 31 parallel zum Widerstand
32 anzuordnen. Andere Modulationsanordnungen sind für den Fachmann offensichtlich.
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Bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen war die Brückenschaltung
eine Gleichstrombrücke mit ohmschen Widerständen Grundsätzlich können die beschriebenen
Maßnahmen auch bei Wechselstrombrükken angewendet werden. Die Ausführungsform von
F i g. 3 eignet sich unmittelbar für eine Wechselstrombrücke, wenn die Spannungsquelle
30 eine Wechselspannungsquelle ist und die Widerstände 2, 3, 4, 5, 32 Blind- oder
Scheinwiderstände sind. Der Pulsmodulator 17 moduliert dann unmittelbar den über
den Brückenzweig 11 fließenden Wechselstrom. Auch die Ausführungsform von F i g.
1 kann für eine Wechselstrombrükke verwendet werden, wenn die Pulsmodulatoren 14
und 17 in entsprechender Weise die über die Brückenzweige 10 und 11 fließenden Wechselströme
modulieren, was beispielsweise sehr einfach dadurch geschehen kann, daß jedes Monoflop
16, 19 einen Schalter steuert, der zwischen die Klemme 7 bzw. 8 und eine Wechselstromquelle
eingefügt ist.
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Anstatt den Mittelwert der Brückenausgangsspannung auf den Sollwert
Null einzuregeln, könnte die Frequenzregelschaltung auch so ausgebildet sein, daß
sie diesen Mittelwert auf einen anderen konstanten Sollwert regelt; die Regelung
auf den Sollwert Null ist jedoch am günstigsten und besonders einfach durchzuführen.