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Schaltungsanordnung zur Regelung einer physikalischen Größe Die Erfindung
betrifft eine Schaltungsanordnung zur Regelung einer physikalischen Größe mit einem
durchflußgesteuerten, spannungssteuernden Transduktor, in dessen Steuerkreis ein
Transistor in Emitter-Basis-Schaltung eingefügt ist, dessen Steuerkreis im Nullzweig
einer Meßbrückenschaltung liegt, in.deren einem Zweig ein von der physikalischen
Größe beeinflußter Istwiderstand und ein voreinstellbarer Sollwiderstand liegt,
unter Verwendung einer vereinigten Brücken- und Gegentaktgleichrichterschalttuig.
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Bei bekannten Regelschaltungen werden Meßbrücken und Nullverstärker
bzw. Kompensationsschaltungen verwendet. I-Eerbei benötigt man außer einem hohen
Aufwand an Schaltungselementen noch zusätzlich zur Brückenspeisung eine Speisung
für den Verstärker bzw. die Kompensationsschaltung. Darin sind gewisse Fehlerquellen
eingeschlossen.
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Weiterhin ist es zur Bildung einer genauen Regelabweichung bekannt,
den Indikator für die Regelabweichung in den NuRzweig einer Meßbrückenschaltung
zu legen, in deren einem Brückenzweig ein den Istwert verkörpernder und ein den
Sollwert verkörpernder Widerstand und in deren anderem Brükkenzweig zwei fest eingestellte
Widerstände liegen.
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Schließlich ist es bekannt, einen Brückengleichrichter mit einem Gegentaktgleichrichter
zu vereinigen und mit Hilfe dieser vereinigten Gleichrichterschaltung aus einer
einzigen Spannung zwei Spannungen, die zueinander im Verhältnis eins zu zwei stehen,
zu gewinnen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte, weniger
aufwendige und mit weniger Fehlerquellen behaftete Schaltungsanordnung zu schaffen.
Dies wird dadurch erreicht, daß bei Speisung der Meßbrückenschaltung durch die Brückengleichrichterschaltung
und des Transduktorsteuerkreises durch die Gegentaktgleichrichterschaltung die vereinigte
Brücken- und Gegentaktgleichrichterschaltung gleichzeitig den anderen Zweig der
Meßbrücke bildet und die Basis des Transistors zwischen Ist- und Sollwiderstand,
sowie der Emitter des Transistors an die Transformatormittelanzapfung des Gegentaktgleichrichters
angeschlossen ist. Auf diese Weise'entfallen die fest eingestellten Widerstände
in einem Brückenzweig bei den bekannten Anordnungen und der durch diese fließende
Querstrom, was wiederum eine schwächere Dimensionierung der Gleichrichterschaltung
ermöglicht. Auch tritt durch die festeingestellten Widerstände sonst bewirkte Gegenkopplung
nicht auf. Die Transistorstromverstärkung wird voll genutzt und damit die Meßbrückenempfindlichkeit
verbessert. Weiterhin stellt sich die Brückenspannung automatisch auf ein Optimum
ein, bei welchem die Einschaltung einer für eine hohe Empfindlichkeit erforderlichen
hohen Spannung bei Vermeidung unzulässiger Spannungswerte gewährleistet ist.
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Im folgenden ist die Erfindung an Hand eines in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispieles erläutert.
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Bei der in F i g. 1 schematisch unter Vernachlässigung aller
nicht zum Verständnis der Erfindung erforderlichen Einzelheiten dargestellten Regelschaltung
wird die #einzuregeInde physikalische Größe verkörpert durch den Lastwiderstand
1. Dieser Widerstand kann z. B. im Falle einer Beleuchtungsstärkenregelung
eine Glühlampe, im Falle einer Temperaturregelung ein Heizwiderstand, bei einer
Drehzahlregelung ein Motor sein.
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Die Speisung des Lastwiderstandes 1 erfolgt durch eine Wechselspannungsquelle
2. In den Speisekreis ist ein durchflußgesteuerter, spannungssteuernder Transduktor
3 eingefügt. Der Stromkreis für die Doppelhalbwellenspeisung für die Steuerung
des Transduktors 3 verläuft von der Sekundärwicklung des Transformators 4
über den Gegentaktgleichrichter 5, den Steuerkreis des Transduktors
3, den Kollektor und den Emitter des Transistors 6 zur Mittelanzapfung
der Sekundärwicklung des Transformators 4.
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Für die Steuerung des Transformators 6 wirkt der Gleichrichter
5 als Brückengleichrichter. Bei dem im Ausführungsbeispiel verwendeten pnp-Transistor
verläuft der Steuerkreis des Transistors 6 vom Minuspol des Brückengleichrichters
5 über den von der physikalischen Größe, die durch den Pfeil P synibolisiert
ist, beeinflußten Istwiderstand 7, die Basis
und den Emitter
des Transistors 6 ebenfalls zur Mittelanzapfung der Sekundärwicklung des
Transformators 4.
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Zwischen dem Pluspol des Brückengleichrichters 5
und der Basis
des Transistors 6 ist ein Sollwiderstand 8 eingefügt. Dieser bildet
zusammen mit dem Istwiderstand 7 einen Spannungsteiler.
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Die RegelabweichÜng wird bestimmt durch den betragsmäßigen Unterschied
der Widerstände 7
und 8, wobei man mit Hilfe einer Voreinstellung des
Widerstandes 8 den Sollwert der physikalischen Größe einstellen kann. Bei
geringfügigen Abweichungen des Widerstandswertes des Istwiderstandes 7
vom
Widerständswert des Sollwiderstandes 8 erfolgt eine Beeinflussung des Stromlaufes
des Steuerstromkreises des Transistors -6 in entsprechendem Maß. Beispielsweise
verursachen schon Abweichungen in der Größenordnung von einem Prozent eine volle
Ausregelung.
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Da beide Steuerkreise, sowohl der des Transduktors 3 als auch
der des Transistors 6, eine gemeinsame Doppelhalbwellenspeisung besitzen,
arbeiten sie immer phasengleich, so daß zusätzliche Mittel zur Einstellung
der Phase überflüssig sind.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Istwiderstand
7 hochohmig, wenn die physikalische Größe nicht auf ihn einwirkt. Damit ist
der Transistor 6 über den Sollwiderstand 8 gesperrt. Es fließt kein
Steuerstrom. Somit läßt der Transduktor 3 den vollen Strom zum Lastwiderstand
1 durch. Mit Zunehmen der physikalischen Größe nimmt der Widerstandsweyt
des Istwiderstandes 7 ab, .
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Bei dem in F i g. 2 dar gestellten Diagramm bezeichnet-
U, die Spannung am Brückengleichrichter, U2 die Spannung am Gegentaktgleichrichter,
fl den Steuerstrom des Transistors 6, f. den Steuerstrom des Transduktors
3, U', bezeichnet den Spannungsabfall am Istwiderstand 7. Wenn der
Istwiderstand 7
gleich dem Sollwiderstand 8 ist, ist der Spannungsabfall
am Widerstand 7 gleich der Spannung U, am Gegentaktgleichrichter.
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Die obere Grenze des Regelbereiches der erfindungsgemäßen Anordnung
wird durch die Spannung des Gegentaktgleichrichters bestimmt. Die untere Grenze
liegt bei einer nur um weniges geringeren Spannung. Diese Spannung stellt sich nach
dem Spannungsteilerverhältnis ein, wenn der Widerstand 7
etwas kleiner als
der Widerstand 8 ist. In dem so definierten engen Regelbereich wandert der
Regelung entsprechend der Arbeitspunkt A auf der Stromkurve J2. Analoges
gilt für den nicht dargestellten Arbeitspunkt auf der Kurve Jl. Die Stromkurve J:,
unterscheidet sich von der Stromkurvef, durch den Verstärkungsfaktor des Transistors
6.
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Selbstverständlich ist es ün Rahmen der vorliegenden Erfindung möglich,
zwecks Erhöhung der Regelgenauigkeit an Stelle des Transistors 6 eine Transistor-Kaskaden-Schaltung
anzuwenden.
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Man kann mit Hilfe der erfindungsgemäßen Regelschaltung unter Ausnutzung
sämtlicher angegebener Vorteile jegliche physikalische Größe, beispielsweise Temperatur,
Feuchtigkeit, Druck, elektrische Spannung u. dgl., einregeln.