DE2248870B2

DE2248870B2 - Meßumformer mit Teilmeßbereich

Info

Publication number: DE2248870B2
Application number: DE19722248870
Authority: DE
Inventors: Albert 8500 Nuernberg Eberle; Guenther 8560 Lauf Prenzel
Original assignee: Metrawatt 8500 Nuernberg GmbH
Current assignee: Metrawatt 8500 Nuernberg GmbH
Priority date: 1972-10-05
Filing date: 1972-10-05
Publication date: 1975-11-27
Also published as: DE2248870C3; DE2248870A1

Description

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht deshalb vor, daß der Ausgangsstrom des Verstärkers auf einen Maximalwert begrenzt ist, indem ein Schwellwertelement, z. B. eine Diode, mit einem der im Ausgangskreis des Verstärkers liegenden Widerstände und dem Verstärkere^:ngang so verbunden ist und die Schaltung so dimensioniert ist, daß das Schwellwertelement einen Gegenkopplungsstrom durchläßt, sobald der Ausgangsstrom seinen Maximalwert erreicht und damit einen Spannungsabfall bewirkt, der den Schwellwert des Schwellwertelementes überschreitet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Schaltung des Meßumformers, und

F i g. 2 eine Kennlinie des Meßumformers zur Darstellung des Teilbereiches.

Die in F i g. 1 dargestellte Schaltung enthält im wesentlichen den zum Verstärker V gehörigen Schaltungsteil. Das dem Verstärkereingang zugeführte Meßsignal I_M kann zuvor schon nicht dargestellte Schaltungsteile des Meßumformers durchlaufen haben, die es aus beliebigen anderen Größen in seine jetzige Form als Gleichstromsignal /_M umgeformt haben. Der als Meßsignal bezeichnete Strom I_M wird nun mit Hilfe des Verstärkers V in bekannter Weise in einen eingeprägten Ausgangsstrom l_A umgewandelt. Hierzu wird der von I_A an den Widerständen R₂, /?., verursachte Spannungsabfall über einen Widerstand R. auf den Eingang des Verstärkers V gegengekoppelt.

Zur erfindungsgemäßen Meßbereichsunterdrückung wird dem Eingang des Verstärkers V außer dem Meßsignal Iμ noch ein Gegensignal I₀ zugeführt, das mit Hilfe der Widerstände R₈, R₉

R₁₀ sowie einer Zener-

diode Z aus einer negativen Spannungsquelle erzeugt wird. Wie F i g. 2 zeigt, wird dadurch ein Teil der Kennlinie I_A = {(l_M) in den negativen Bereich verschoben, das heißt bei /_M < I_a wird I_A negativ. Um den negativen Ausgangsstrom I_A zu unterdrücken, ist zwischen den Ausgang des Verstärkers V und die

ίο vom Ausgangsstrom I_A durchflossene Büide/?! eine Diode D₁ geschaltet. Der Kennlinienknick der Diode D₁ würde jedoch 7U Verzerrungen innerhalb des Teilbereiches führen. Parallel zur Diode D₁ ist deshalb ein Widerstand R₄ geschaltet. Dadurch wird der unlineare Teil der Kennlinie in den negativen Ausgangsstrombereich verschoben, wo er nicht mehr stört. Außerdem ist dieser Strom gerade so groß, daß er sicher erkennen läßt, ob der Meßumformer außer Betrieb ist oder ob das Meßsignal den unteren Grenzwert des Teilbereiches noch nicht erreicht hat

Die Schaltung in F i g. 1 ist weiterhin so aufgebaut, daß auch ein oberer Grenzwert nicht überschritten wird. Hierzu wird der von dem Ausgangsstrom I_A an R₃ erzeugte Spannungsabfall von einer Diode mit ihrem Schwellwert verglichen. Sobald an R₃ ein Spannungsabfall entsteht, der den Schwellwert der Diode überschreitet — das ist bei richtiger Dimensionicrune von R₃ der Fall, wenn der Ausgangsstrom l_A seinen oberen Grenzwert erreicht —, wird die Diode P, leitend und bewirkt eine so starke Gegenkopplung, daß ein weiteres Ansteigen des Ausgangsstromes verhindert wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

der Ausgangsspannung zu erkennen, ob der Meß-

1. Meßumformer, der u»,e, Verwendung eines ^

S££Ä ,„„ΧίίίΓνΙΑ^ ^SgS de, Erfindung is, es ™e ^
Meßbereiches Meßsignale gleichbleibender PoIa- der eingangs genannten Art zu schaffen, der es er-

daß demVerstärker(F) außer dem Meßsignal (I_u) >° dem Verstarker außer dem Meßsignal ein g
ein Gegensignal (Z₀) «richer Art zugeführt ist, daß signal solcher Art zugeführt is_t daß sich der Anfang sich der Anfang des Meßbereiches in den Bereich des Meßbereiches in den Bereich negativer Ausgangsnegativer Ausgangsströme (I _A) verschiebt und in ströme verschiebt und in den Stromkreis zwischen dem Stromkreis zwischen dem Ausgang des Ver- dem Ausgang des Verstärkers und der Bürde des stärkers und der Bürde (A₁) des Meßumformers 15 Meßumformers eine mit einem Widerstand ubereine mit einem Widerstand (A₄) überbrückte Diode brückte Diode so eingefugt ist, daß sie die negativen (D₁) so eingefügt ist, daß sie die negativen Aus- Ausgangsstrome bis auf einen kleinen zur Kontrolle gangsströme (I_A) bis auf einen kleinen zur Kon- dienenden Restbetrag unterdruckt,
trolle dienenden Restbetrag unterdrückt. Schaltungen mit einem Verstärker, dem mehrere

2 Meßumformer nach Anspruch 1, dadurch ao Signale zugeführt werden, sind an sich bekannt. Als gekennzeichnet, daß der Ausgangsstrom (I_A) des Beispiel seien die mit Hilfe von Operationsverstärkern Verstärkers (F) auf einen Maximalwert begrenzt aufgebauten Addierschaltungen genannt, die sich ist, indem ein Schwellwertelement, z.B. eine ebenso wie Differenzverstärker-, Kompensation- und Diode (D.,) mit einem der im Ausgangskreis des Brückenschaltungen auch zur Differenzbildung eig-Verstärkers liegenden Widerstände (A₁, /?„, A₃) *5 nen. Alle diese Schaltungen können auch in Verbin- und dem Verstärkereingang so verbunden ist und dung mit dem erfindungsgemäßen Meßumformer verdie Schaltung so dimensioniert ist, daß das wendet werden, wesentlich ist jedoch, daß das Meß-Schwellwertelement einen Gegenkopplungsstrom signal mit dem Gegensignal so zusammengeführt wird, durchläßt, sobald der \usgangsstrom seinen Ma- daß sich der Anfang des Meßbereiches in den Bereich ximalwert erreicht und damit einen Spannungs- 30 negativer Ausgangsströme verschiebt, und zwar so abfall bewirkt, der den Schwellwert des Schwell- weit, daß der Teilbereichsanfang mit dem Nulldurchwertelementes überschreitet. gang des Ausgangsstromes zusammenfällt. Allerdings

wird hierdurch noch keine echte Meßbereichsunterdrückung, sondern wie gesagt, nur eine Meßbereichs-

35 verschiebung erreicht. Der negative Ausgangsstrom

erlaubt es zwar zu unterscheiden, ob das Meßsignal den unteren Grenzwert des Teilbereiches unterschritten hat oder der Meßumformer außer Betrieb ist,

Die Erfindung bezieht sich auf einen Meßumfor- nachteilig ist aber, daß bei fehlendem Meßsignal ein mer, der unter Verwendung eines positiv und negativ 40 besonders hoher negativer Ausgangsstrom fließt. Unaussteuerbaren, gegengekoppelten Verstärkers inner- erwünscht ist dabei nicht nur, daß die Zeiger der Anhalb eines vorgegebenen Meßbereiches Meßsignale zeige- oder Registriergeräte am \nschlag »kleben«, gleichbleibender Polarität in proportionale einge- sondern auch der unnötig hohe Stromverbrauch. Die prägte Ausgangsströme umwandelt. Erfindung sieht deshalb als weiteres Merkmal vor, daß

Der Meßbereich eines Meßumformers wird üb- 45 zwischen den Ausgang des Verstärkers und die Bürde licherweise so gewählt, daß der gesamte Änderungs- des Meßumformers eine Diode geschaltet ist, die nebereich des Meßsignals erfaßt werden kann. Es gibt gative Ausgangsströme unterdrückt. Um jedoch zu jedoch auch Fälle, wo die Änderungen des Meß- verhindern, daß ähnlich wie bei den bekannten Schalsignals nur innerhalb eines relativ schmalen Teil- tungen mit Zenerdioden der Kennlinienknick zu Meßbereichs interessant sind, z. B. weil Werte außerhalb so wert Verfälschungen führt, wird der Diode ein Widerdieses Teilbereiches nur selten vorkommen oder der stand parallel geschaltet. Der Kennlinienknick fällt Teilbereich besonders kritische Werte erfaßt, die mit dadurch in den negativen Ausgangsstrombereich und erhöhter (jenauigkeit gemessen werden sollen. kann somit die positiven Ausgangsströme nicht mehr

Bei bekannten Schaltungen werden zur Unter- verzerren. Der negative Ausgangsstrom wird außerdrückung des Anfangsbereiches Zerierdioden ver- 55 dem durch geeignete Wahl des Widerstandes so wendet. Diese bilden z. B. mit zwei Widerständen eine niedrig eingestellt, daß die vorstehend genannten Brückenschaltung, die so zusammengefügt ist, daß in Nachteile vermieden werden, andererseits aber die zwei einander gegenüberliegenden Brückenzweigen je Inbetriebnahme des Meßumformers auch bei fehleneine Zenerdiode liegt. Der einen Diagonale der Brücke dem Meßsignal erkennbar ist.

wird das Meßsignal zugeführt und von der anderen 60 Um innerhalb eines relativ großen Meßbereiches Diagonale die Teilbereichsspannung abgenommen. nur einen kleinen Teilmeßbereich zu erfassen, wird es Alle Spannungen, die kleiner als die Summe der bei- oft nicht genügen, lediglich den Anfangsbereich zu den Zenerspannungen sind, werden unterdrückt. unterdrücken, sondern es kann ebenso auch eine Nachteilig bei dieser Schaltung ist jedoch, daß der Unterdrückung des Endbereiches erforderlich werden. Kennlinienknick der Zenerdioden, insbesondere bei 65 Einer oberen Begrenzung des Meßbereiches kommt kleinen Zenerspannungen recht unscharf ist, was im übrigen grundsätzliche Bedeutung zu, wenn eine zwangsläufig zu Verzerrungen der Ausgangsspannung Uberlastung~des Ausgangs durch eine Übersteuerung führt. Die Schaltung erlaubt es zudem nicht, an Hand des Meßumformereingangs verhindert werden soll.