DE1278120B - Messumformer zur annaehernd kraftlosen Umwandlung eines Weges in einen eingepraegten Gleichstrom - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES 4ί07ϊ^ PATENTAMT Int. Cl:

GOId

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche Kl.: 42 d-1/12

Nummer: 1278120

Aktenzeichen: P 12 78 120.3-52 (L 44485)

Anmeldetag: 28. März 1963

Auslegetag: 19. September 1968

Die Erfindung betrifft einen Meßumformer zur annähernd kraftlosen Umwandlung eines Weges in einen eingeprägten Gleichstrom unter Verwendung eines von einer stabilisierten Wechselspannung gespeisten induktiven Systems mit einem beweglichen Eisenkern und feststehenden Spulen sowie eines an diese angeschlossenen Gleichrichters, der eine dem Weg proportionale Gleichspannung liefert.

Derartige Meßumformer, die einen Weg in eine proportionale Gleichspannung umwandeln, sind be- ίο reits bekannt. Sie haben den Nachteil, das jeder an den Umformern angeschlossene gleichstromempfindliche Empfänger, z. B. ein Meß- oder Registrierinstrument, in Verbindung mit dem Umformer geeicht werden muß. Die Eichung ist außerdem abhängig von dem Leitungswiderstand und von Geräten, die im Bedarfsfall zusätzlich an den Umformer angeschlossen werden.

Zum Stand der Technik gehören ferner Kraftkompensationssysteme zur Umwandlung eines Weges in so einen eingeprägten Gleichstrom. Sie bestehen aus einer Feder, die den Weg in eine proportionale Kraft umwandelt, und einer Einrichtung, die diese Kraft mit der eines elektrodynamischen Systems vergleicht. Die Vergleichseinrichtung steuert mittels eines Abgriffs selbsttätig einen eingeprägten Strom durch das elektrodynamische System und den Empfänger.

Zur weitgehend kraftlosen Umwandlung eines Weges in einen eingeprägten Gleichstrom sind jedoch nach dem Prinzip der Kraftkompensation arbeitende Anordnungen naturgemäß nicht geeignet. Hinzu kommt der nicht unbeträchtliche Aufwand zur Herstellung der möglichst reibungs- und spielfrei funktionierenden mechanischen Teile.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Umformer zur annähernd kraftlosen Umwandlung eines Weges in eine elektrische Größe zu schaffen, der sich durch einen möglichst einfachen Aufbau bei weitgehendem Verzicht auf mechanisch bewegte Teile auszeichnet und der einen eingeprägten Gleichstrom am Ausgang erzeugt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mit dem Gleichrichter ein in an sich bekannter Weise stromgegengekoppelter Gleichspannungsverstärker elektrisch verbunden ist.

Zur möglichst zweckmäßigen Übertragung des eingeprägten Gleichstromes und der Versorgungsspannungen ist der Meßumformer derart auszugestalten, daß zwischen dem induktiven System sowie dem Verstärker einerseits und einem Empfänger sowie einer Wechselspannungsquelle andererseits ein gemeinsames Leitungspaar vorgesehen ist, in das zu dem Meßumformer zur annähernd kraftlosen
Umwandlung eines Weges in einen eingeprägten
Gleichstrom

Anmelder:

Licentia Patent-Verwaltungs-G. m. b. H.,

6000 Frankfurt, Theodor-Stern-Kai 1

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Ing. Hermann Ragnar Eggers,

5628 Heiligenhaus

induktiven System und dem Verstärker wenigstens ein Kondensator und eine Drosselspule eingeschaltet sind.

Die Stromversorgung kann für bestimmte Fälle dadurch wesentlich erleichtert werden, daß zwischen dem induktiven System sowie dem Verstärker und einer Gleichspannungsquelle sowie einem Empfänger eine Doppelleitung vorgesehen ist, an die mindestens eine Spule des induktiven Systems über einen Zerhacker angeschlossen ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung erläutert.

F ig. 1 zeigt einen Meßumformer mit einem induktiven System in Brückenschaltung, während gemäß

F i g. 2 und 3 das induktive System nach Art eines Differentialtransformators aufgebaut ist.

Weitere Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen bestehen darin, daß in F i g. 1 für Gleich- und Wechselstrom getrennte Leitungen vorgesehen sind, während gemäß F i g. 2 Gleichstrom und Wechselstrom über ein Leitungspaar gegeben werden. Beim dritten Ausführungsbeispiel (F i g. 3) wird die für den Differentialtransformator benötigte Wechselspannung mit Hilfe eines am Meßort eingebauten Zerhackers erzeugt.

Einander entsprechende Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

In F i g. 1 ist mit S das induktive System bezeichnet, dessen Eisenkern E eine von der Meßgröße abhängige Auslenkung erfährt. Das induktive System besitzt zwei Spulen W₂ und W₃, die zusammen mit den Widerständen R₁ und R₂ eine Brückenschaltung bilden. Zur Konstanthaltung der speisenden Wechselspannung U₁ dienen die gegeneinandergeschalteten

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Zenerdioden Z₁ und Z₂. Im Wechselspanmingskreis liegt ferner der Vorwiderstand R_s. Die Wechselspannung wird mit Hilfe der Klemmen 1 und 2 angeschlossen. Die an der Brückendiagonale anfallende, meßwertabhängige Wechselspannung U₂ wird mit Hilfe des Gleichrichtersystems in Graetzschaltung G gleichgerichtet und mit Hilfe des Kondensators C₁ geglättet. Die Spannung t/₃ wird der an dem Rückkopplungswiderstand R₄ anfallenden Spannung U₁ entgegengeschaltet. Die Differenzspannung steuert den Gleichstromverstärker V aus, der den eingeprägten meßwertproportionalen Gleichstrom i liefert. Im Ausgangskreis des Verstärkers liegt außer dem Rückkopplungswiderstand i?₄ der Strommesser A und die speisende Gleichspannungsquelle 3. Der Verstärker F wird von der Spannungsdifferenz so ausgesteuert, daß die am Verstärkereingang liegende Spannungsdifferenz U₃-U₁ praktisch Null ist.

In F ig. 2 besteht das induktive System S aus einem Differentialtransformator in der Primärwicklung W₁ und den Sekundärwicklungen W₂ und W₃. Die Speisewechselspannung wird über die Klemmen 1 und 2 eingespeist und umgeht das Meßinstrumente mit Hilfe des Kondensators C₃. In Reihe mit der Wechselspannung liegt die Gleichspannungsquelle 3, die über die Drossel D den Verstärker F speist. Der Wechselstrom fließt dagegen über den Kondensator C₂, die zur Spannungskonstanthaltung dienende Zenerdiode Z₁, Z₂ und den Widerstand R₅ sowie den Kondensator C₃. Vom Verstärkerausgangskreis wird der Wechselstrom mit Hilfe der Drossel D ferngehalten. In Fernmeßsystemen, in denen am Geberort keine Netzspannung zur Verfügung steht, ist die Schaltung gemäß Fig. 2 vorzuziehen, weil man infolge der Überlagerung von Gleich- und Wechselstrom mit einem Leitungspaar vom Anzeigeort zum Geberort auskommt.

Der Meßumformer nach F ig. 3 unterscheidet sich von dem nach F i g. 2 dadurch, daß zur Speisung der Primärwicklung W₁ des induktiven Systems ein mechanischer oder elektronischer Zerhacker K vorgesehen ist, dessen Energie dem Ausgangskreis des Verstärkers entnommen wird. An der in Reihe zu dem Rückkopplungswiderstand R_i} dem Anzeigeinstrument A und der Gleichspannungsquelle 3 liegenden Zenerdiode Z₃ fällt unabhängig von der Größe des Meßgleichstromes i eine konstante Spannung ab, die mit Hilfe des Zerhackers in eine Speisewechselspannung umgewandelt wird. Diese Schaltung ist somit netzunabhängig und kommt ohne Drosseln und Kondensatoren zur Trennung von Gleich- und Wechselstromkreisen aus.

Eine weitere Abwandlung des beschriebenen Meßumformers kann darin bestehen, daß man am Meßort auf das für den eingeprägten Gleichstrom i vorgesehene Leitungspaar eine Steuerfrequenz, beispielsweise die Netzfrequenz, gibt, die einen am Meßort eingebauten und von dem Gleichstrom i gespeisten Zerhacker, vorzugsweise einen Transistorzerhacker, im Takt dieser Frequenz steuert. Bei Verwendung eines zweistufigen Zerhackers genügt bereits eine Steuerwechselspannung von 10 bis 2OmV. Dieses Prinzip hat den Vorteil, daß man ohne großen Aufwand den Zerhacker mit genau konstanter Frequenz betreiben kann und daß man infolgse der fast leistungslosen Steuerung des Zerhackers praktisch keine oder nur sehr kleine Vorschaltdrosseln oder Trennkondensatoren benötigt. Der geringe im Gleichstromkreis noch verbleibende Wechselstromanteil stört die Messung nicht.

Allen beschriebenen Meßumformerschaltungen ist das Merkmal gemeinsam, daß der vorzugsweise mit Transistoren bestückte Gleichstromverstärker F einen eingeprägten Ausgangsgleichstrom i liefert, der ohne Beeinträchtigung der Meßgenauigkeit mehrere Anzeige- oder Registriergeräte beaufschlagen kann.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Meßumformer zur annähernd kraftlosen Umwandlung eines Weges in einen eingeprägten Gleichstrom unter Verwendung eines von einer stabilisierten Wechselspannung gespeisten induktiven Systems mit einem beweglichen Eisenkern und feststehenden Spulen sowie eines an diese angeschlossenen Gleichrichters, der eine dem Weg proportionale Gleichspannung liefert, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Gleichrichter (G) ein in an sich bekannter Weise stromgegengekoppelter Gleichspannungsverstärker (F) elektrisch verbunden ist.

2. Meßumformer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem induktiven Systme (S) sowie dem Verstärker (F) einerseits und einem Empfänger (A) sowie einer Wechselspannungsquelle (1, 2) andererseits ein gemeinsames Leitungspaar vorgesehen ist, in das zu dem induktiven System und dem Verstärker wenigstens ein Kondensator (C₂) und eine Drosselspule (D) eingeschaltet sind.

3. Meßumformer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem induktiven System (S) sowie dem Verstärker (F) und einer Gleichspannungsquelle (3) sowie einem Empfänger (A) eine Doppelleitung vorgesehen ist, an die mindestens eine SpUIe(PF₁) des induktiven Systems über einen Zerhacker (K) angeschlossen ist.

4. Meßumformer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in die Leitung zwischen den Verbindungspunkten mit dem Zerhacker (K) bzw. der Spule (W₁) eine Zenerdiode (Z₃) eingeschleift ist.

5. Meßumformer nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung an den Steuerteil des Zerhackers angeschlossen ist und mit einer Taktfrequenz beaufschlagt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 2 459 210, 2499 665.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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