DD132814B1

DD132814B1 - CIRCUIT ARRANGEMENT FOR TEMPERATURE COMPENSATION OF NON-DISPERSIVE INFRARED GAS ANALYZERS

Info

Publication number: DD132814B1
Application number: DD20071877A
Authority: DD
Inventors: Volkmar Hess; Michael Striebing
Original assignee: Volkmar Hess; Michael Striebing
Priority date: 1977-08-24
Filing date: 1977-08-24
Publication date: 1981-02-25
Also published as: DD132814A1

Description

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Kompensation des temperaturbedingten Gasdichtefehlers und des teraperaturbedingten Geratefehler3 in nicJatdispersiven Infrarot-Gasanalyoatoren, die aus einem temperaturabhangigen Netzwerk besteht, welches sich entweder in der Gegenkopplung einer proportional auf den neßeffekt wirkenden Konstantstromquelle oder in der Gegenkopplung eines, den uleßeffekt verarbeitenden Verstärkers befindet·The invention relates to a circuit arrangement for compensating the temperature-related gas density error and teraperaturbedingten Geratefehler3 in nicJatdispersiven infrared Gasanalyoatoren, which consists of a temperature-dependent network, which is either in the negative feedback of a proportionately acting on the nesseffekt constant current source or in the negative feedback of an uleßeffekt processing amplifier is ·

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Es ist bekannt, daß zur Ausschaltung des physikalischen Gasfehlers, der durch temperaturbedingte Dichteänderungen des Meßgases hervorgerul'en wird, sowie zur Ausschaltung des von den einzelnen Baugruppen herrührenden Temperaturganges, der Meßstromkreis des Strahlungsempfängers mit einer temperaturabhängigen konstanten Spannung gespeist wird. Dazu wird entweder eine Schaltungsanordnung verwendet, in der die Speisespannung mit Hilfe .einer Konstantspannungsquelle und nachgeschaltetern Spannungsteiler erzeugt wird oder in der die Speisespannung durch eine Konstant stromquelle mit anschließendem Lastwiderstand erzeugt wird, und in deren Gegenkopplung sich ein temperaturabhängiges Netzwerk befindet, wie es im Patent DL-PS 97 492 beschrieben ist. Jäs ist weiter bekannt, daß es möglich ist, bei solchen Infrarot-Gasanalysatoren zu Kontrollzwecken einen Meßeffekt zu erzeugen, der durch eineCharacteristics of the known technical solutions It is known that to eliminate the physical gas error hervorgerul'en by temperature-induced changes in density of the measuring gas, and to eliminate the originating from the individual modules temperature gear, the measuring circuit of the radiation receiver is fed with a temperature-dependent constant voltage. For this purpose, either a circuit arrangement is used in which the supply voltage is generated by means of .A constant-voltage source and downstream voltage divider or in which the supply voltage is generated by a constant current source with subsequent load resistance, and in the negative feedback is a temperature-dependent network, as in the patent DL-PS 97 492 is described. Jäs is further known that it is possible to produce in such infrared gas analyzers for control purposes, a measuring effect by a

elektrische InfrarotstrahlerverStimmung realisiert wird· Damit ergeben sich zwei unterschiedliche Temperaturgänge des Infrarot-Gasanalysators. Der in der Betriebsart "Messen" auftretende Temperaturfehler setzt sich zusammen aus dem physikalischen Gasfehler und dem temperaturbedingten Uerätefehler, während der in der Betriebsart "Kontrolle" auftretende Temperaturfehler allein durch den temperatur bedingt en Gerätefehler gebildet wird, üin Nachteil der bekannten Lösungen ist es, daß zur Kompensation sowohl des physikalischen Gasfehlers, als auch zur Kompensation des temperaturbedingten Gerätefehlers das gleiche temperaturabhängige netzwerk verwendet wird, bzw· auf eine Kompensation des temperaturbedingten Gerätefehlers ganz verzichtet wird. Weiterhin ist nachteilig, daß die optimalste Kompensation durch schrittweises Wechseln eines sich im temperaturabhängigen Netzwerk befindlichen Bauelementes ermittelt wird· Eine einfachere .einstellung der Kompensation, z. B. über ein vorgegebenes Diagramm für das temperaturabhängige Netzwerk wird dadurch ausgeschlossen, weil die den Strahlungsempfänger speisende konstante Spannung von dem Zusammenwirken dreier Variablen abhängig ist, wie zum Beispiel die Streuungen einer Z-3pannung, einer Basis-limitterspannung und eines Emitterwider3tandes für solch eine Konstantstromquelle.electrical infrared radiator tuning is achieved. This results in two different temperature responses of the infrared gas analyzer. The temperature error occurring in the mode "measuring" is composed of the physical gas error and the temperature-related Uerätefehler, while occurring in the mode "control" temperature error is formed solely by the temperature-related device error, uin disadvantage of the known solutions is that To compensate for both the physical gas error, as well as to compensate for the temperature-related device error, the same temperature-dependent network is used, or is completely dispensed ¬ compensation of the temperature-related device error. A further disadvantage is that the most optimal compensation is determined by stepwise changing a located in the temperature-dependent network component · A simpler .einstellung the compensation, z. B. over a given diagram for the temperature-dependent network is thereby precluded, because the constant voltage supplying the radiation receiver is dependent on the interaction of three variables, such as the variations of a Z-3 voltage, a base-limitter voltage and a Emitterwider3tandes for such a constant current source ,

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung zur Temperaturkompensation sowohl des physikalischen Gasfehlers als auch des Gerätefehlers zu schaffen, bei der nach Aufnahme der temperaturbedingten fehler in der Betriebsart "Messen" sowie in der Betriebsart "Kontrolle" die Kompensation beider Temperaturfehler anhand eines vorgegebenen Uomogrammes möglich ist.The aim of the invention is to provide a circuit arrangement for temperature compensation of both the physical gas error and the device error, in the after recording the temperature-related errors in the mode "measuring" and in the "control" mode, the compensation of both temperature errors based on a given Uomogrammes possible is.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, sowohl den temperaturbedingten Gasdichtefehier als auch den temperaturbedingten Gerätefehler mit Hilfe eines temperaturabhängigen Netzwerkes zu kompensieren, wobei die Temperaturkompensation anhand eines Nomogrammes nach einmaliger Aufnahme des temperaturbedingten Gerätefehlers einstellbar ist. Das temperaturabhängige Netzwerk soll so beschaffen sein, daß durch Betätigen eines Schalters die Temperaturkompensation getrennt für die Betriebsart "Messen" und für die Betriebsart "Kontrolle" einstellbar ist. Darüber hinaus soll dieses Netzwerk so aufgebaut sein, daß es wahiv/eise in der Gegenkopplung einer die Konstantspannung für den Strahlungsempfänger erzeugenden Schaltung als auch in der Gegenkopplung einer den Meßeffekt verarbeitenden Schaltung betrieben werden kann.The invention has for its object to compensate for both the temperature-induced Gasdichtefehier and the temperature-related device error using a temperature-dependent network, the temperature compensation using a nomogram after a single recording of the temperature-related device error is adjustable. The temperature-dependent network should be such that by pressing a switch, the temperature compensation separately for the operating mode "measuring" and for the operating mode "control" is adjustable. In addition, this network should be constructed so that it can be wahiv / iron operated in the negative feedback of the constant voltage for the radiation receiver generating circuit as well as in the negative feedback of the measuring effect processing circuit.

Die Erfindungsgemäßen Merkmale zur Lösung der Aufgabe werden in einer Schaltungsanordnung gesehen, die gekennzeichnet ist dadurch, daß ein temperaturabhängiger V/iderstand parallel zu einem .Einstellregler liegt, der sich in ЯеіПе mit einem anderen Einstellregler und einem .Festwiderstand befindet und wahlweise über einen Schalter parallel zu einem weiteren Einstellregler anzuordnen ist der sich ebenfalls mit einem Einstellregler und einem Pestwiderstand in Keihe befindet, daß diese beschriebene Schaltungsanordnung bei Raumtemperatur einen definierten V/iderstandswert besitzt, der den gleichen «Vert wie ein widerstand hat, der über eine Verbindung anstelle des temperaturabhängigen Netzwerkes in die GegenKopplung eines aktiven Schaltungsteiіз einzufügen ist, und daß es für das temperaturabhängige Netzwerk eine eindeutige Zuordnung der Stellung der Einstellregler zu dem zu erzielenden Temperaturgang gibt.The inventive features for solving the problem are seen in a circuit arrangement, which is characterized in that a temperature-dependent V / iderstand is parallel to a .Einstellregler, which is in ЯеіПе with another adjustment and a .Festwiderstand and optionally via a switch in parallel to arrange to another adjustment, which is also located with an adjustment and a pest resistance in Keihe that this circuit described at room temperature has a defined V / iderstandswert having the same Vert as a resistance, via a connection instead of the temperature-dependent network is to be inserted in the Gegenkupplung an active circuit Steiіз, and that there is an unambiguous assignment of the position of the Einstellregler to the temperature range to be achieved for the temperature-dependent network.

Voraussetzung für eine derartige Temperaturkompensation ist ein funktioneller Zusammenhang der durch die temperatur-A prerequisite for such a temperature compensation is a functional relationship between the temperature

abhängige Gegenkopplung beschriebenen Übertragungsfunktion der nur von einer Variablen abhängig ist. Dazu wird erfindungsgemäß für den Fall der Erzeugung der konstanten Speisespannung für den Strahlungsempfänger mit Hilfe einer Konstantstromquelle diese derart ausgeführt, daß der Einfluß der anderen Variablen wie U^ und U_BE eliminiert wird, indem durch einen parallel zur Z-JJiode liegenden Einstellregler und für diesen Zweck sich in der Gegenkopplung befindlichen Festwiderstand, der den gleichen V/ert wie das temperaturabhängige Netzwerk bei Raumtemperatur besitzt, der Strom der von der Konstantstromquelle geliefert wird, auf einen bestimmten vorgegebenen .»'ert eingestellt wird. Im Falle der Anordnung des temperaturabhängigen Netzwerkes in der Gegenkopplung eines den ivießeffekt beeinflussenden Verstärkers wird erfindungsgemäß dieses lietzwerk so geschaltet, daß der Übertragungsfaktor des Verstärkers nur eine Temperaturabhängigkeit besitzt, die durch das Netzwerk bestimmt wird.dependent negative feedback described transfer function is dependent only on one variable. For this purpose, in the case of the generation of the constant supply voltage for the radiation receiver by means of a constant current source according to the invention carried out such that the influence of other variables such as U ^ and U _{BE is} eliminated by a lying parallel to the Z-JJiode Einstellregler and for this The purpose of the negative feedback fixed resistor having the same value as the temperature-dependent network at room temperature is to set the current supplied from the constant current source to a certain predetermined value. In the case of the arrangement of the temperature-dependent network in the negative feedback of an ivießeffekt influencing amplifier according to the invention this lietzwerk switched so that the transmission factor of the amplifier has only a temperature dependence, which is determined by the network.

Ausfuhrung3beispielAusfuhrung3beispiel

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Auaführungsbeispiels mit Hilfe der Zeichnungen dargestellt. Es zeigt: Fig. 1: Eine Schaltungsanordnung des temperaturabhängigen NetzwerkesThe invention is illustrated below with reference to a Auaführungsbeispiels with the aid of the drawings. 1 shows a circuit arrangement of the temperature-dependent network

Fig. 2: Eine Schaltung einer Konstant3tromquelle, in der das temperaturabhängige Hetzwerk in der Gegenkopplung angeordnet ist.Fig. 2: A circuit of a Konstant3tromquelle, in which the temperature-dependent Hetzwerk is arranged in the negative feedback.

Fig. 3: Eine Schaltung, in der das temperaturabhängige Netzwerk in der Gegenkopplung eines nichtinvertierenden Verstärkers angeordnet ist.Fig. 3: A circuit in which the temperature-dependent network is arranged in the negative feedback of a non-inverting amplifier.

Gemäß Fig. 1 besteht das temperaturabhängige Netzwerk aus einem temperaturabhängigen Widerstand R,- der durch die Parallelschaltung eines Einstellreglers R. in seiner Steil-According to FIG. 1, the temperature-dependent network consists of a temperature-dependent resistor R, which is provided by the parallel connection of a setting regulator R. in its steepness.

Jtieit sowie in seiner Linearität beeinflußbar ist, wobei in Keine mit dieser Parallelschaltung der Eins teilregier R, und der Festwiderstand Ro liegen, mit denen nach erfolgter Einstellung von Яд der aus den Widerständen Hg» *Ц, ^д> ^5 bestehende Zweig bei Raumtemperatur auf einen VYiderstandswert abgeglichen wird, der dem V/ert von Widerstand R- entspricht. Der Einstellregler R* wird bei in Stellung 1/7 befindlichem Schalter S entsprechend einem Nomogramm so eingestellt, daß der in Stellung 3 der Brücke Br ermittelte Temperaturfehler des Infrarot-Uasanalysators für die Betriebsart "Messen" genau kompensiert wird. Bei Stellung 2/8 des Schalters S kann der in Stellung 3 der Brücke Br ermittelte Temperaturfehler des Infrarot-Gasanalysators für die Betriebsart "Kontrolle" kompensiert werden, indem der sich in dem Widerstandszweig K₁-, R^₁ > Ry» R3 befindliche Einstellregler Kg entsprechend dem gleichen Uomogramm eingestellt wird.Jtieit and in its linearity can be influenced, which are in None with this parallel connection of the one Teilregier R, and the fixed resistance Ro, with which after the setting of ЯD of the resistors Hg »* Ц, ^ д> ^ 5 existing branch at room temperature is adjusted to a resistance value corresponding to the value of resistor R-. The setting controller R * is set in position 1/7 located switch S according to a nomogram so that the detected in position 3 of the bridge Br temperature error of the infrared Uasanalysators for the mode "measuring" is exactly compensated. At position 2/8 of the switch S, the temperature error of the infrared gas analyzer for the operating mode "control" determined in position 3 of the bridge Br can be compensated for by the adjusting regulator located in the resistance branch K ₁ -, R ₁ > r ₃ > R ₃ Kg is set according to the same Uomogram.

Gemäß ü'ig. 2 wird dieses temperaturabhängige Netzwerk K^₇ in der Gegenkopplung einer Konstantstromquelle betrieben, die sich dadurch auszeichnet, daß die Ausgangsspannung U₀ According to ü'ig. 2, this temperature-dependent network K ^ _{7 is operated} in the negative feedback of a constant current source, which is characterized in that the output voltage U ₀

nur eine Funktion der Temperatur qji ist. Dazu wird die Eingangsspannung U die durch einen spannungsabhängigen, widerstand R..Q eines Spannungsteilers Rq, R-, q vorstabilisiert und mit Hilfe der beiden Z-Dioden D^, Dp» die über die Vorwiderstände R-j-j» K-j 2 S^esP^eis"b> sowie durch die Diode D., temperaturkompensiert wird, als Bezug3potential zur Steuerung des Transistors T der Konstantstromquelle verwendet wird« Mit dem uinstellregler ü^~ wird der Transistor T einmalig so eingestellt, daß bei Stellung 3 der Brücke i3r gemäß Fig. 1 ein solcher Strom durch den Widerstand R^, fließt, daß über ihm die festgelegte Ausgangsspannung U abfällt. In dieser Stellung der Brücke Br wird auch der Temperaturfehler für die beiden Betriebsarten "!Jessen" und "Kontrolle" aufgenommen, während die Stellung 4 der Brücke Br die Kompensation der temperaturbedingten fehler für diese beidenonly a function of temperature is qji . For this purpose, the input voltage U is pre-stabilized by a voltage-dependent, resistor R..Q a voltage divider Rq, R-, q and with the help of the two Zener diodes D ^, Dp »via the series resistors Rjj» Kj 2 S ^es P ^e is is compensated for temperature as reference 3potential to the control of the transistor T of the constant current source. With the uinstellregler ü ^ ~ the transistor T is set once so that at position 3 of the bridge i3r as shown in FIG such a current flows through the resistor R 1 , that above it the predetermined output voltage U drops in. In this position of the bridge Br, the temperature error for the two operating modes "Jessen" and "control" is recorded, while the position 4 of the bridge Br compensation of temperature-related errors for these two

Betriebsarten, sowie den temperaturkompensierten Betrieb in diesen Betriebsarten gestattet.Operating modes, as well as the temperature-compensated operation in these modes allowed.

üemäß .Fig. 3 wird dieses temperaturabnängige Netzwerk ti-fr in der Gegenkopplung eines nichtinvertierenden Verstärkers V betrieben, wobei der widerstand R^c einen vernachlässigbar kleinen Temperatur gang besitzt, so daß das Temperaturverhalten dieser Anordnung nur vom Temperatürgang des Netzwerkes !^bestimmt wird. Die gemäß Fig. 3 beschriebene Schaltungsanordnung ermöglicht die Kompensation negativer Temperaturgänge, hat also selbst einen positiven Temperaturgang. Durch Austauschen des Netzwerkes ϋη^ι mit dem Widerstand а*с ist allerdings auch die Kompensation positiver Temperaturgänge möglich.according to .Fig. 3, this temperature-sensitive network ti-fr is operated in the negative feedback of a noninverting amplifier V, wherein the resistor R ^ c has a negligible temperature transition, so that the temperature behavior of this arrangement is determined only by the temperature of the network! The circuit arrangement described in accordance with FIG. 3 makes it possible to compensate for negative temperature fluctuations, and therefore has a positive temperature response itself. By exchanging the network ϋη ^ ι with the resistor a * с but also the compensation of positive temperature responses is possible.

Claims

invention claim

1 · Circuit arrangement for temperature compensation of non-dispersive infrared gas analyzers by means of a temperature-dependent network, characterized in that a temperature-dependent resistor (R ₁ -) optionally via the wiper (6) of a switch (S) with the terminals (7 »8) parallel to an adjustment (R,) or (Rq), wherein the adjustment (R,) in series with a fixed resistor (Rp) and an adjustment (R ^) and the .einstellregier (Rq) in Heihe with a pest resistance (Rg) and an adjusting controller (R ^), the resistors (Rp) and (R /) are connected to the terminals (1) and (2) of the switch (S) and the terminal (3) of a bridge (Br) with a resistor (R,) and the terminal (4) of the bridge (Br) is connected to the wiper (5) of the switch (S).

2 · Circuit arrangement according to point 1, g ekennzeichnet by,. that the temperature-dependent network (R / jib) is in the negative feedback of an ion current source which is constructed such that the base of a transistor (T), in whose emitter branch the network (R / ffl) and in whose collector branch the resistance ( R -] /) is connected to the wiper of the adjusting controller (Rj 3) which is parallel to the diodes (D ₂ ; D-) arranged in series with the resistor (R-] 2 ^ and wherein the Branch (D ₂ ; D ~; RJ ₂ ) is connected in parallel with the diode (D ^), which is in series with the resistor (RJ ₁ ) and the components (D ^ R -) parallel to the resistor (R ^ q) of the voltage divider (Rq; R-jq) are arranged.

Circuit arrangement according to item 1, characterized in that the temperature-dependent network (R ^ T ¹ ) is arranged in the negative feedback of an amplifier (V) in such a way that the inverting input of the amplifier (V) is connected to both the network (K ^) lying on the ground. , and to the resistor (ft-jc) fed back to the output of the amplifier (V).

Circuit arrangement according to item 1, characterized in that the temperature-dependent network (H ^) is arranged in the negative feedback of the amplifier (V), that the inverting input of the amplifier (V) through the resistor (^ 5) is ^at Uasse and the inverting Input of the amplifier (V) via the temperature-dependent network (R ip ) to the output of the amplifier (V) is connected.

For this purpose / j page drawing