DE2420377A1

DE2420377A1 - Elektrischer messumformer nach dem zwei-draht-verfahren

Info

Publication number: DE2420377A1
Application number: DE2420377A
Authority: DE
Inventors: Leonardo V Serrano
Original assignee: Rosemount Inc
Current assignee: Rosemount Inc
Priority date: 1973-04-30
Filing date: 1974-04-26
Publication date: 1974-11-07
Also published as: GB1454650A; US3854039A; FR2227583B1; IL44676A; CA1017012A; AU6807574A; JPS58149595A; BR7403504D0; JPS5932840B2; JPS5931119B2; DE2420377C2; JPS5015569A; IL44676A0; FR2227583A1

Description

PATENTANWÄLTE!

R. SPLANEMANN dipl-chem. dr. B. REITZNER - dipl-ing. J. RICHTER

MÜNCHEN HAMBURt3

Firma

EOSEWOUWT INC.

Eden Prairie,Minnesota USA

80OO MÜNCHEN 2 26. ΑρΠΙ

Ta113

Telefon (089) 226207/226209 Telegramme; Invenftus München

Un„r. Akte: 41 21-1-8560

Ihr Zeichen:

Pat ent anme 1 dung

Elektrischer Meßumformer nach dem Zwei-Draht-Verfahren

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Meßumformer nach dem Zwei-Draht-Verfahren, der ein Signal erzeugt, dasskiimit der Quadratwurzel eines Eingangssignals ändert.

In Strömungsmeßumformern sind Kreise bekannt, die ein SLgnal abgeben,das der Quadratwurzeleines Einganosparameters proportional ist. Derartige Kreise sind in den US-PS 3 496 346 und 3 539 792 beschrieben. Die in diesen Patentschriften gezeigten Kreise erhalten ein lineares Eingangssignal und erzeugen ein Ausgangssignal, das sich rait derQuadratwurzel eines Eingangssignals ändert. Der komplizierte Aufbau und die Leistungsanforderungen dieser Kreise begrenzen jedoch die Stabilität dieser Kreise bei einer Verwendung mit Stromumformern und insbesondere ihre Verwendung mit Umformern nach dem Zwei-Draht-Verfahren.

Durch die Erfindung wird ein elektrischer Kreis geschaffen, der einen Eingang hat, der ein Ausgangssignal so

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steuert/ daß es sichmit der-Quadratwurzel des Eingangssianals des Kreises ändert. Das Ausgangssignal wird abgetastet und quadriert und dann mit dem Eingangssignal verglichen. Eine Ausgangssignalsteuereinrichtung spricht auf ein Steuersignal an, das durch diesen Vergleich erzeugt wird, um das Ausgangssignal zu ändern und jede Differenz zwischen dem quadrierten Signal und dem Eingangssignal auf Null zu verringern. Auf diese Weise erzeugt das Ausgangssignal die Quadratwurzel der Eingangssignaländerung. Der Kreis arbeitet bei ausreichend geringer Leistung, um das Quadratwurzelziehen in einem 4-20 ma-Bereich-Zwei-Draht-Meßumformer durchzuführen. Zusätzlich kann ein Schalter vorgesehen sein, der eine Schaltung zuschaltet, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das bezüglich des Einaangssignals bei niedrigen Signalpegeln linear ist, um nahe Null-Eingangssignalen eine verbesserte Stabilität zu schaffen.

Wie gezeigt wird, ist das Ausgangssignal ein Stromsignal und der Meßumformer ist vom Zwei-Draht-Typ, wobei eine Gleichspannungsquelle und eine Last mit den beiden Drähten verbunden, sind, um Energie zuzuführen und das Ausgangssignal zu empfangen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Figuren 1 bis beispielsweise erläutert. Es zeigt:

Figur 1 ein Blockschaltbild, aus dem die Elemente des Zwei-Draht-Meßumformerkreises hervorgehen,

Figur 2 ein Schaltbild einer bevorzugten Ausführungsform des Kreises und

Figur 3 einen geeigneten Wandlerkreis, der zusammen mit den Kreisen der Fig. 1 und 2 verwendet wird.

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Bezugnehmend auf die Fig. 1 und 2 hat ein Wandler 10 eine Vorrichtung, die ein Ausgangssignal an dem Anschluß 11 erzeugt, das eine Funktion eines veränderbaren Zustandes ist, der gemessen wird. Wie gezeigt, wird der Wandler nur über die EingangsanSchlüsse 12 und 13 zum Betrieb in einem Zwei-Draht-Meßumformer mit Energie versorgt, obwohl der Wandler im allgemeinen von einer anderen, nicht gezeigten Quelle zusätzlich Energie erhalten könnte. In Fig. 1 ist bei 30 ein Differentialeingang-Vergleichsverstärker und bei 50 ein Quadraturkreis angegeben, die beide über die Leitung 14 mit Energie versorgt werden, wobei die Energierückleitung über die Leitung 15 erfolgt. Eine Zenerdiode 16 ist zwischen die Leitungen 14 und 15 geschaltet, um die Spannung zwischen diesen Leitungen auf einen konstanten Wert zu stabilisieren. Der Verstärker 30 vergleicht das Ausgangssignal des Wandlers 10 an dem Anschluß 12, der mit dem einen Eingang des Verstärkers verbunden ist, mit einem Ausgangssignal des Quadraturkreises 50, das über eine Leitung 17 zu dem anderen Eingangsanschluß des Verstärkers 30 geleitet wird. Der Verstärker 30 gibt über eine Leitung

18 ein Ausgangssignal auf die Gate-Elektrode eines Feldeffekttransistors (FET) 19. Die Source-Elektrode des FET's

19 ist mit der Leitung 15 und die Drain-Elektrode mit der Basis eines Transistors 21 verbunden. Der Kollektor des Transistors 21 ist mit der Leitung 15 und sein Emitter mit einem Energierückleitungsanschluß 22 verbunden. Die Transistoren 19 und 21 bilden einen Stromsteuerverstärker 20, der so geschaltet ist, daß der Gesamtstrom Ι_φ, der von einem Stromanschluß 23 fließt, in Abhängigkeit von dem Verstärkerausgangssignal auf der Leitung 18 gesteuert wird. Ein Rückkopplungswiderstand 24 ist zwischen den Stromanschluß 23 und die Leitung 14 geschaltet und führt den größten Teil des Stroms I , der zwischen den Anschlüssen 2 3 und 22 fließt. Der Reststrom fließt durch die Reihenschaltung der Widerstände 25 und 26, die zwischen den Anschluß 23 und die Leitung 15 geschaltet ist. Der Verbindungspunkt 27 zwischen

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den Widerständen 25 und 26 ist durch die Leitung 2 8 mit dem Eingang des Quadraturkreises 50 verbunden. Der Ouadraturkreis 50 wird über die Leitungen 14 und 15 gespeist.

Eine typische Anwendung des Kreises der Fig. 1 ist eine Strömungsmittelmessung, bei der der Wandler IO eine Differentialdruckvorrichtung ist, die ein Spannungssignal

V am Anschluß 11 liefert, das einen Pegel hat, der bezüglich einer Spannung gemessen ist, die in der Mitte der Spannungen zwischen den Leitungen 14 und 15 liegt.

V hat die charakteristische Form V =k.,^P, wobei Λ P ein Differentialdruck über einer Öffnung ist, der sich mit dem Quadrat der Strömungsgeschwindigkeit durch die öffnung ändert, und k eine Konstante ist. Eine externe Gleichspannungsquelle und ein Anzeigeinstrument wie ein Aufzeichnungsgerät (nicht gezeigt) sind über die Anschlüsse 22 und 2 3 geschaltet.

Ein typischer Wandler hat einen Bereich des Stroms I von 4 bis 20 mA. Die Widerstände 24, 25 und 26 sind so gewählt, daß die Spannung V an dem Verbindungspunkt 2 7 zu dem Strom I durch den Ausdruck V =k₂(I -4) in Beziehung steht, wobei k„ eine Konstante ist. Die Spannung V wird in dem Kreis quadriert (mit ihrem eigenen Wert multipliziert). Die Ausgangsspannung auf der Leitung 17 wird als V bezeichnet, wo-

bei V =k.(I -4) und k. eine Konstante ist. Der Verstärker 30 spricht auf eine Spannung zwischen dem Anschluß 11 und der Leitung 17 an, die mit den Verstärkereingangsanschlüssen verbunden sind, um den Strom durch den Stromsteuerverstärker 20 zu ändern, so daß die Spannungsdifferenz an den Verstärkereingängen (Anschluß 11 und Leitung 17) auf Null verringert

2 wird. Wenn V =V_p, erhält man durch Kombination k_/,(I_T-4) = k₁ ΔΡ; diese .Gleichung kann geschrieben werden als

Durch richtige Bemessung der Konstanten k. und k. in be kannter Weise durch Wahl der Kreiskomponenten kann der

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Strom I_ so bemessen werden, daß er sich zwischen 4 und 2O mA. als lineare Funktion des Stroms ändert, der von dem Wandler in dem interessierenden Strömungsbereich erfaßt wird. Der Strom I ändert sich mit der Quadratwurzel von Δρ, der, wie erläutert wurde, der Strömung durch eine Öffnung proportional ist.

Ein detaillierter Kreis ist in Fig. 2 gezeigt, die einen Kreis zeigt, der zur Erzeugung eine 4-20 mA-Stromsignals in Abhängigkeit von einem maximalen Wandlerausgangssignal von etwa 400 mV geeignet ist. Andere Bereiche können durch geeignete Bemessung erfaßt werden. Der Kreis der Fig. 2 zeigt im einzelnen einen Ouadraturkreis, der insbesondere für diesen Anwendungsfall geeignet ist, wobei die untere Stromgrenze von 4 mA die Verwendung von Elementen mit geringem Leistungsverbrauch erfordert. Dieser Kreis hat auch die Möglichkeit der Umschaltung und schaltet das Ausgangssignal von einer Quadratwurzelbeziehung zu dem Eingangssignal auf ein lineares Ausgangssignal in Beziehung zu dem Eingangssignal unter einem vorbestimmten niedrigen Einganassignalwert bis zu dem Wert Null um. Die Umschaltmöglichkeit ist erwünscht, da die Geschwindigkeitsänderung der Quadratwurzelfunktion bei dem Wandlerwert Null theoretisch unendlich und nicht mehr erfaß-bar wäre. Bei niedrigeren Werten ist das lineare Ausgangssignal für den normalen Betrieb ausreichend genau.

Fig. 2 zeigt den gleichen Wandler 10 mit Versorgungsanschlüssen 12 und 13 und einem Ausgangssignalanschluß 11 wie in Fig. 1. Bei dem Kreis der Fig. 2 sind zwei Hauptstromversorgungsleitungen gezeigt, nämlich eine Leitung 31, die mit der positiven Seite einer Zener-Bezugsdiode 32 verbunden, ist, und eine Leitung 33, die mit der positiven Seite einer Zener-Bezugsdiode 34 verbunden ist. Ein Widerstand 35 ist zwischen den Leitungen 31 und 33 geschaltet,.so daß im wesentlichen ein konstanter Strom durch die Diode 34 fließt, ·

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und. ein genauer Spannungspegel auf der Leitung 33 erzeugt wird. Die Leitung 31 ist mit dem Anschluß 12 und die Leitung 36 mit dem Anschluß 13 verbunden. Die negativen Seiten der Dioden 32 und 34 sind ebenfalls mit der Leitung 36 verbunden. Ein Vergleichsverstärker 38 mit Differentialeingang und ein"Stromsteuerverstärker 90 sind vorhanden, die, wie gezeigt wird, in der Funktion gleich den Verstärkern 30 bzw. 20 der Fig. 1 sind. Ein Verstärker 38 vergleicht das Wandlerausgangssignal auf der Leitung 39 mit einem Ausgangssignal auf der Leitung 41 eines Rechenkreises 40 und der Ausgang des Verstärkers 38 gibt ein-Steuersignal an den Verstärker 90 ab, um den Gesamtstrom I gesteuert durch den Verstärker 38 zu ändern. Widerstände 42 und 43 und ein Kondensator 44 _r die in der gezeigten Weise mit den Eingängen des Verstärkers 38 verbunden sind, sind Bauelemente zur Unterdrückung von Störungssignalen.

Der Verstärker 38 wird von Stromzuführungseingängen gespeist, die zwischen die Leitungen 31 und 36 geschaltet sind, und sein Ausgang ist über einen Widerstand 45 mit der Basis eines Transistors 47 verbunden, der als erste Stufe eines Stromreglers wirkt. Der Kollektor des Transistors 47 ist mit der Basis eines Transistors 48 verbunden, der der Hauptstromregler ist. Der Emitter des Transistors 48 ist über eine Gegenspannungsschutzdiode 49 mit dem Strome inaancrsanschluß 23 und der Kollektor des Transistors 48 ist mit der Leitung 31 verbunden. Ein "Einschalf'-Widerstand 51 ist über den Emitter und den Kollektor des Transistors geschaltet. Ein FET 52 ist zwischen den Emitter des Transistors 47 und die Leitung 36 geschaltet und seine Gate-Elektrode ist über einen Widerstand 53 mit der Leitung verbunden. Der FET 52 ist eine Einschalthilfe und wirkt auch als Emitterwiderstand des Transistors 47.

Die "Aussehalt"-Schaltungsanordnung für den Quadraturkreis ist in Fig. 2 links gezeigt. Ein Verstärker 55 wird zwischen den Leitungen 31 und 36 gespeist und sein invertierender

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Eingang ist mit dem Ausgang des Wandlers 10 an dem Anschluß 11 verbunden und sein nicht invertierender Eingang ist mit dem Kontaktarm eines Potentiometers 56 verbunden. Das Potentiometer 56 ist zwischen zwei Widerstände 57 und 58 geschaltet und die Reihenschaltung der Widerstände 57, 58 und des Widerstandes des Potentiometers 56 ist zwischen die Leitungen 33 und 36 geschaltet. Der Verstärker 55 vergleicht die Wandlerausgangsspannung am Anschluß 11 mit der Bezugsspannung , die an dem Kontaktarm des Potentiometers 56 erzeugt wird/ und liefert ein Ausgangssignal über den Widerstand 59 zu der Gate-Elektrode eines FET's 60. Die Source-Elektrode des FET's 60 ist mit dem Kontaktarm eines Potentiometers

61 verbunden. Das Potentiometer 61 ist zwischen Widerstände

62 und 63 geschaltet. Diese Kombination der Widerstände 61, 62 und 63 bildet einen Spannungsteiler, der zwischen die Leitung 33 und den Verbindungspunkt 64 geschaltet ist.

Ein erster Rückkopplungswiderstand 65 ist zwischen den Verbindungspunkt 64 und die Leitung 36 geschaltet, und ein zweiter Rückkopplungswiderstand 66 ist zwischen den Verbindungspunkt 64 und den Stromausgangsanschluß 22 geschaltet. Die Drain-Elektrode des FET 60 ist mit der Leitung 41 verbunden, so daß, wenn der FET 60 in Abhängigkeit von einem negativen Ausgangssignal des Verstärkers 55 leitet, der Kontaktarm des Potentiometers 61 mit der Leit\mq 41 verbunden ist. Das negative Ausgangssignal des Verstärkers 55 wird durch den Spannungswert an dem Kontaktarm des Potentiometers 56, verglichen mit der Wandlerausganasspannunq an dem Anschluß 11, erzeugt.

Bei dem Beispiel der Fig. 2 reicht die Wandlerausgangsspannung von Null bis zu einem vollen negativen Wert, wenn der Zustand, der gemessen wird, seinen vollen Bereich durchläuft. Der Kontaktarm des Potentiometers 56 kann so eingestellt werden, daß er eine Schwellenspannung an dem Eingang des Verstärkers 55 liefert, so daß der FET 60 geöffnet wird, wenn ein Wandlersignal Null auftritt, und

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bei einem gewünschten Schwellwert gesperrt wird, der z.B. durch eine Zunahme der Wandlerausgangsspannung (in der negativen Richtung) von 10 % des vollen Bereichs dargestellt werden kann. Wenn der FET 60 leitet, wird die Spannung an dem Kontaktarm des Potentiometers 61 auf den Eingang des Verstärkers 38 gegeben, wo ein Vergleich mit der Wandlerausgangsspannung durchgeführt wird. Diese Spannung ist das vorherrschende Signal auf der Leitung 41 in dem Bereich, in dem der FET 60 offen ist. Dieses Signal ist daher das Steuersignal an dem zugehörigen Eingang des Verstärkers 38. Jede Differenz der Spannung an den Eingängen des Verstärkers 38 wird verstärkt und als Steuersignal verwendet, das auf den Eingang des Verstärkers 90 gegeben wird, so daß ein geänderter Strom I gesteuert von dem Verstärker 38 fließt. Die Änderung des Stroms aufgrund eines geänderten Eirigangssignals auf der Leitung 39 in Beziehung zu einem Sianal auf der Leitung 41 bewirkt ein neues Signal an dem Verbindungspunkt 64 und damit auf der Leitung 41 über den Widerstand 6 3 und den Kontaktarm des Potentiometers 61 in linearer Beziehung zu dem Ausgangssteuersignal des Verstärkers 38 und in der richtigen Richtung, um die Differenzspannung an den Eingängen des Verstärkers 38 auf Null zu verringern. Der Strom I steht daher bei niedrigen Werten des Wandlerausgangssignal.s(wenn der FET 60 offen ist)zudiesem ebne weitere aktive Abhängigkeiten im wesentlichen linear in Beziehung. Diese Eigenschaft führt bei niedrigen Werten des Wandlersignalpegels zu einer gleichförmigen Wirkung des Kreises, wo das exakte Ziehen der Quadratwurzel nicht praktisch wäre und wo eine lineare Beziehung zwischen dem Wandlerausgangssignal und I_T ausreichend genau ist.

Die Beziehung zwischen der Wandlerausgangsspannung V (die in diesem Falle zwischen den Anschlüssen 11 und 13 gemessen wird) und dem Gesamtstrom I für den linearen Betrieb des Kreises ist:

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R₀ + R.p R₁ + R, + R-

wobei R₁ der Widerstand 62 plus dem Teil des Potentiometers 61 über dem Kontaktarm 62, R₃ der Widerstand 63 plus dem Teil des Potentiometers 61 unter dem Kontaktarm, R,- der Rückkopplungswiderstand 65 und V die Spannung zwischen den Leitungen 33 und 36 ist.

Wenn das Ausgangssignal des Verstärkers 55 infolge der Zunahme des Wandlerausgangssignals zunimmt, wird der FET 60 gesperrt bzw. ausgeschaltet, um den Kontaktarm des Potentiometers 61 von der Leitung 41 über dem Schwellwert zu trennen, und der lineare Betrieb wird unterbrochen und das Ausgangssignal des Quadraturkreises 4O wird auf die Leitung 41 gegeben, die zu einem Eingang des Vergleichsverstärkers 38 führt.

Das Ausgangssignal des Verstärkers 55 ist auch mit einem Verbindungspunkt 69 verbunden, um einen Verstärker 70 zu speisen, der in dem Quadraturkreis 40 vorhanden ist. Die Stromrückleitung des Verstärkers 70 ist mit einer Leitung 36 verbunden. Die lichtemittierende Diode 80A eines Dioden-Fotowiderstandselements 80 ist zwischen den Verbindungspunkt 69 und den Ausgangsanschluß des Verstärkers 70 geschaltet. Ein Haltekondensator 6 8 ist zwischen den Ausgangsanschluß des Verstärkers 70 und den invertierenden Eingangsanschluß dieses Verstärkers geschaltet. Der nicht-invertierende Eingang des Verstärkers 70 ist über einen Widerstand 71 mit einem Verbindungspunkt 72 verbunden. Ein Widerstand 73 ist zwischen den Verbindungspunkt 72 und den Stromanschluß 22 geschaltet, der auch über Widerstände 66 und 65 mit der Leitung 36 verbunden ist. Ein Widerstand 74 ist zwischen den Verbindungspunkt 72 und die Leitung 33 geschaltet.

Zwei zusätzliche Spannungsteiler sind in dem Rechen- bzw. Quadraturkreis 40 vorhanden. Ein Widerstand 75 ist zwischen

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die Leitung 33 und den Verbindüngspunkt 76 geschaltet und auch mit einem Widerstand 77 verbunden, dessen gegenüberliegendes Ende mit der Leitung 36 verbunden ist. Ein Widerstand 78 ist zwischen die Leitung 73 und einen Verbindungspunkt 79 geschaltet und auch mit einem Widerstand 81 verbunden, dessen gegenüberliegendes Ende mit der Leitung 36 verbunden ist. Ein Ende des Fotowiderstands 85 des Dioden-Fotowiderstandselements 80 ist mit dem Verbindungspunkt und auch mit den ersten Enden eines Paars FET-Schalter 86 und 87 verbunden. Das andere Ende des Fotowiderstands 85 ist mit den ersten Enden eines zweiten Paars FET-Schalter 88 und 89 verbunden. Das andere Ende des Schalters 86 ist mit der Leitung 41 verbunden. Das andere Ende des Schalters 87 ist mit dem invertierenden Eingangsanschluß des Verstärkers 70 verbunden. Das andere Ende des Schalters 88 ist mit dem Verbindungspunkt 76 verbunden und das· andere Ende des Schalters 89 ist mit dem Verbindungspunkt 72 verbunden. Ein Haltekondensator 92 ist zwischen die Leitungen 41 und 36 geschaltet. Ein Flip-Flop 91 wird zwischen den Leitungen 31 und 36 gespeist, wenn ihm ein Versorgungsstrom zugeführt wird, und hat einen Ausgang A, der mit den Gate-Elektroden der Schalter 87 und 88 verbunden ist, die in Fig. 2 mit "A" bezeichnet sind, sowie einen Ausgang B, der mit den Gate-Elektroden der Schalter 86 und 89 verbunden ist, die in Fig. 2 mit "B" bezeichnet sind. Das Flip-Flop kann jeden gewünschten Aufbau haben, ist jedoch vorzugsweise ein integrierter Kreis mit niedrigem Stromverbrauch, der ein symmetrisches Rechteck-Ausgangssignal liefert, wenn der Kreis erregt wird.

Das Flip-Flop 91 schaltet abwechselnd jeden der Ausgänge A und B auf den ¹¹E in "-Zustand, während der andere auf dem "Aus"-Zustand ist, so daß der Fotowiderstand 85 über die FET-Schalter 86 bis 89 abwechselnd in zwei verschiedene Kreise geschaltet wird. Wenn der Ausgang A erregt wird, sind die Gate-Elektroden der FET-Schalter .87 und 88 auf einem

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Pegel, bei dem diese FET's leiten, und es wird ein Strompfad von dem Verbindungspunkt 79 über den Fotowiderstand zu dem Verbindungspunkt 76 gebildet. In diesem Zustand leiten die FE_xT-S cn alter 86 und 89 nicht. Die Spannung an dem Verbindungspunkt 72, die den nicht-invertierenden Eingang eines Verstärkers 70 speist, ist dem Strom Ι_φ proportional und kann, folgt man dem vorherigen Beispiel der 4 bis 20 iriA-Konstruktion durch richtige Bemessung der Widerstände 73 und 74 und der Rückkopplungswiderstände 65 und 66, die als ein Rückkopplungswiderstand wirken, wenn der FET 60

Vr gesperrt ist, V = k_ (I - 0,004) + -^ sein. In diesen Gleichungen wird 0,004 verwendet, um den 4 mA-Speisestrom zu bezeichnen.

Bei leitenden FET's 87 und 88 und gesperrten FET's 86 und 89 während des Ein-Zustands des Flip-Flops bezüglich des Potentials auf der Leitung 36, ist die Spannung V. an dem Verbindungspunkt 72

V=V — -£ IR ^R74

1 R R₇₃ + R₇₄ + Rp TF R₇₃₊R _+Rj|

Wobei I_n, der Gesamtstrom, V_. die regulierte Spannung, die von der Zener-Diode 34 erzeugt wird, und R^ die Summe der Rückkopplungswiderstände 65 und 66 ist. Die Indices der Symbole in dieser Gleichung geben die Widerstandsziffer in Fig. 2 wieder..

Zur Beschreibung des Quadraturvorgangs des Kreises der Fig.2 wird zuerst angenommen, daß das Flip-Flop 91 die A-Schalter 87 und 88 gesperrthatunddieB-Schalter 86 und 89 offen oder gesperrt sind. Der Verstärker 70 erhält dann an seinem nichtinvertierenden Eingangs ans chluß die Spannung V.. Der invertierende Eingangsanschluß des Verstärkers 70 erhält über den Schalter 87 von dem Verbindungspunkt 79 zusammen mit einem weiteren Eingangssignal von dem Verbindungspunkt 76

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über den Schalter 80 und den Fotowiderstand 85 und auch über den Schalter 87 ein Eingangssignal. Der Widerstand 78 kann zweckmäßigerweise gleich dem Widerstand 81 gewählt werden/ so daß die Spannung an dem Verbindungspunkt 79 ~ beträgt. Die Widerstände 73, 74 und R_ (die Widerstände 65 und 66) sind so gewählt, daß, wenn 1=4 mA, der be-

R
rechnete Versorgungsstrom V. = -y und daher gilt:

(I_T - 0,004)

Die Verstärkung des Verstärkers 70 ist hoch und der Verstärker zwingt die Spannungen an seinen Eingängen in Richtung auf gleiche Werte durch Änderung der Größe des Fotowiderstands 85 mittels Intensitätsänderung der Lichtquelle, die die lichtemittierende Diode 80A enthält. Die Intensität der Diode 8OA wird von dem Ausgangssignal des Verstärkers gesteuert. Die Gleichheit der Eingangsspannungen des Verstärkers 70 erfordert, daß:

K₀ (I_1n - 0,004) = R V

wobei R von dem Wert (^Roc) des veränderbaren Fotowiderstandes 85 zusätzlich zu den Festwiderständen 75, 77, 78 und 81 abhängt. Der Ausdruck für P_v lautet wie folgt:

^R78^R81	^R81	H	/ ^R	81	^R81	+	R	77	^R77
^R78 ⁺	I R₇₈	⁺		^R75	+
^R78^R81	h ^R75	^R77		_R

R₇₈ + R₈₁ R₇₅ + R₇₇

Bei dem entgegengesetzten Schaltzyklus des Flip-Flop-Betriebs sind die Schalter 87 und 88 offen und die Schalter 86 und 89 sind geschlossen. Die Spannung an dem invertie-

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renden Anschluß des Verstärkers 70 wird im wesentlichen konstant gehalten, da ihre einzige aktive Verbindung in diesem Zyklus zu dem Haltekondensator 68 verläuft. Der Kondensator 68 wird geladen, während die Zeitschalter 87 und 88 geschlossen sind. Die Spannung V wird nun über den Schalter 89 auf den Fotowiderstand 85, dann über den Schalter 86 auf die Leitung 41 gegeben, die mit dem nichtr invertierenden Eingangsanschluß des Verstärkers 38 verbunden ist. Die Spannung auf der Leitung 41 ist mit V_ bezeichnet. Die Leitung 41 ist auch über den Schalter 86 mit dem Verbindungspunkt 79 verbunden. Die Analyse des Kreises ergibt:

V₂ = 4f- - ^Ry ^₃ ¹T * W

wobei Ry. von dem Wert des veränderbaren Fotowiderstandes 85 zusätzlich zu den Festwiderständen 78, 81, 73, 74 und R^ abhängt. Das Verhältnis R^ kann wie folgt ausgedrückt werden:

	^R78	^R81	V + R _e
	^R78 H	h ^R81	^RF ^
^R ₇₈ ^R ₈₁ η	^{h R}74	(R₇₃ +
^R78^+R81	^R73	^{+ R}74 ⁺

Die Konstante K, ist eine Funktion der Widerstände 73,

und R_n, (Widerstände 65 und 66) . Folgt man dem Beispiel für

^VR einen 4 bis 20 mA-Betrieb, dann gilt V_ = -=- , wenn I_, = 4 mA. Die Gleichung für V₂ lautet dann:

"V_R
V₂ = -^- - K₃ Ry (I_T - 0,004)

Durch Wahl kann R gleich R_y gemacht werden und dann folgt!

^VR ^K3^{2 2}

V₂ = -f * (τ - 0,004)

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wobei K₄ eine Funktion der Fes'twiderstände 75, 11, 78 und ist.

Der Wandler 10 liefert eine Spannung V, die an dem Verstärker 38 mit der Spannung V₂ verglichen wird, die das Ausgangssignal des "Quadraturkreises ist, wenn die Schalter 86 und 89 geschlossen sind. Der Verstärker 38 bewirkt, daß ein geänderter Strom I in Abhängigkeit von irgendeiner Differenz zwischen den Spannungen V und V₂ (die Eingangsspannungen des Verstärkers 38) fließt, um die Differenz dieser Spannungen auf Null zu verringern. Der Ausgang des Verstärkers 38 ist mit dem Stromsteuerverstärker 90 zu dessen Steuerung verbunden und spricht auf Signale an seinem Eingang an. Die Spannung V bezüglich der Leitung 36 kann ausgedrückt werden durch:

^VP =4^L - ^Κ5

wobei der Wandler auf einen Differentialdruck P anspricht und K_g eine Wandlerproportionalitätkonstante ist, die von dem Verhalten des Wandlers abgeleitet ist. Durch Kombination der Ausdrücke für V₂ und V ergibt sich dann:

(I_T - 0,004) =

wobei K₇ eine Propprtionalitätskonstante ist, die ebenfalls berechnet werden kann. Der Gesamtstrom über 4 mA ist somit der Quadratwurzel des ermittelten Differentialdruckes proportional.

Der Haltekondensator 92 ist zwischen die Leitungen 36 und 41 geschaltet, und das Signal V₃ wird auf der Leitung 41 gehalten, die über den Kondensator 92 zu dem Eingang des Verstärkers 38 führt, wenn das Flip-Flop wieder in seinen vorherigen Zustand übergeht, in dem die Schalter 87 und schließen und die Schalter 86 und 89 öffnen.

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Der Kreis der Fig. 2 bewirkt eine Quadratwurzelziehung für Strommeßuraformerkreise, die in dem Bereich von 4 bis 20 mA arbeiten. Dieser Vorgang ist möglich, da alle Teile des Kreises bei niedrigen Leistungspegeln arbeiten.* Der Quadra- -turkreis, der anhand der Fig. 2 beschrieben wurde, ist bei dieser Anwendung besonders von Bedeutung, da er eine sehr genaue quadratische Funktion liefert, während gleichzeitig eine minimale Energiemenge verbraucht wird. Die Verwendung einer einzigen Lichtquelle geringer Leistung und eines einzigen Fotowiderstandes ist für ein erfolgreiches Arbeiten in dem Strombereich von 4 bis 20 mA sehr wichtig.

Tatsächliche Bauteilegrößen, die für den Kreis der Fig. 2 verwendet werden können, sind in der Tabelle 1 am Ende dieser Beschreibung angegeben. Die Frequenz des Flip-Flops beträgt etwa 1 KHz. Der Meßumformer ist so ausgelegt, daß er von einer Spannungsquelle mit 14 bis 45 V Gleichspannung versorgt wird.

Der Kreis der Fig. 2, der Bauteilegrößen wie in der Tabelle 1 hat, hat etwa 1,6 mA für den Wandler 10 zur Verfügung und arbeitet mit einem Wandlerausgangssignal an dem Anschluß zwischen O und -4OO mV zufriedenstellend. Ein Beispiel eines solchen Wandlers ist in der Fig. 3 gezeigt, wo der Kreis so ausgebildet ist, daß er mit dem Kreis der Fig. 2 durch Verbindungsanschlüsse 101, 102 und 103 mit den Anschlüssen 11, 12 bzw. 13 verbunden werden kann. Der Kreis der Fig. 3 bildet einen ΔΡ-Fühler, der eine Membran hat, die sich zwischen festen Kondensatorplatten bewegt, und ist dem in der US-PS 3 646 538 beschriebenen gleich.

Die mechanische ΔΡ-Anordnung ist schematisch bei 110 gezeigt und besteht aus Kondensatoren C, und C₂, deren Kapazitäten sich bei einer Änderung des Differentialdruckes entgegengesetzt ändern. Ein Oszillator 120, der einen Transistor 121 aufweist, wird von einem Verstärker 130 gespeist, der zwischen den Anschlüssen 102 und 103 mit

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Strom versorgt wird. Der Ausgang des Verstärkers 130 ist über einen Dämpfungswiderstand 131 mit dem einen Ende einer Primärwicklung 122 verbunden. Das andere Ende der Wicklung 122 ist mit dem Kollektor des Transistors 121 verbunden. Eine Rückkopplungswicklung 123 ist mit dem einen Ende mit dem Anschluß 103 und über einen Filterkondensator 124 mit dem einen Ende der Wicklung 122 und mit dem anderen Ende mit dem Emitter des Transistors 121 verbunden. Die Basis des Transistors 121 ist über einen Gleichspannungs-Vorspannungswiderstand 125 mit dem Anschluß 102 verbunden. Ein Entkopplungskondensator 126 ist zwischen die Basis des Transistors 121 und das eine Ende der Wicklung 123 geschaltet. Der Kondensator C₂ ist über eine Diode 140 in Durchlaßrichtung mit dem einen Ende einer Wicklung 150 und auch über eine Diode 141 in Sperrichtung mit dem einen Ende einer Wicklung 151 verbunden. Der Kondensator C ist über eine Diode 142 in Sperrichtung mit dem einen Ende einer Wicklung 152 und auch über eine Diode 14 3 in Durchlaßrichtung mit dem einen Ende einer Wicklung 153 verbunden. Das eine Ende der Wicklung 153 ist auch mit der einen Seite eines Kondensators C₃ verbunden. Die andere Seite des Kondensators C₃ ist über eine Diode 144 in Durchlaßrichtung mit dem nicht-invertierenden Eingangsanschluß 132 des Verstärkers 130 und über eine Diode 145 in Sperrichtung mit dem invertierenden Eingangsanschluß 133 des Verstärkers 130 verbunden. Die anderen Enden der Wicklungen 150 und sind mit dem Signalausgangsanschluß 102 verbunden. Das andere Ende der Wicklung 151 ist mit dem Anschluß 132 und das andere Ende der Wicklung 153 mit dem Anschluß 133 verbunden. Der Widerstand 134 ist zwischen den Eingangsanschluß 133 des Verstärkers 130 und den Anschluß 103 und ein Widerstand 135 ist zwischen den Eingangsanschluß 132 des Verstärkers 130 und den Anschluß 102 geschaltet und diese beiden Widerstände 134 und 135 erzeugen Bezugsströme zum Addieren an den Eingangsanschlüssen des Verstärkers 130. Ein Widerstand 136 ist zwischen den Eingangsanschluß 133 und einen Verbindungspunkt 138 geschaltet, und ein Widerstand 137 ist zwischen den Eingangsanschluß 132 und den Verbindunqs-

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punkt 138 geschaltet, und diese beiden Widerstände 136,

137 vervollständigen den Stromaddierkreis für die Ströme der Kondensatoren C., C und C₃. Ein veränderbarer Widerstand 139 ist zwischen den Verbindungspunkt 138 und den Anschluß 101 geschaltet und bewirkt eine Meßspanneneinstellung des Wandlers. Ein Potentiometer 149 ist zwischen die Anschlüsse 102 und 103 geschaltet und der Kontaktarm des Potentiometers 149 ist über einen Widerstand 148 mit dem Anschluß 101 verbunden, um eine Vorspannung Null zu erzeugen. Filterkondensatoren vervollständigen die Wechselstrompfade in dem Wandler und umfassen einen Kondensator 161, der zu dem Widerstand 139 parallelgeschaltet ist, einem Kondensator 162, der zwischen den Verbindungspunkt

138 und den Anschluß 102 geschaltet ist, einen Kondensator 16 3, der zwischen den Verbindungspunkt 138 und den Anschluß 103 geschaltet ist, einen Kondensator 164, der zwischen den Anschluß 133 und den Verbindungspunkt 138 geschaltet ist, und einen Kondensator 165, der zwischen den Anschluß 132 und den Verbindungspunkt 138 geschaltet ist. Die Filterung zwischen den Sekundärwicklungen 150 bis 153 erfolgt durch einen Kondensator 166, der zwischen die einen Enden der Wicklungen 150 und 151 geschaltet ist, einen Kondensator 167, der zwischen die einen Enden der Wicklungen 151 und 152 geschaltet ist, und einen Kondensator 168, der zwischen die einen Enden der Wicklungen 152 und 153 geschaltet ist.

»Die Arbeitsweise des Kreises der Fig. 3 ist gleich der in der US-PS 3 646 538 beschriebenen, so daß jede der Sekundärwicklungen 150 bis 153 zusammen mit ihrer zugehörigen Diode 140 bis 143 und dem Kondensator C. oder C₃ ein Gleichspannungssignal +CVf- in Abhängigkeit von der relativen Polarität der zugehörigen Diode erzeugt. Das Differentialsignal Null am Eingang des Verstärkers 130 verlangt, daß das Produkt aus Frequenz und Amplitude des Oszillators 120 (C +C_-2C₃) proportional ist. Die Spannung V ist die Spitze-Spitze-

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Erregungsspannung an den Sekundärwicklungen 150 bis 153 und f ist die Oszillatorfrequenz. Die Spannung an dem Anschluß 101 ist dann (C₁-C₂)Vf oder (C₁-C₃) / (C₁+C₂"2C₃) proportional. Dieser Ausdruck zeigt eine lineare Beziehung des Ausgangssignals in Abhängigkeit'von einem Differentialdruck, der an P' und P₃ festgestellt wird, wenn Druckfühler verwendet werden, wie sie in der US-PS 3 646 538 beschrieben sind. Eine Liste der Bauteile, die für den Kreis der Fig. 3 verwendet werden können, ist in der Tabelle 2 angegeben, die der Tabelle 1 folgt, und der Kreis liefert ein Ausgangssignal von etwa 400 mV bei einem Errecrerstrom von 1,8 mA, wenn C-C₂ sich um etwa 150 Pf ändert.

Das Ausgangssignal des Kreises der Fig. 3 ist bezüglich des festgestellten Differentialdruckes linear und das Signal wird als Eingangssignal des Meßumformers verwendet, wie zuvor beschrieben wurde.

Es ist zu beachten _s daß die Verwendung eines einzigen Fotowiderstandes 85, der abwechselnd mit dem Verstärker 70 und dem Ausgang des Quadraturkreises verbunden wird, Probleme aufgrund von Temperaturänderungen oder Lichtänderung beseitigt^ die auftreten würden, wenn. Kreise mit zwei getrennten, jedoch gleichen Fotowidersts.nden verwendet werden wurden. Wenn derartige Faktoren jedoch nicht kritisch sind, kann der Kreis abgewandelt werden, so daß er zwei getrennte Fotowiderstände hat.

Obwohl das spezielle Beispiel des Wandlers zum Erfassen eines Differentialdruckes bestimmt, ist, kann das Eingangssignal von einem Wsadler beliebiger Art kommen, z.B. von einem Temperaturwandler, dessen Quadratwurzel man erhalten. will.

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Tabelle 1 (Bauteile in Fig. 2)

Bauteile Bezugszeichen Wert und/oder Typ

Kondens atoren

Widerstände

Fotowiderstand und lichtemittierende Diode

Dioden

Transistoren

Integrierte Kreise

92,68	0,22 uF
44	0,001 MjF
57,58,78,81	35K
56	2K
59	1OM
62	19K
63,73	2OK
61	IK
74	17K
71	471
66	100
65	40
75	4OK
77,45	1OK
42,43,53	6 8K
35	1,4K
51	18K -
85 und 8OA	VACTEC VTL2C3
49	1N4OO3
32	1N262O 9 Volt
34	1N4571 6,3 Volt
60	2N436O
47	2N2222
48	2N492O
52	2N5465
91	RCA CD4007 AE
88,89,87,86	RCA CP4O16. AE
38,55	Monolithische
	Präzisionskreise
70	Fairchild 741C

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Tabelle 2 (Bauteile in Fig. 3)

Bauteile

Bezugszeichen Wert und/oder Typ

Kondensatoren	126	0,01 uF
	124,161,164,165,	0,1 uF
-	166,167,168	1 ft
	162,163 .	68K (alle in Ohm)
Widerstände	125	12
	131	18K
	134,135	IK
	136,137	2OK
	139,149	200K
	148
Dioden	140,141,142,143,	1N914
	144,145	2N39O3
Transistoren	121	Monolithische
Verstärker	130

Trans f ormator-Wicklungen

Präzisionskreise

741 I.C.

Funk ti on s ve rs tärke r

122	Primärwicklung:
	55 Windungen
123	Rückkopplungswicklung:
	5 Windungen
150,151,152,	Sekundärwicklung:
153	200 Windungen
	viererverseilt gewiekelt;
	Kern 768T188-3D3-Ferroxcube

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Claims

Ansprüche

Ι.) Elektrischer Meßumformer nach dem Zwei-Draht-Verfahren mit einem ersten und einem zweiten Anschluß zur Verbindung mit einer Energiequelle über die beiden Drähte und zur Versorgung der Bauelemente des Umformers ausschließlich über den ersten und zweiten Anschluß, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Erzeugung eines Stromsignals (I) über die Anschlüsse, das der Quadratwurzel eines Parameters proportional ist.
2. Meßumformer nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine erste Einrichtung (10) zur Erzeugung eines Eingangs-Signals (V ), das sich als Funktion des Parameters ändert, einen Stromsteuerkreis (20', 90) , der ein veränderbares Ausgangsstromsignal (I) in Abhängigkeit von einem Steuersignal erzeugt, einen Quadraturkreis (40, 50) mit einer Eingangseinrichtung (25 bis 28 bzw. 65 bis 74), die ein erstes Stromsignal erzeugt, das eine Funktion des veränderbaren Ausgangsstromsignals ist, und mit einer zweiten Einrichtung (17 bzw. 89, 85, 86, 91,92), die ein zweites Signal (V₃) proportional dem Quadrat des ersten Stromsignal erzeugt, einen Vergleichsverstärker (30, 38) mit einem Eingang, der mit der ersten und der :zweiten Einrichtung verbunden ist und der einen Ausgang hat, der ein Steuersignal erzeugt, das eine Funktion des Eingängssignals (Leitung 39 bzw. 11) und des zweiten Signals, (Leitung 17 bzw. 4Diet,eine Einrichtung (18, 45), die mit dem Ausgangs des Vergleichsverstärkers verbunden ist, um das Steuersignal dem Steuerkreis (20, 9D) zuzuführen, und eine Einrichtung (12, 13, 32, 49, 31, 33, 36, 16, 24), die mit der ersten Einrichtung, dem Steuerkreis, dem Quadraturkreis und dem Vergleichsverstärker verbunden ist, um diese ausschließlich durch den ersten und zweiten Anschluß (22, 23) zu speisen.

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3. Meßumformer nach Anspruch 2", gekennzeichnet durch eine Schalteinrichtung (60), eine Einrichtung (41) , um die eine Seite der Schalteinrichtung (60) mit dem Eingang des Vergleichsverstärkers (38) zu verbinden, eine Einrichtung (Kontaktarm 61), die mit der anderen Seite der Schalteinrichtung und dem Ausgang des Stromsteuerkreises verbunden ist, um ein Signal zu erzeugen, das eine Funktion des veränderbaren Ausgangssignals ist, und eine Einrichtung (55), die auf das Eingangssignal anspricht, um die Schalteinrichtung zu schließen und deren eine und die andere Seite zu verbinden, wenn das Eingangssignal unter einem gewünschten Pegel ist.
4. Meßumformer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Quadratufkreis (40, 50) eine Fotowiderstandseinrichtung (85), die derart geschaltet ist, daß die Größe der Fotowiderstandseinrichtung das zweite Signal (V₂) des Qudraturkreises (40, 50) beeinflußt, und eine Lichtquelle (80A) aufweist, deren Intensität die Größe der Fotowiderstandseinrichtung ändert, und durch eine Einrichtung (70), die die Intensität der Lichtquelle als Funktion des veränderbaren Ausgangssignals (I) und der Größe der Fotowiderstandseinrichtung steuert.
5. Meßumformer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Quadraturkreis eine Fotowiderstandseinrichtung (85) und eine Lichtquelle (80A) veränderbarer Intensität aufweist, deren Intensität die Größe der Fotowiderstandseinrichtung steuert, daß ein zweiter Verstärker (70) mit einem ersten und einem zweiten Eingang und einem Ausgang vorhanden ist, der die Intensität der Lichtquelle steuert, daß der erste Eingang des zweiten Verstärkers mit der Eingangseinrichtung verbunden ist, um das erste Signal (zwischen 74 und 73) zu empfangen, daß die Eingangseinrichtung außerdem eine Einrichtung (75, 77, 87, 88, 91) aufweist, die dem zweiten Eingang des zweiten Verstärkeisein -Signal zuführt, das eine Funktion der

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Größe der Fotowiderstandseinrichtung ist, daß der zweite Verstärker die Intensität der Lichtquelle einstellt, um die Größe der Fotowiderstandseinrichtung zum Ausgleich der Signale an dem ersten und zweiten Eingang des zweiten Verstärkers (70) zu ändern, und daß eine Kopplungseinrichtung vorhanden ist, die den Fotowiderstand derart schaltet, daß er einen Teil der zweiten Einrichtung (89, 86, 86) bildet, um dadurch ein zweites Signal (V₃) zu erzeugen, das ebenfalls eine Funktion der Fotowiderstandseinrichtung ist.
6. Meßumformer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fotowiderstandseinrichtung einen einzigen Fotowiderstand (85) aufweist und daß die Kopplungseinrichtung Schalter (86, 87, 88, 89) aufweist, um den Fotowiderstand abwechselnd mit einem Eingang des zweiten Verstärkers und der zweiten Einrichtung zu verbinden.
7. Meßumformer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsei-nrichtung eine ein Rückkopplungssignal erzeugende Einrichtung (24 bzw. 65, 66) aufweist, das auf die Änderung des veränderbaren Ausgangssignals anspricht.
8. Meßumformer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung (10) einen Wandler (110) aufweist, der ein Signal abgibt, das bezüglich gemessener Durckdifferentiale in einem Strömungsmittel im wesentlichen linear ist.
9. Meßumformer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung einen kapazitiven Differentialdruckwandler (110) aufweist, der ein Ausgangssignal liefert, das bezüglich eines gemessenen Differentialdruckes im wesentlichen linear ist.

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10. Meßumformer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fotowiderstandseinrichtung (80) einen Fotowiderstand (85) und ein erstes Widerstandsnetzwerk (75, 77, 78, 81) und ein zweites Widerstandsnetzwerk (65, 66, 73, 74, 78, 81) und Schalter (86, 87, 88, 89, 91) aufweist, um den Fotowiderstand abwechselnd in das erste und zweite Widerstandsnetzwerk zu schalten, daß das erste Widerstandsnetzwerk über den Fotowiderstand mit dem zweiten Verstärker (70) verbunden ist, daß das zweite Widerstandsnetzwerk wenigstens einen Teil der zweiten Einrichtung umfaßt und mit dem Vergleichsverstärker (38) verbunden ist, und daß das erste und das zweite Widerstandsnetzwerk mit den Schaltern verbunden ist, um ein Netzwerk von dem Fotowiderstand zu trennen, wenn das andere Netzwerk mit dem Fotowiderstand verbunden wird.
11. Meßumformer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der umformer eine Energiequelle (V_n) für das erste Widerstandsnetzwerk (75, 77, 78, 81) und das zweite Widerstandsnetzwerk (65, 66, 73, 74, 78, 81) aufweist, daß das erste und das zweite Widerstandsnetzwerk je eine Quellenimpedanz (R und R) und ausgewählte und verbundene Widerstände hat, so daß die Quellenimpedanzen des ersten und zweiten Netzwerks, wenn sie mit dem Fotowiderstand (85) verbunden sind, an dem zweiten Verstärker

(70) und dem Vergleichsverstärker (38) im wesentlichen gleich sind (R_v = R_v).
12. Meßumformer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Widerstandsnetzwerk (73, 74, 78, 81) einen Teil der Eingangseinrichtung des Quadraturkreises umfaßt.
13. Meßumformer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Quadraturkreiseingangseinrichtung ein Widerstandsnetzwerk (5, 66, 73, 74) aufweist, das zwischen diese Anschlüsse geschaltet ist, um den Gesamtstrom

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durch die Anschlüsse zu ermitteln.
14. Meßumformer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Quadraturkreiseingangseinrichtung eine stromempfindliche Einrichtung aufweist, die einen Spannungsteiler (25, 26 bzw. 73, 74) hat, der mit dem Quadraturkreis verbunden ist, eine Reihenschaltung eines Widerstandes (24, bzw. 65, 66) und eines Spannungsbezugselements (16 bzw. 34), das zwischen diese Anschlüsse geschaltet ist, sowie eine Einrichtung, um den Spannungsteiler parallel zu der Serienschaltung zu schalten.
15. Meßumformer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung einen Wandler (10) aufweist, der auf veränderbare physikalische Parameter anspricht, und daß die Einrichtung, die die erste Einrichtung speist, der Quadraturkreis und der Vergleichsverstärker ein Spannungsbezugseiement (16, 34) aufweisen, das zwischen die Anschlüsse geschaltet ist.
16. Meßumformer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung einen kapazitiven Druckwandler (110) aufweist, der ein Ausgangssignal liefert, das bezüglich eines gemessenen Druckes im wesentlichen linear ist.
17. Meßumformer nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der kapazitive Druckwandler (110) wenigstens einen Kondensator (C₁), eine Erregungsquelle (120) für den Kondensator aufweist, die über die Anschlüsse gespeist wird und einen Oszillator (120) hat, eine Einrichtung, um den Oszillator mit dem Kondensator zu verbinden, die eine Gleichspannungskoppeleinrichtung (142, 143) hat, die Gleichspannungssignale als Funktion der Kapazität des Kondensators erzeugt, und eine Einrichtung aufweist, die auf die Gleichspannungssignale anspricht, um das Eingangesignal zu erzeugen.

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18. Meßumformer nach Anspruch i; gekennzeichnet durch einen Stromsteuerverstärker (20, 90) mit einem Stromsteuereingang (18 bzw. 45), der ein Ausgangsstromsignal (I) veränderbarer Größe über die Anschlüsse in Abhängigkeit von einem Steuersignal an dem Steuerstromeingang erzeugt, einen Quadratürkreis (40, 50), der nur über diese Anschlüsse gespeist wird und eine Einrichtung (70, 8o) aufweist, die auf das Ausgangsstromsignal anspricht, um ein zweites Signal zu erzeugen, das dem Quadrat des Ausgangsstromsignals proportional ist, eine Signalvergleichseinrichtung (30, 38), die nur über diese Anschlüsse gespeist wird und eine Einrichtung aufweist, um die Differenz zwischen dem Eingangssignal (V ) und dem zweiten Signal zu ermitteln, sowie eine Ausgangseinrichtung hat, um ein Ausgangssteuersignal zu erzeugen, das eine Funktion des Eingangssignals und des zweiten Signals ist, und eine Einrichtung (18, 45), um die Ausgangseinrichtung der Signalvergleichseinrichtung mit dem Stromsteuereingang zu verbinden und dieser das Steuersignal zur Steuerung der Größe des Ausgangsstromsignals zuzuführen und dadurch die Größe des zweiten Signals in Abhängigkeit von den Änderungen des veränderbaren Eingangssignals zu ändern.
19. Meßumformer nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Quadraturkreis eine Lichtquelle (80A) und einen Fotowiderstand (85) aufweist, der auf die Lichtquelle anspricht, eine Einrichtung (70) zur Steuerung der Intensität der Lichtquelle als Funktion des Ausgangestromsignals und eines abhängigen Signals, ein erstes Netzwerk (75, 77, 78, 81), das das abhängige Signal erzeugt, ein zweites Netzwerk (65, 66, 73, 74, 78, 81), das das zweite Signal (V) erzeugt, und eine Einrichtung (86, 87, 88, 89, 91), um den Fotowiderstand (85) abwechselnd mit dem ersten Netzwerk und dem zweiten Netzwerk zu verbinden und dadurch die Lichtintensität und das

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zweite Signal als Funktion der Größe des Fotowiderstandes und des Ausgangsstromsignals zu ändern. .
20. Meßumformer nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Netzwerk Widerstände aufweisen, die derart ausgewählt sind, daß die Quellenimpedanz (R R^) eines jeden Netzwerks im wesentlichen gleich ist (R„ = Ry), wenn der Fotowiderstand (85) mit dem jeweiligen Netzwerk verbunden ist.

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