Schaltungsanordnung zur Linearisierung des Amplitudenverlaufs bei
Digital-Analog-Wandlern mit einem elektrischen Drehzahlmeßumformer Zur Erfassung
und Weiterverarbeitung von Meß-und Regelsignalen schnell veränderlicher Vorgänge
werden in verstärktem Maße elektronische Geräte verwendet, die irgendeine analoge
physikalische Größe in eine Frequenz oder Impulsfolge umwandeln, verstärken und
sie anschließend wieder in einen analogen Spannungs- oder Strombereich überführen.
Ziel derartiger Meßverfahren ist es, die systembedingte strenge Proportionalität
der Meßgebergröße zur Ausgangsgröße vorteilhaft auszunutzen, wie es z. B. bei der
Umformung von einer Drehzahl in eine proportionale Frequenz leicht der Fall ist.
Bei der Verstärkung kann man sich mehrerer Kippstufen bedienen und umgeht dadurch
den Weg der Gleichstromverstärkung. Bei der Rückwandlung der Impulse in einen analogen
Spannungswert treten jedoch Abweichungen auf, die vor allem an der oberen Grenze
des Meßbereiches nicht mehr vernachlässigbar sind. So beträgt bei einer bekannten
Anordnung eines elektronischen Drehzahlmessers der Meßfehler etwa 8°/o in einem
Meßbereich von der medrigsten zur höchsten Drehzahl von 1: 10. Man ist daher gezwungen,
den Meßbereich der bekannten Anordnung auf 1: 3 einzuschränken, um den Fehler in
erträglichen Grenzen zu halten. Um jedoch bei der bekannten Anordnung einen großen
Frequenz-oder Drehzahlbereich überstreichen zu können, wird auf die Möglichkeit
der Frequenztransformation zurückgegriffen. Hierzu wird jedoch ein erheblicher Aufwand
an Schaltmitteln, z. B. Relais und Frequenzwandler, erforderlich. Außerdem besteht
diese Möglichkeit nur bei der Drehzahlmessung. Will man z. B. an Hauptantrieben
von Arbeitsmaschinen einen durchgehenden Drehzahlbereich im Verhältnis von mindestens
1: 30 überstreichen, wobei der Fehler unter 1 o bleiben soll, so ist die bekannte
Schaltung für diesen Zweck nicht verwendbar. Aufgabe der Erfindung ist es, die im
Hinblick auf eine Drehzahlregelung bestehenden Mängel der bekannten Anordnung eines
elektronischen Drehzahlmessers zu vermeiden, einen extrem großen Meßbereich im Verhältnis
1 : 300 zu erreichen und ohne Umschaltung die bereits erwähnten Linearitätsabweichungen
zu beseitigen.Circuit arrangement for linearizing the amplitude curve
Digital-to-analog converters with an electrical speed transducer for acquisition
and further processing of measurement and control signals for rapidly changing processes
Electronic devices that are any analog
convert physical quantity into a frequency or pulse train, amplify and
then convert them back into an analog voltage or current range.
The aim of such measuring methods is to maintain the strict proportionality inherent in the system
to take advantage of the transducer variable for the output variable, as it is, for. B. at the
Conversion from a speed to a proportional frequency is easily the case.
When amplifying, you can use several flip-flops and thereby avoid them
the way of direct current amplification. When converting the impulses back into an analog one
However, deviations occur in the voltage value, mainly at the upper limit
of the measuring range can no longer be neglected. So is with a well-known
Arrangement of an electronic tachometer of the measurement error about 8% in one
Measuring range from the lowest to the highest speed of 1:10. One is therefore forced to
to restrict the measuring range of the known arrangement to 1: 3 in order to reduce the error in
to keep tolerable limits. However, in the known arrangement to a large
Being able to sweep the frequency or speed range is dependent on the possibility
the frequency transformation is used. However, this is a considerable effort
on switching means, e.g. B. Relays and frequency converters are required. In addition, there is
this option only for speed measurement. Do you want to z. B. on main drives
of working machines have a continuous speed range in the ratio of at least
1: 30 overstroke, whereby the error should remain below 1 o, so is the known
Circuit cannot be used for this purpose. The object of the invention is that in
With regard to a speed control existing shortcomings of the known arrangement of a
electronic tachometer to avoid an extremely large measuring range in proportion
1: 300 and without switching the linearity deviations already mentioned
to eliminate.
Erfindungsgemäß wird dieses dadurch gewährleistet, daß der Ausgang
einer Kathodenverstärkerstufe auf das Gitter einer zweiten Kathodenverstärkerstufe
geschaltet und in deren Zweig in Reihe geschaltete Stabilisatoren und ein Spannungsteiler
vorgesehen sind, wobei über einen Punkt des Spannungsteilers an die Kathoden eines
an sich bekannten monostabilen Multivibrators eine Korrekturspannung gelegt wird. According to the invention this is ensured by the fact that the output
a cathode amplifier stage on the grid of a second cathode amplifier stage
connected and in their branch series-connected stabilizers and a voltage divider
are provided, with a point of the voltage divider to the cathodes of a
a correction voltage is applied to monostable multivibrators known per se.
In der Zeichnung wird an Hand eines Ausführungsbeispiels ein Drehzahlmeßumformer
mit extrem großen Meßbereich gezeigt. An den Eingang E der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung
wird der Drehzahlmeßwert in Form einer kleinen Wechselspannung UE mit der streng
drehzahlproportionalen Frequenz f angelegt. Dabei ist es belanglos, ob zur elektrischen
Drehzahlmeßwertumformung ein Geber mit induktiver, kapazitiver, kontaktbehafteter
oder fotoelektrischer Abtastung verwendet wird. Die Spannungsimpulse von beliebiger
Kurvenform aus einer der oben angeführten Einrichtungen werden in einer Impulsformerstufe
1 (Schmitt-Trigger) in Rechteckimpulse verwandelt und gelangen differenziert auf
einen monostabilen Multivibrator2. Ein Glättungsfilter 3 ist so dimensioniert, daß
es die Spannungsimpulse konstanter Breite zu einer welligkeitsfreien Gleichspannung
integriert, die eine Kathodenverstärkerstufe 4 beaufschlagt, an deren Ausgang A
die lineare Ausgangsspannung UA abgenommen werden kann. In the drawing, a speed measuring transducer is shown on the basis of an exemplary embodiment
shown with extremely large measuring range. At the input E of the circuit arrangement according to the invention
the measured speed value is in the form of a small alternating voltage UE with the strict
speed proportional frequency f applied. It is irrelevant whether to electric
Speed measurement conversion a sensor with inductive, capacitive, contact-based
or photoelectric scanning is used. The voltage pulses from any
Waveforms from one of the above facilities are created in a pulse shaper stage
1 (Schmitt trigger) are transformed into square-wave pulses and appear differentiated
a monostable multivibrator 2. A smoothing filter 3 is dimensioned so that
it turns the voltage pulses of constant width into a ripple-free DC voltage
integrated, which acts on a cathode amplifier stage 4, at whose output A
the linear output voltage UA can be picked up.
Nach der Erfindung wird eine weitere Kathodenverstärkerstufe 5 dazu
verwendet, die Spannung UH am Punkt S des Spannungsteilers 8 so zu beeinflussen,
daß die Betriebsspannung U des Multivibrators 2 bei größer werdender Ausgangsspannung
UA erhöht wird. According to the invention, a further cathode amplifier stage 5 is added
used to influence the voltage UH at point S of the voltage divider 8 so
that the operating voltage U of the multivibrator 2 with increasing output voltage
UA is increased.
Zur Überbrückung des Gleichspannungspotentials der Kathode der Kathodenverstärkerstufe
5 zum Spannungsteiler 8 dienen die Stabilisatorröhren 6 und 7. Am Punkt S des Spannungsteilers
8 kann die Spannung Un so eingestellt werden, daß die schon bei einem Verhältnis
von 1: 3 beginnende Nichtlinearität der bekannten Anordnung beseitigt wird.For bridging the direct voltage potential of the cathode of the cathode amplifier stage
5 to the voltage divider 8 are the stabilizer tubes 6 and 7. At point S of the voltage divider
8 the voltage Un can be set so that the already at a ratio
of 1: 3 starting non-linearity of the known arrangement is eliminated.
Somit ergibt sich beim Anmeldungsgegenstand selbst über einen extrem
großen Meßbereich im Verhältnis 1: 300 nur ein Fehler von kleiner als 1 0/o vom
Endwert.Thus, in the subject matter of the application itself, there is an extreme
large measuring range in the ratio 1: 300 only an error of less than 1 0 / o of
Final value.