DE1804854C - Elektrische Meßvorrichtung - Google Patents

Description

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nie Erfindung betrifft eine elektrische Melkoriichlimg Für physikalische Größen mit mindestens einem (R'hcrclcmciitc enthaltenden, eingangsseitig mit einer Sp;niiiiingsi|iielle verbundenen, vorzugsweise in Brücke geschalteten MeUkreis, mindestens einem an der Spunnungsquelle liegenden Bezugswerlkreis aus passiven elektrischen Bauelementen und einem an die Ausgänge von Meßkreis und He/ugsuertkreis anm_ halt bare η Meßinstrument.

Hei solchen Meßvorrichtungen hai man bisher vor allem im Hinblick auf Eichung und Abgleich den He/ugsuertkreis und den MeUwertkreis nicht fest miteinander verbunden. Auf diese Weise können sich Meßfehler dadurch ergeben, daß die Entfernung /wischen Eichwiderstand und Meßwertgeber veränderbar ist. weil der Meßwert von dem Spannungsfall in den Leitungen beeinflußt wird. Außerdem muß das Meßinstrument auch dann umgeeicht werden, wenn (ieber gleicher Kießbereiche untereinander ausgetauscht werden.

Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Schaltungsanordnung, die die vorerwähnten Nachteile nicht aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgcmäU dadurch gelöst, daß eine elektrische Meßvonichtung der einleitend genannten Art folgende Merkmale in sich \ereinigt:

a) alle Meß- und Bezugswertkreise sind jeweils unlösbar miteinaiivier verbunden;

b) die einander entsprechenden Bengswertkreise und Meßwertkreise gleich großer Meßbereiche sind zur Eichung bezüglich der unte ;n und oberen Bezugswerte einstellbar und abgleichbar.

Wegen der festen Verbindung zwischen Meßwertgeber und Bezugswertgeber sind die Leitungslängen zwischen Geber und Bezugswertkreis immer gleich groß. Der Spannungsfall in den Leitungen kann daher keine Meßfehler verursachen. Verwechslungen, die sich beim Zusammenschalten nicht fest verbundener Meßwert- und Bezugswertkreise ergeben können, sind ausgeschlossen. Außerdem lassen sich gleiche Temperatiirbcdingungen für Übertrager und Bezugswertkreise einhalten.

Vorzugsweise sind bei einer Meßvorrichtung mit einer Mehrzahl von Meßwertkreisen und Bezugswertkreiscn die einzelnen Paare von Meß- und Bezugswertkreiscn über getrennte Umschalter mit getrennten Anpassungskreisen verbunden, welche die einzelnen Signal werte auf vergleichbare Signalpegel bringen und über einen weiteren Umschalter wahlweise mit dem Meßinstrument verbindbar sind.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, in denen eine bevorzugte Ausführungsfnrm der Erfindung beispielsweise veranschaulicht ist, erläutert. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild einer crlindungsgemäUcn Schaltung,

F i g. 2 ein Diagramm, das das Brückcnausgangssignal als Funktion des Meßwertes sowie die Toleranzgrenzen und Bezugswertpcgcl angibt, und

F i g. 3 ein Rechteckdiagramm der Kalibrierschaltung für die mit Bezugskreisen versehenen Meßwertgeber.

F i g. 1 zeigt einen elektrischen Meßwertgeber I, d. h. einen Übertrager für die Meßwerte physikalischer Größen, wie Druck, Dehnung. Bewegung oder Temperatur. Der Meßwertgeber I kann wahlweise resisiiv, kapazitiv oder induktiv arbeilen, Die in der Zeichnung dargestellte bevorzugte Ausführungsform zeigt einen resistiven Meßwertgeher in Drückenschaltung. Die Brücke hßsteht aus zwei Übertragerelenienten Zl und Zl und zwei Widerständen /3 und ZA. Die Widerstände Z3 und Z 4 sind, um günstige Ausgangssignale zu erhalten, so gewählt, daß die Brückenglek'mng

ZA Zl

Zi ZA

erfüllt wira. Die Speisespannung Uin wird der Brücke a:i den Anschlußklemmen 2 und 3 über zwei ReihenwUerstände RJ zugeführt. Das Aiisgangssignal Viii

der Brücke erscheint an den beiden Anschlubklemmeii 4 und 5. Die Brücke ist auf Nullpegel abgeglichen, d. h., die drei Widerstände Al, Λ2 und RZ sind so gewählt, daß bei nicht beaufschlagten Übertragerelementen ein Nullsignal am Ausgang erscheint.

ao Der Meßwertgeber 1 ist unlösbar mit einem Bezugswertkieiso verbunden, der aus passiven elektrischen Bauteilen besteht und mit der gleichen Spannung Uin gespeist wird wie der Geber 1. Der Bezugswertkreis 6 liefer! an zwei Ausgangsklemmen 7 und 8 den unteren

as Bezugswert Ure/ 1 ohs Meßwertsignals, der im allgemeinen gleich Null ist. Für die Einstellung dieses Wertes sorgt der Widerstand Λ4, welcher gleich der Ausgangsimpedanz des Gebers im Ruhezustand beim Nullabgleich ist. An den zwei Ausgangsklemmen 9

und 10 erscheint ein oberer Bezugswert Ure/2 für das Meßwerisignal. Diesen Wert legt ein Spannungsteiler mit dem Widerstand Λ5, der Parallelwiderstandskombination Λ6, Rl und dem Widerstand RS fest. Diese Widerstände sind so gewählt, daß die Formel

Ure/2 - Uin

Rp
Rtb,

erfüllt wird, wobei Rp der Parallelwiderstand von Λ6 und R'l entsprechend der Gleichung

*° R6R1

/?6 -\- Rl

und Rtot = RS f Rp f Λ 8 ist. Der Spannungsteiler wird bezüglich der Speisespannung mit den Widerständen RS und RH symmetriert. Um die Ausgangsimpedanz des oberen Bezugswertes bezüglich der Masse zu symmefrieren und mit der Ausgangsimpedanz des Gebers beim Bezugswertpegel vergleichbar zu machen, sind die beiden Widerstände Λ9 und /?10 eingefügt. Eine Feineinstellung des Bezugswertes Ure/2 erfolgt mit dem Widerstand Rl derart, daß Ure/2 dem Ausgangssignal des Meßwertgebers an einem bestimmten Punkt, beispielsweise am 50%-Punkt des Meßbereiches entspricht. Die Bezugswerlsignale Ure/l und Ure/2 werden intermittierend mit einer Schaltvorrichtung 11 in ein Registriergerät 12 eingegeben, an dem das Meßwertsignal zu beliebigem Zeitpunkten mit Hilfe der Bezugswertsignale ausgewertet werden kann.

Da der Meßwertgeber für zwei Punkte festgelegt ist, die bei allen Gebern mit gleichem Meßbereich gleich sind, können dia durch die vorliegende Erfindung von ihren individuellen Ausgangssignalen unabhängigen auf gleiche Auswertekonstante geeichten Geber unteres einander ausgetauscht werden.

Falls die in der erfindungsgemäßen Schaltung verwendeten Geber temperaturempfindlich sind, kann man in der eründungsgemäßcn Schaltung die gleiche

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Temperaturabhängigkeit wie im Geber dadurch erhalten, daß man kompensierende temperaturabhängige Uauelemente einfügt.

Ein weilerer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß lias Aiisgungssignal des Gebers nicht in Absolutwerten geeicht /u werden braucht, sondern nur in Relativ-Weilen

Um

Urefl— Ure/1

IO

Weitere Vorteile können dadurch er/ielt worden, daß man Gruppen von Meßwertgebern und He/ugswertkrei.sen automatisch und simultan kalibriert und daß man das Ergebnis unmittelbar aus dem Kaiibrierergehnis herleitet.

Γ i g. 2 /.eigt einen Programmgeber U für einen Kalibriergenerator 14, aus dem die mit Bezugwertkreisen 6 versehenen Geber 15, 16, 17 eine Erregung bestimmter Größe erhalten. Ein ebenfalls mit Bezugswertkrei-, versehener Normwertgeber 18 bestimmt genau die Größe der Erregung. Die Geber und Bezugswertkreise erhalten eine stabilisierte Speisespannung aus der Spannungsquelle 19. Mit den Schaltern 20, 21, 22 und 23 werden wechselweise Signale von den Gebern oder Bezugwertkreisen über zugeordnete 2$ Anpassungskreise 24, 25, 26 und 27 einem Umschalter 28 zugeführt, welcher die Signale intermittierend in ein Digitalvoltmeter 29 einleitet. Das Ausgangssignal des Normwertgebers 18 gelangt auch in ein; Programinschaltung mit einem Komparator 30, weleher ständig bestimmte Pegelgrößen, beispielsweise 10, 20, 30°/₀ usw. des gesamten Aussteuerbereiches des Normwertgebers angibt. Vom Anzeigegerät 29 kann das Signal zu beliebigen Zeitpunkten einem Schreiber 31 zugeführt werden, der die Gebersignaie druckt und Momentaninformationen bezüglich der Toleranzen der entsprechenden Geber liefert.

Die Kalibrierung von mehreren Meßwertgebern in der Anordnung gemäß F i g. 3 geschieht ivie folgt:

Mit den Schaltern 20, 21, 22 und 23 werden die oberen Bezugswerte (50%) den zugehörigen Anpassungskreisen 24, 25,26 und 27 zugeführt. Der Umschalter 28 leitet die Bezugssignale dem Digitalvoltmeter 29 zn. Die Bczugssignale der einzelnen Geber werden mit Hilfe der zugehörigen Anpassungskreise auf 500 binheiten des Digitalvoltmeters eingeregelt. Nun werden die Schalter 20, 21, 22 und 23 auf Signalcmpfang aus dem Geb^r umgeschaltet. Der Programmgeber 13 steuert den Kalibriergenerator 14 so, daß er die richtigen Kalibrierwerte liefert. Das Signal des Normwertgebers IH wird im Komparator 3(ϊ des Programmkreises verglichen, der dann jedesmal, wenn H), 20, 30% usw. des Gesamtaussteuerhc:reicb,es erreicht sind, ein Signal erzeugt, mit dem der Umschalter 28 in Gang gesetzt wird. Die Aufzeichnung aller Gebersignale geschieht so schnell, daß die Pegeländeruiinen während der Auf/eichnungszeit vernachlässigbar sind. Wenn der letzte Pegel 100% aufgezeichnet ist, wird der Kalibriervorgang niit Hilfe des Programmgebers 13 unterbrochen.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Elektrische Meßvorrichtung für physikalische Größen mit mindestens einem Geberelemente enthaltenden, eingangsseitig mit einer Spaniuing·»- cjüelle verbundenen, vorzugsweise in Brücke geschalteten Meßkreis, mindestens einem an der Spannungsquelle liegenden eezugswertkreis aus passiven elektrischen Bauelementen und einem an die Ausgänge von Meßkreis und Bezugswertkreis anschaltbaren Meßinstrument, gekennzeichnet durch die Vereinigung folgender Merkmale:

a) alle Meß- und Bezugswertkreise (1, 6) sind jeweils unlösbar miteinander verbunden;

b) die einander entsprechenden Bezugswertkreise (6) und Meßwertkreise (1) gleich großer Meßbereiche sind zur Eichung bezüglich der unteren und oberen Bezugswerte (L'refi. Ure/2) einstellbar und abgleichbar.

2. Meßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsimpedanzen der Bezugswertkreise (1, 6) mit der Meßkreisimpedanz bei entsprechender Eirregung übereinstimmen.

3. Meßvorrichtuni! nach Anspruch 1 und 2 mit einer Mehrzahl von Meßwertkreisen und Bezugswertkreisen, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Paare von Meß- und Bezugswertkreisen (6, Γ5; 6, 16; 6, 17; 6, 18) über getrennte Umschalter (20, 21, 22, 23) mit getrennten Anpassungskreisen (24, 25, 26, 27) verbunden sind, welche die einzelnen Signalwerte: auf vergleichbare Signalpegel bringen und über einen weiteren Umschalter (28) wahlweise mit dem Meßinstrument (29) verbindbar sind.

4. Meßvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, ciaß einer der Bezugswert kreise (18) als F.ichkreis ausgebildet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen