DE1282321B

DE1282321B - Measuring bridge for temperature determination using a resistance thermometer

Info

Publication number: DE1282321B
Application number: DEE29272A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Johann Schwarzer
Original assignee: Andritz Hydro GmbH Austria
Current assignee: Andritz Hydro GmbH Austria
Priority date: 1964-05-13
Filing date: 1965-05-11
Publication date: 1968-11-07

Description

Meßbrücke zur Temperaturbestimmung mittels eines Widerstandsthermometers Bei Temperaturmessungen mit Widerstandsthermometern wird die gesetzmäßige Anderung des ohmschen Widerstandes von Metallen mit der Temperatur ausgenutzt. Die Abhängigkeit des Widerstandes des Widerstandsthermometers wird experimentell bestimmt. Bei der praktischen Temperaturmessung wird der Widerstandswert des Thermometers gemessen und auf Grund des experimentell bestimmten Zusammenhanges von Widerstand und Temperatur auf die Temperatur an der Meßstelle geschlossen.Measuring bridge for determining the temperature using a resistance thermometer For temperature measurements with resistance thermometers, the lawful change is of the ohmic resistance of metals with temperature. The dependence the resistance of the resistance thermometer is determined experimentally. In the In practical temperature measurement, the resistance value of the thermometer is measured and on the basis of the experimentally determined relationship between resistance and temperature closed on the temperature at the measuring point.

Hierzu verwendet man algebraische Gleichungen oder Diagramme (Tabellen).This is done using algebraic equations or diagrams (tables).

Die Erfindung befaßt sich mit der Aufgabe, durch eine in die Widerstandsmeßbrücke eingebaute oder angeschlossene, den Temperaturgang des Widerstandes des Thermometers nachbildende Schaltung zu bewirken, daß bei Brückenabgleich, der durch einen Nullindikator angezeigt werden kann, durch die Einstellanzeige der Temperaturwert direkt angezeigt wird. The invention is concerned with the object by means of an in the resistance measuring bridge built-in or connected, the temperature curve of the resistance of the thermometer simulating circuit to cause that with bridge adjustment, which is indicated by a zero indicator can be displayed, the temperature value is displayed directly through the setting display will.

Die F i g. 1 der Zeichnung zeigt grundsätzlich eine Meßbrücke mit einer Nachbildung des Temperaturganges des Widerstandes R, des Thermometers, während F i g. 2 eine erfindungsgemäße Nachbild ungsschalt ung, angeschlossen an eine Meßbrücke, zeigt. Der Nullindikator ist mit G, die Spannungsquelle mit U und die festen Brückenwiderstände mit R, und R2 bezeichnet. The F i g. 1 of the drawing basically shows a measuring bridge a simulation of the temperature curve of the resistor R, the thermometer, while F i g. 2 a replica circuit according to the invention, connected to a measuring bridge, shows. The zero indicator is with G, the voltage source with U and the fixed bridge resistances denoted by R, and R2.

Die elektrische Nachbildung soll es ermöglichen, daß zwischen Bedienungseinrichtung und dem durch diese zu verstellenden Schaltelement der Meßbrücke an Stelle von Kurvensteuerungen od. dgl. nur proportionale mechanische Ubersetzungen verwendet werden. The electrical simulation should make it possible that between operating device and the switching element of the measuring bridge to be adjusted by this instead of curve controls od. The like. Only proportional mechanical translations are used.

Es ist nun schon bekannt. bei einem elektrischen Temperaturregler mit Platin-Widerstands-Thermometer in Brücken- oder Halbbrückenschaltung mit einem einstellbaren, zum Einstellen der Solltemperast uhr dienenden Vergleichswiderstand die Charakteristik des linear einstellbaren Yergleichswiderstandes durch Parallelschaltung mindestens eines Festwiderstandes an die Charakteristik des Platin-Widerstands-Thermometers anzupassen. Diese Nachbildung mittels eines festen Parallel widerstandes stellt jedoch nur eine Näherungslösung dar. It is already known. with an electric temperature controller with platinum resistance thermometer in bridge or half-bridge circuit with a adjustable reference resistor used to set the target temperature the characteristic of the linearly adjustable balancing resistance through parallel connection at least one fixed resistor to the characteristics of the platinum resistance thermometer adapt. This replica is made by means of a fixed parallel resistor but only an approximate solution.

Die Erfindung ermöglicht mittels einer linear einstellbaren Nachbildungsschaltung eine vollkommen exakte Anpassung an Meßwiderstände, deren Temperaturabhängigkeit durch eine Gleichung von der Form: R, = R0(1 + lt - AtBt2) (R, Widerstandswert bei der Temperatur t "C, Ro Widerstandswert bei 00C, t Temperatur in "C, A bzw. B Materialkonstanten > 0) gegeben ist. Eine derartige Temperatur-Widerstands-Kennlinie haben Widerstände aus Platin für den Bereich 0 bis + 630,5" C (festgelegt durch die 9. Generalkonferenz für Maß und Gewicht im Jahre 1948). The invention makes possible by means of a linearly adjustable simulation circuit a completely exact adaptation to measuring resistors, their temperature dependence by an equation of the form: R, = R0 (1 + lt - AtBt2) (R, resistance value at the temperature t "C, Ro resistance value at 00C, t temperature in" C, A or B material constants > 0) is given. Resistors have such a temperature-resistance characteristic made of platinum for the range 0 to + 630.5 "C (determined by the 9th General Conference for measure and weight in 1948).

Gegenstand der Erfindung ist eine abgleichbare Meßschaltung (Meßbrücke) zur Temperaturbestimmung mittels eines Widerstandsthermometers (z. B. The subject of the invention is an adjustable measuring circuit (measuring bridge) for determining the temperature using a resistance thermometer (e.g.

Platinthermometers) und einer dessen Temperatur-Widerstands-Chrakteristik nachbildenden Schaltung, mit der Besonderheit, daß diese Schaltung zwei unter Aufrechthaltung ihres Summenwertes gegenläufig veränderbare parallelgeschaltete Widerstandszweige mit linearer Einstellung aufweist. Dabei kann der eine veränderbare Widerstand durch den Widerstand zwischen dem Abgriff und der einen Endklemme eines linearen Potentiometers Rp (Fig.2) gebildet sein und die Unveränderlichkeit der Summe aus diesem Widerstand und dem anderen veränderbaren Widerstand dadurch erzielt sein, daß letzterer den Teil des Potentiometers umfaßt, der zwischen dem Abgriff und der anderen Endklemme liegt. Natürlich ist es prinzipiell möglich, mit einem Potentiometer allein das Auslangen zu finden, von dem gegebenenfalls nur ein Teilbereich für den Abgriff verwendet wird, doch kann man selbstverständlich nicht verwendete Bereiche auch durch gesonderte Festwiderstände ersetzen. In Fig 2 ist R, ein solcher Festwiderstand. Zur. Einstellung des Anfangswertes kann, wie ebenfalls Fig 2 zeigt, ein (zweiter) solcher Festwiderstand Re in Reihe mit der Parallelschaltung der beiden gegenläufig zu verändernden Widerstände liegen.Platinum thermometer) and one of its temperature-resistance characteristics emulating circuit, with the peculiarity that this circuit two under upright Resistance branches that can be changed in opposite directions to their total value are connected in parallel with linear adjustment. Thereby the one changeable resistance can through the resistance between the tap and one end terminal of a linear potentiometer Rp (Fig.2) and the immutability of the sum of this resistance and the other variable resistance can be achieved in that the latter the Part of the potentiometer includes that between the tap and the other end terminal lies. Of course, in principle it is possible to do just that with a potentiometer To find sufficient sufficiency, of which possibly only a partial area for tapping is used, but of course unused areas can also be used through separate fixed resistors substitute. In Fig. 2, R i is one Fixed resistance. To the. Setting the initial value can, as also shown in Fig. 2, a (second) such fixed resistor Re in series with the parallel connection of the two opposing resistances to be changed lie.

Die Eignung der beschriebenen Schaltung für den angegebenen Zweck ergibt sich aus der folgenden Ableitung: Für die abgeglichene Wheatstone-Brücke gilt, wenn das Brückenverhältnis mit k = R2Rt und der Widerstand der Nachbildung mit W bezeichnet wird: Rt = k W für alle Werte des Potentiometer-Verstellweges (Verstellwinkels) a und der Temperatur t in den dafür vorgegebenen Bereichen. Es soll nun dabei gelten a = C t. Die Ubersetzung c des Antriebes zur Anamax zeige der Schleiferverstellung ist dabei durch c = tmax festgelegt. The suitability of the described circuit for the stated purpose results from the following derivation: For the balanced Wheatstone bridge applies if the bridge ratio with k = R2Rt and the resistance of the replica is denoted by W: Rt = k W for all values of the potentiometer adjustment path (adjustment angle) a and the temperature t in the ranges specified for this. It should now apply a = C t. The translation c of the drive to the Anamax show the slider adjustment is determined by c = tmax.

Der Widerstand W der Nachbildung errechnet sich aus der Schaltung in F i g. 2 wie folgt: Für Platinwiserstände gilt nun, wie gesagt, im Bereich 0 ... +630,5°C: Rt = R0 (1+At-Bt2) (A,B>0).The resistance W of the simulation is calculated from the circuit in FIG. 2 as follows: As already mentioned, the following applies to platinum resistance levels in the range 0 ... + 630.5 ° C: Rt = R0 (1 + At-Bt2) (A, B> 0).

Mit 5 = a/c erhält man bei Brückengleichgewicht: Der Potentiometerwiderstand R kann noch gewählt werden. Durch Koeffizientenvergleich erhält man: A amax R0 k = R0 # # = # # A # tmax, c Rp Rp R0 R0 Re = # = #, k A # tmax wobei A > B tmax vorauszusetzen ist.With 5 = a / c one obtains with bridge equilibrium: The potentiometer resistor R can still be selected. By comparing coefficients we get: A amax R0 k = R0 # # = # # A # tmax, c Rp Rp R0 R0 Re = # = #, k A # tmax where A> B tmax is to be assumed.

Die vorstehende Ableitung zeigt, daß die Erfindung es tatsächlich gestattet, die Temperatur z. B. an einem seine Umdrehungszahl bzw. den Verstellweg linear bzw. digital anzeigenden Einstellknopf eines linearen Potentiometers abzulesen bzw. es z. B. bei selbstabgleichenden Meßbrücken zu erreichen, daß der Drehwinkel des Stellmotors direkt proportional der Meßtemperatur ist. Die Exaktheit dieser Nachbildung beruht darauf, daß sich der obenstehende Ausdruck für den Widerstand W wegen der Konstanz der im Nenner stehenden Widerstandssumme Rp Rp a # + Ra + Rp - a#=Ra+Rp=konst. amax amax zu einer quadratischen Form vereinfacht, was bei der Anordnung nach dem Stand der Technik nicht zutrifft, weil hier nur einer der beiden parallelgeschalteten Widerstände verändert wird. The above deduction shows that the invention does indeed allows the temperature z. B. on one of its number of revolutions or the adjustment path linear or digitally indicating adjustment knob of a linear potentiometer or it z. B. to achieve with self-balancing measuring bridges that the angle of rotation of the servomotor is directly proportional to the measuring temperature. The accuracy of this Replication is based on the fact that the above expression for the resistance W because of the constancy of the resistance sum Rp Rp a # + Ra + Rp in the denominator - a # = Ra + Rp = const. amax amax simplified to a square shape, which is what the Arrangement according to the prior art does not apply because here only one of the two resistors connected in parallel is changed.

Claims

Claims: 1. Adjustable measuring circuit (measuring bridge) for temperature determination by means of a resistance thermometer (e.g. platinum thermometer) and one of its Circuit simulating temperature-resistance characteristics, thereby g e k e n nz e i c h n e t that this circuit two while maintaining their sum value (in FIG. 2: Ra + R p) oppositely variable resistance branches connected in parallel with linear adjustment.

2. Circuit according to claim 1, characterized in that the one changeable resistance stood by the resistance between the tap and the one End terminal of a linear potentiometer (Rp) is formed and that the immutability the sum of this resistance and the other variable resistance as a result is achieved that the latter, apart from an optionally provided series fixed resistor (Ra), which includes the part of the potentiometer which is between the tap and the other End clamp lies.

3. Circuit according to claim 1 or 2, characterized in that a fixed resistor (Re) in series with the parallel connection to set the initial value of the two resistances to be changed in opposite directions.

4. A circuit according to claim 1, 2 or 3, characterized in that it is motorized self-balancing in a manner known per se and that the angle of rotation of the servomotor is directly proportional to the measuring temperature.

Documents considered: German Auslegeschrift No. 1 115 066.