DE2549995C3 - Elektronische Einrichtung zur Auswertung und Darstellung eines nichtlinearen Kennlinienfeldes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektronische Einrichtung zur optimierten Auswertung und spannungs- oder strommäßigen Darstellung eines physikalische Zusammenhänge wiedergebenden nichtlinearen Kennlinienfeldes.

Auf dem Gebiete der Feuchtigkeitsmessung ist ein seit Jahren vielbenutzter Feuchtigkeitsmesser bekannt, der bereits im Jahre 1928 von August angegeben wurde und als Psychrometer bezeichnet wird. Bei diesem sogenannten Aspirations-Psychrometer sind zwei Thermometer vorhanden, von denen das eine von einer Hülle aus leichtem Gewebe umgeben ist, welches sich in einem Gehäuse befindet, durch das fortlaufend mittels eines Ventilators ein Luftstrom gesaugt wird. Dieser Luftstrom streicht an beiden Thermometern vorbei und bei Benetzung des Gewebes an dem einen Thermometer mit Wasser von Raumtemperatur verdunstet dieses um so schneller in die vorbeiströmende Luft, je trockner diese ist. Infolge der dabei auftretenden Verdunstungskälte kühlt sich das benetzte Thermometer ab. Aus der Temperatur des trocknen Thermometers (Trockentemperatur), mit dem die Lufttemperatur gemessen wird und der des feuchten Thermometers (Feuchttemperatur), die wegen der Verdunstungskälte meist niedriger ist, läßt sich mit psychrometrischen Tafeln die relative (in Prozent bei der jeweiligen Temperatur des möglichen Aufnahmevermögens an Wasserdampf) Luftfeuchtigkeit bestimmen.

Der Temperaturunterschied, die sogenannte psychrometrische Differenz, wächst mit steigender Lufttemperatur und abnehmender relativer Luftfeuchtigkeit. Um zu einer möglichst fehlerfreien Messung zu gelangen, werden die Thermometer gegen Strahlung geschützt. Bei der psychrometrischen Meßmethode ist es daher

erforderlich, aus zwei gemessenen und abgelesenen Temperaturwerten anhand einer psychrometrischen Tafel den gesuchten dritten Wert, nämlich die absolute oder die relative Feuchtigkeit abzulesen.

Es ist auch bereits bekannt, die Differenzwerte zwischen den Temperaturen eines trockenen und eines nassen Fühlers in Abhängigkeit von der Temperatur des trockenen Fühlers zur Ermittlung der relativen Feuchtigkeit einem Computer einzugeben, so daß bei der Eingabe der gemessenen Werte der gesuchte dritte Wert automatisch ausgegeben wird. Eine derartige Rechenmaschine ist jedoch relativ aufwendig.

Für die Überwachung von Produktions- und Fertigungsprozessen bzw. die Einhaltung fest vorgegebener Feuchtigkeitswcrte eines Produktionsraumes oder einer Klimaanlage ist es erforderlich, die relative Feuchte fortlaufend zu messen und anzuzeigen bzw. mit Hilfe dieser ermittelten Werte Klimaanlagen zur Einhaltung der festgelegten relativen Feuchtigkeit zu steuern. Entsprechendes gilt allgemein für Klimaanlagen im Haushalt, Hotels, Konferenzräumen u. dgl.

Es wurde bereits eine elektronische Einrichtung zur analogen Anzeige der relativen Gasfeuchtigkeit nach der psychrometrischen Methode vorgeschlagen, welche kontinuierlich aus der psychrometrischen Temperaturdifferenz die relative Feuchtigkeit anzeigt, wobei diese Werte zur Steuerung von beispielsweise Klimaanlagen verwendbar sind. Bei dieser vorgeschlagenen Einrichtung weist ein elektronischer Rechner in Anpassung der zwischen der psychrometrischen Temperaturdifferenz, der Gastemperatur und der relativen Feuchte bestehenden empirischen Beziehungen Rechenglieder zur direkten und analogen Wiedergabe einer der relativen Feuchtigkeit proportionalen Spannung auf. Dabei ist der Rechner mit zwei Spannungen beaufschlagbar ausgebildet, von denen die eine der Tempertaur des Gases, dessen relativer Feuchtigkeitsgehalt zu bestimmen ist (Troekentemperatur) und die andere der bei dieser Temperatur gemessenen Verdunstungstemperatur (Feuchttemperatur) des Mittels entspricht, dessen Dampfanteil der zu bestimmenden relativen Feuchtigkeit zugrunde liegt. Zur Erzeugung der den zu messenden Temperaturen entsprechenden Spannungen werden bei der vorgeschlagenen Einrichtung Elemente verwendet, deren Durchlaufspannung, Widerstand oder thermoelektrische Energie sich mit der zu messenden Temperatur proportional ändert.

Es hat sich nun herausgestellt, daß es nicht ohne weiteres möglich ist, ein Kennlinienfeld, welches bestimmte physikalische Zusammenhänge wiedergibt über seinen gesamten Bereich spannungs- oder strommäßig exakt auszubilden. Diese Schwierigkeiten sind dann besonders groß, wenn das abzugebende Kennlinienfeld keinen linearen Verlauf zeigt. So ist es beispielsweise möglich, einen bestimmten abgrenzbaren Bereich, beispielsweise einen unteren Grenzbereich, exakt spannungs- oder strommäßig wiederzugeben, während der außerhalb dieses wiedergegebenen Bereiches liegende Teil eine Ungenauigkeit aufweist, die für eine Steuerung eines bestimmten Prozesses nicht mehr ausreichend ist.

Der oben bereits vorgeschlagenen elektronischen Einrichtung zur Anzeige der relativen Gasfeuchtigkeit nach der psychrometrischen Methode unter Verwendung von zwei Temperatureingangsgröße:n liegt ein to Kennlinienfeld zugrunde, bei dem die Werte der relativen Feuchtigkeit über der Troekentemperatur in Abhängigkeit der psychrometrischen Temperaturdifferenz aufgetragen sind. Hierbei zeigt εε sich, daß das Kennlinienfeld mit abnehmender relativer Feuchtigkeit und insbesondere bei geringer Raumtemperatur merkliche Nichtlinearitäten aufweist mit einer Abweichung, die bis zu 30% beträgt Darüber hinaus zeigt es sich, daß auch die Kennlinien selbst, d. h. die Linien konstanter relativer Luftfeuchtigkeit, über der Trocken- oder Raumtemperatur keinen linearen Verlauf besitzen. Aus diesen Gründen schneiden sich die Kurven konstanter relativer Feuchtigkeit auch nicht in einem Punkt

Derartige Eigenschaften von Kennlinienfeldem sind sehr verbreitet und es bestehen daher besondere Schwierigkeiten, derartige Felder über ihren gesamten Bereich strom- oder spannungsmäßig exakt darzustellen. Eine strom- oder spannungsmäßige Darstellung eines Kennlinienfeldes ist dann erforderlich, wenn mit Hilfe eines Rechners durch kontinuierliche Eingabe gemessener Werte des Kennlinienfeldes Meßergebnisse mit hinreichender Genauigkeit ermittelt werden sollen, wie dies beispielsweise bei der oben genannten und bereits vorgeschlagenen elektronischen Einrichtung zur analogen Anzeige der relativen Gasfeuchtigkeit aus den Werten einer gemessenen Trocken- und Naßtemperatur der Fall ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe eine strom- oder spannungsmäßige Darstellung eines Kennlinienfeldes mit vorbestimmter Genauigkeit über das gesamte Feld durchführbar ist.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung dadurch, daß bei einer elektronischen Einrichtung zur optimierten Auswertung und spannungs- oder strommäßigen Darstellung eines physikalische Zusammenhänge wiedergebenden nichtlinearen Kennlinienfeldes, mindestens die oberen und unteren verwertbaren Grenzbereiche des Kennlinienfeldes mit Hilfe je eines Diodenfunktionsgenerators (auch Polygonzaun genannt) oder eines anderen Funktionsgebers im Rahmen einer gewünschten Genauigkeit spannungs- oder strommäßig darstellbar sind, wobei mittels eines eine vorbestimmte Spannungsform erzeugenden Generators der prozentuale Anteil bestimmbar ist, mit dem die Funktionsgeber zum ausgehenden und zu ermittelnden Meßwert beitragen.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung weist das zugrunde liegende Kennlinienfeld empirisch ermittelte Werte der Differenz zwischen Temperaturen eines trockenen und nassen Temperaturfühlers eines psychrometrischen Temperaturmeßgerätes in Abhängigkeit zur Temperatur des trockenen Temperaturfühlers und der relativen Feuchtigkeit in Prozent auf.

Der eine vorbestimmte Spannungsform erzeugende Generator ist gemäß der Erfindung als ein Dreiecksgenerator ausgebildet, dessen Ausgang eine Dreiecksspannung aufweist. Um eine günstige Anpassung des Dreiecksgenerators zu ermöglichen, weist dieser eine Schaltungsvorrichtung zur Nullpunktverschiebung auf.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Dreiecksgenerator eine Schaltungsvorrichtung aufweist, mit deren Hilfe der Schwankungsbereich der Dreiecksspannung einstellbar ist.

Gemäß der Erfindung ist in der vorgeschlagenen Einrichtung ein Funktionsgeber vorhanden, dem Einguügsspannungen, die einem gemessenen physikalischen Zustand proportional sind und gemäß einem Kennlinienfeld mit anderen physikalischen Zuständen in Beziehung stehen zugeführt werden, wobei die Ausgangswerte des Funktionsgebers zu seinen Eingangs-

werten eine nichtlineare Beziehung aufweisen.

Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung entsprechen die dem Funktionsgeber zuführbaren Eingangsspannungen der gemessenen Raum- oder Trokkentemperatur.

In Weiterbildung der Erfindung sind Eirigangsspannungen, die einem weiteren gemessenen physikalischen Zustand proportional sind und gemäß dem gleichen Kennlinienfeld mit anderen physikalischen Zuständen in Beziehung stehen, einem oder mehreren parallelliegenden Funktionsgebern zuführbar, deren Ausgangswerte zu ihren Eingangswerten nichtlineare Beziehungen aufweisen. Bei dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung entsprechen die den Funktionsgebern zuführbaren Eingangsspannungen psychrometrischen Temperaturdifferenzen.

In Weiterbildung der Erfindung sind die Funktionsgeber oder Diodenfunktionsgeneratoren als logmaritmische Verstärker oder als Diodengatter ausgebildet. Die Ausgangswerte des Dreiecksgenerators und des Funktionsgebers sind einem Komparator (Doppelkomparator) zuführbar, der mit zwei Ausgängen ausgerüstet ist, wobei seine Ausgänge stets eine gegensinnige Polarität aufweisen.

In Weiterbildung der Erfindung sind dem Komparator zwei zueinander parallelliegende Präzisionsgleichrichterschaltkreise nachgeschaltet, die jeweils von einem Funktionsgeber beaufschlagbar sind. Die zueinander parallelliegenden Präzisionsgleichrichterschaltkreise sind vorteilhaft wechselweise durchschaltbar ausgebildet. Den Präzisionsgleichrichterschaltkreisen ist ein mit zwei Eingängen versehener Integrator nachgeschaltet welcher derartig ausgebildet ist, daß der zur Erzeugung eines Ausgangsmeßwertes aus seinen Eingangswerten einen Mittelwert bildet.

Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind die Ausgangsspannungen des Integrators einer zu ermittelnden relativen Feuchtigkeit proportional.

Die Erfindung wird anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Hierbei zeigt

Fig. 1 ein Kennlinienfeld, welches die Beziehungen zwischen der psychrometrischen Temperaturdifferenz, der Trockentemperatur und der relativen Feuchte wiedergibt;

F i g. 2 ein Blockschaltbild der Einrichtung nach der Erfindung;

F i g. 3 und 3a ein Schaltbild gemäß dem Blockschaltbild nach F i g. 2;

Fig.4 die Spannungsverläufe am Ausgang des Dreiecksgenerators und an den Ausgängen weiterer Schaltungsstufen und

Fig.5 die Spannungsverläufe gemäß Fig.4 bei einem anderen Spannungseingangswert

F i g. 1 gibt ein Kennlinienfeld wieder, welches Kurvenscharen I aufweist die die relative Feuchtigkeit in Prozenten in Abhängigkeit von der psychrometrischen Temperaturdifferenz T_d aufgetragen über der Trockentemperatur T_r darstellen. Die Gerade II stellt die Grenzkurve eines vereisten Thermometers dar, welche durch den Nullpunkt der Trockentemperatur verläuft Die Verlängerung der einzelnen Kurven der Kurvenschar I über den Nullpunkt hinaus im negativen Bereich, ergeben auf der Abszissenachse einen Bereich, der mit »V« bezeichnet ist und dessen proportionaler Spannungswert zur Ermöglichung von Rechenoperationen einer Rechenstufe eingegeben wird

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, zeigen die Kurven gleicher relativer Feuchtigkeit nur in einem relativ kleinen Trockentemperaturbereich einen gleichen Abstand untereinander.

Betrachtet man die Kurven gleicher relativer Feuchtigkeit und ihren Abstand untereinander bei gleicher Differenz der Werte der Feuchtigkeit, so ergeben sich mit abnehmender relativer Feuchtigkeit zunehmende Werte der psychrometrischen Temperate turdifferenz. Dieses Verhalten der psychrometrischen Temperaturdifferenz ist darüber hinaus noch abhängig von der Trockentemperatur, welche der Raumtemperatur gleichgesetzt werden kann. Diese Abweichungen vom linearen Verhalten können maximal bis zu 30%

!5 betragen, so daß bei einer linearen strom- oder spannungsmäßien Abbildung des Kennlinienfeldes Fehler einer entsprechenden Größe auftreten, d. h. bis zu etwa 30%.
Die exakte Abbildung in Strom- oder Spannungsform mit relativ einfachen elektronischen Mitteln ist daher nur in einem relativ kleinen Raum- oder Trockentemperaturbereich möglich.

Die exakte strom- oder spannungsmäßie Darstellung eines gesamten Kennlinienfeldes soll nun dadurch erfolgen, daß verschiedene Bereiche mit Hilfe elektronischer Mittel exakt abgebildet werden und daß die dazwischen liegenden Bereiche mit Hilfe, beispielsweise eines Dreiecksgenerators, prozentual herangezogen werden entsprechend ihrem Abstand von des zu berücksichtigenden Raumtemperaturwert.

Den Eingängen der Einrichtung gemäß F i g. 2 werden aus diesem Grund Spannungswerte zugeführt welche gemäß dem in F i g. 1 wiedergegebenen Kennlinienfeld bestimmten Temperaturwerten oder

J5 Temperaturdifferenzwerten entsprechen. Die Schaltung kann jedoch auch unter Zugrundelegung eines anderen nicht dargestellten Kennlinienfeldes zur Ermittlung eines entsprechenden Meßwertes verwendet werden.

Der einen Eingangsleitung Δ T_ps werden beispielsweise von einem nicht näher dargestellten Meßgerät zur Ermittlung der psychrometrischen Temperaturdifferenz Spannungswerte eingegeben, welche dieser gemessenen psychrometrischen Temperaturdifferenz entsprechen. Diese Werte gelangen gleichzeitig in Funktionsge-

«5 ber 5 und 6, die jeweils als logarithmische Verstärker oder als Diodengatter bzw. Diodenfunktionsgenerator ausgebildet sein können. Der Funktionsgeber 5 ist beispielsweise derartig deminsioniert, daß er bei einem Trockentemperaturwert von 90° C eine exakte Abbiiso dung der Werte der relativen Feuchtigkeit zuläßt während der Funktionsgeber 60 so ausgelegt ist daß er bei Trockentemperaturwerten von etwa 10° C eine exakte Darstellung der relativen Feuchtigkeitswerte ermöglicht

Die Trockentemperaturwerte gelangen in Form entsprechender Spannungswerte in einen Funktionsgeber 2, der ebenfalls als Diodenfunktionsgenerator, logarithmischer Verstärker oder auch als Diodengatter ausgebildet sein kann. Grundsätzlich gilt für die

t* Funktionsgeber 2, 5, 6, daß ihre Ausgangsspannungswerte zu ihren Eingangsspannungswerten nichtlineare Beziehungen aufweisen. Die Nichtlinearität ist abhängig von den Werten in jenen Bereichen eines Kennlinienfeldes, für die der jeweilige Funktionswandler angepaßt ist

6S Mit 3 ist ein Dreiecksgenerator bezeichnet dessen Ausgang Ά eine Dreiecksspannung aufweist Grundsätzlich können auch andere Spannungsformen, wie beispielsweise eine Sägezahnspannung verwendet wer-

den. Sowohl die Ausgangswerte des Dreiecksgencratoi s 3 als auch die des Funktionsgcbers 2 werden zwei getrennten und mit Operationsverstärkern ausgerüsteten Eingängen eines Komparator 4 zugeführt. Dieser Komparator ist als Doppelkomparn'or mit zwei Ausgängen C D ausgerüstet, welche jeweils einen Präzisionsgleichrichter 7 und 8 ansteuern. Der Präzisionsgleichrichter 7 wird dabei seinerseits von dem Funktionsgeber 6 und der Präzisionsgleichrichter 8 von dem Funktionsgeber 5 beaufschlagt. Der Komparator 4 legt jeweils die Zeit fest, in der die Werte mit denen die Präzisionsgleichrichter 7 und 8 von den Funktionsgebern 6 bzw. 5 beaufschlagt werden, an den Integrator 9 durchgcschalict werden. Dieser büdcv von den Eingangswerten fund Faus den Präzisionsgleichrichtern 7 bzw. 8 einen Mittelwert. Der Ausgangswert des Integrators 9 stellt in dem hier vorliegenden Beispiel den Wert der relativen Feuchte dar, welcher sich bei den entsprechenden Eingangswerten der Trocken- bzw. Raumtemperatur und der psychrometrischen Temperaturdifferenz entsprechend dem zugrundeliegenden Kennlinienfeld ergibt.

F i g. 3 zeigt das Schaltbild der Einrichtung entsprechend dem Blockschaltbild nach Fig. 2, wobei die in Fig. 2 dargestellten Blöcke durch entsprechende Umrandungen im Schaltbild der F i g. 3 gekennzeichnet sind.

Die Trockentemperatur T_rT, die von einer nicht näher dargestellten Einrichtung gemessen und in Spannungswerte umgesetzt wird, gelangt über die Eingangsleitung 1 zum Funktionsgeber 2, dessen innerer Aufbau anhand der F i g. 3a erläutert wird.

Bei dem hier vorliegenden Funktionsgeber handelt es sich um eine kaskadenförmig angeordnete Potentiometerschaltung, wobei jede Kaskadenstufe mit zwei hintereinandergeschaltcten Widerständen und einer dazwischenliegenden Diode ausgerüstet ist. Steigt beispielsweise die Spannung an der Eingangsleitung 1 langsam an, so ist nur der Widerstand 40 wirksam und es erfolgt mit Hilfe des Operationsverstärkers 14 eine Verstärkung im Verhältnis von 1:1. Die Durchlaßspannung der parallelliegenden Dioden 42 bis 44 beträgt in diesem Ausführungsbeispiel 0,5 Volt, so daß mit Hilfe des Potentiometers 46, welches zur Diode 42 in Reihe liegt, die Verstärkung des Operationsverstärkers 14 um eine Stufe geändert wird. Eine entsprechende Änderung der Verstärkung erfolgt mit den weiteren parallelliegenden Potentiometer- und Diodenstufen. Durch eine entsprechende Justierung dieser Potentiometerstufen erhalten die Ausgangswerte zu ihren Eingangswerten eine vorgegebene nichtlineare Beziehung.

Der Ausgangswert des Funktionswandlers 2 gelangt zu zwei parallelgeschalteten Operationsverstärkern 14 und 16, während die jeweils anderen Eingänge der Operationsverstärker 14 und 16 mit Eingangsspannungen aus dem Ausgang des Dreiecksgenerators 3 beaufschlagt werden und zwar über die Zugangsleitung 19.

Der Dreiecksgenerator 3 weist zwei hintereinandergeschaltete Operationsverstärker 27 und 28 auf, welche in der vorgegebenen Schaltung eine Dreiecksspannung bei 35 als Ausgang abgeben. Eine Dreiecksspannung ist für die zu lösende Aufgabe besonders vorteilhaft, da bei einer Nullpunktverschiebung dieser Spannung eine vorgegebene Proportionalität erhalten bleibt Entsprechendes gilt noch für eine Sägezahnspannung.

Die Dimensionierung der Widerstände 30,31, 32, 33 und 34, ebenso wie die des Kondensators 29 ist voneinander abhängig. Mit Hilfe des Potentiometers 25 in Verbindung mit dem Widerstand 23 erfolgt die Nullpunktverschiebung der Dreiecksspannung wie anhand der F i g. 4 und 5 noch näher erläutert wird, während die Einstellung, in welchem Bereich die Dreiecksspannung schwankt, mit Hilfe des Potentiometers 26 und dem Widerstand 24 erfolgt. Über die Leitung 19 werden die Operationsverstärker 14 und 16 mit der Dreiecksspannung beaufschlagt, die den Komparator 4

to mit zwei Ausgängen bilden.

Der Ausgang des Operationsverstärkers 14 führt zur Diode 10, der ein Widerstand 11 nachgeschaltel ist, welcher mit dem Operationsverstärker 12 verbunden iii. Zwischen dem Widerstand !1 und dem Operalions-

rs verstärker 12 befindet sich der Knotenpunkt 13, der einerseits mit dem Funktionsgeber 6 über den Widerstand 17 und andererseits mit dem Widerstand 15 verbunden ist. Der Ausgang des Operationsverstärkers 12 ist mit zwei antiparallel geschalteten Dioden verbunden, von denen die Diode 18 vor dem Widerstand 15 und die Diode 30 hinter dem Widerstand 15 liegt. Die elektronischen Schaltungselemente 10, 11,12, 15,17, 18 und 50 bilden den Präzisionsgleichrichter 7 gemäß Fig.2, der über den Widerstand 51 den Integrator 9 beaufschlagt, welcher den Operationsverstärker 47 und den dazu parailelgeschalteten Widerstand 48 mit den wiederum dazu parallelgeschalteten Kondensator 49 aufweist.

Den elektronischen Schaltungselementen 10, 11, 12, 15, 17, 18 und 50, die den Präzisionsgleichrichter 7 bilden, entsprechende Elemente liegen zwischen dem Operationsverstärker 16 und dem Widerstand 52 der ebenfalls im Eingang des Integrators 9 angeordnet ist. Diese Elemente bilden den Präzisionsgleichrichter 8 gemäß F i g. 2.

Im Punkt 53 werden diese beiden Wege auf den Operationsverstärker zusammengeschaltet.

Die in Fig. 3 dargestellten Funktionsgeber 5 und 6 sind in ähnlicher Weise aufgebaut, wie der Funktionsgeber 2, welcher in F i g. 3A dargestellt ist.

Die Funktionsgeber 5 und 6 werden in dem hier dargestellten Beispiel mit Eingangsspannungen beaufschlagt, welche der relativen Feuchte entsprechen. Der Funktionsgeber 5 ist dabei derartig dimensioniert und seine Potentiometer sind so eingestellt, daß bei einer Trockentemperatur von 90⁰C die Werte der relativen Feuchtigkeit exakt wiedergegeben werden. Der Funktionsgeber 6 dagegen ist derartig diemensioniert und seine Potentiometer sind so justiert, daß die Werte der relativen Feuchtigkeit bei einer Trockentemperatur von 10⁰C exakt wiedergegeben werden. Damit stellen die Funktionsgeber 5 und 6 jeweils eine unterschiedliche Aussage bereit, welche bezogen auf ihre definierte und eingestellte Trockentemperatur exakt ist. Zwischen den festgelegten Trockentemperaturen der Funktionsgeber 5 und 6 ergeben sich die entsprechenden Zwischenwerte, welche mit Hilfe des Dreiecksgenerators 3 über den Komparator 4 entsprechend ihrer Lage, bezogen auf die ermittelte und gemessene Trockentemperatur, be stimmt werden.

Die F i g. 4 und 5 zeigen die Spannungsverläufe an den in F i g. 2 angegebenen Stellen der Schaltung, wobei der Spannungsverlauf nach F i g. 4 einen anderen Betriebszustand wiedergibt als der Spannungsverlauf nach Fig.5.

In Fig.4 gibt A den Spannungsverlauf am Ausgang des Dreiecksgenerators 3 wieder. Wie ersichtlich, beträgt in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel

die Amplitude der Dreiecksspannung 9 Volt.

Fig. 4B zeigt die Spannung am Ausgang des Funktionsgebers 2, welche der gemessenen Trockentemperatur entspricht und in diesem Beispiel 7,5 Volt beträgt. Die F i g. 4C gibt den Spannungsverlauf an einem Ausgang des Komparators 4 wieder, der als Doppelkomparator ausgebildet ist. Der Spannuungsvcrlauf des zweiten Ausgangs D wird durch Fig. 4D wiedergegeben. Wie aus dem Vergleich der F i g. AC und D hervorgeht, sind die Impulsbreiten der Ausgangsspannungen gleich groß ausgebildet und treten auch zu gleichen Zeiten auf. Der Spannungsverlauf am Ausgang des Präzisionsgleichrichters 8 wird durch die Fig. 4E und der Ausgang des Präzisionsgleichrichlers 7, durch die Fig. 4F wiedergegeben. Die Fig. 4G zeigt die Summe der Spannungen aus den Fig.4D und E und diese tritt in dem Punkt 53 nach F i g. 3 auf. Die F i g. 4H zeigt den Spannungsverlauf am Ausgang des Integrators 9 und dieser Spannungsverlauf entspricht dem hier dargestellten Beispiel, der zu ermittelnden relativen » Feuchte.

Wie aus der F i g. 4A ersichtlich ist, werden durch die Spannung nach Fig. 4B die Schaltpunkte gemäß F i g. 4C festgelegt, so daß sich dadurch die dargestellten Impulsbreiten ergeben. Entsprechendes gilt für den Ausgang D des Komparators 4, der dem Ausgang des Operationsverstärkers 14 (s. Fig. 3) entspricht. Wie ein Vergleich der Spannungsverläufe der Fig. 4C und 4D ergibt, sind diese in ihrer Form gleich und hinsichtlich ihrer Polung umgekehrt.

Wie aus Fig.4 deutlich wird, werden die Impulsbreiten von C und D, welche die Schaltzeiten der Präzisionsgleichrichter 8 und 7 festlegen, in denen die Werte von den Funktionsgebern 5 und 6 durchgeschaltet werden, durch Überlagerung der Spannung S mit der Dreiecksspannung A bestimmt. Da sich die positiven oder auch die negativen Anteile von Cund Düber eine Impulsfolge zu 1 ergänzen, lassen sich somii die prozentualen Anteile festlegen, mit denen die Funktionsgeber 5 und 6 zur Ermittlung des Endergebnisses zur Wirkung kommen. Da die Spannung B in dem hier dargestellten Beispiel der gemessenen Trockentemperatur proportional ist, wird somit die prozentuale Heranziehung der Funktionsgeber 5 und 6, wie gewollt, von der Trockentemperatur abhängig. Hat beispielsweise die Trockentemperatur einen mittleren Wert von 50⁰C, so schneidet der dazugehörige Spannungswert 8 die Dreiecksspannung auf der halben Länge der Seiten des Dreiecks der Dreiecksspannung des Dreiecksgenerators 3. Damit wird das Integral des beispielsweise positiven Anteils der Impulsfolge von C gleich dem Integral des positiven Anteils der Impulsfolge von D und dies wiederum hat zur Folge, daß die Funktionsgeber 5 und 6 zur Ermittlung des Endergebnisses gleichmäßig, d. h. je zu 50% herangezogen werden. Da die Werte entsprechend dem Kennlinienfeld von F i g. 1 im oberen und unteren Bereich von den Funktionsgebern 5 und 6 spannungsinäßig exakt dargestellt werden, wird durch die Heranziehung der Funktionsgeber zu je 50% zur Ermittlung der Werte im mittleren Bereich des Kennlinienfeldes ein Fehler, welcher durch die Abweichung der Werte des Kennlinienfeldes von der Linearität entsteht, entscheidend verringert. Durch die Abhängigkeit der prozentualen Heranziehung der Funktionsgeber 5 und 6 von der gemessenen Trockentemperatur, kann jeder Funktionsgeber entsprechend seiner Lage in Kennlinienfeld an dem zu ermittelnden Endergebnis mitwirken, so daß dadurch eine erhebliche Steigerung der zu erreichenden Genauigkeit mit relativ einfachen elektronischen Mitteln erzielt wird.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (15)

Patentansprüche:

1. Elektronische Einrichtung zur optimierten Auswertung und spannungs- oder strommäßigen Darstellung eines physikalische Zusammenhänge wiedergebenden nichtlinearen Kennlinienfeldes, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die oberen und unteren verwertbaren Grenzbereiche des Kennlinienfeldes mit Hilfe je eines Diodenfunktionsgenerators oder eines anderen Funktionsgebers (2, 5, 6) im Rahmen einer gewünschten Genauigkeit spannungs- oder strommäßig darstellbar sind und daß mittels eines eine vorbestimmte Spannungsform erzeugende Generators (3) der prozentuale Anteil bestimmbar ist, mit is dem die Funktionsgeber zum ausgehenden und zu ermktelden Meßwert beitragen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zugrundeliegende Kennlinienfeld empirisch ermittelte Werte der Differenz zwischen » Temperaturen eines trockenen und nassen Temperaturfühlers eines psychrometrischen Temperaturmeßgerätes in Abhängigkeit zur Temperatur des trockenen Temperaturfühlers und der relativen Feuchtigkeit in Prozent aufweist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der eine vorbestimmte Spannungsform erzeugende Generator ein Dreiecksgenerator (3) ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dreiecksgenerator (3) eine Schaltungsvorrichtung (25) zur Nullpunktverschiebung aufweist.

5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Dreiecksgenerator (3) eine Schaltungsvorrichtung (26) aufweist, mit deren Hilfe der Schwankungsbereich der Dreiecksspannung einstellbar ist

6. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der vorstehenden, dadurch gekennzeichnet, daß Ein- *o gangsspannungen, die einem gemessenen physikalischen Zustand proportional sind und gemäß einem Kennlinienfeld mit anderen physikalischen Zuständen in Beziehung stehen, einem Funktionsgeber (2) zuführbar sind, dessen Ausgangswerte zu seinen Eingangswerten eine nichtlineare Beziehung aufweisen.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Funktionsgeber (2) zuführbaren Eingangsspannungen der gemessenen Raum- so temperatur entsprechen.

8. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß Eingangsspannungen, die einem weiteren gemessenen physikalischen Zustand proportional sind und gemäß dem gleichen Kennlinienfeld mit anderen physikalischen Zuständen in Beziehung stehen, einem oder mehreren parallelliegenden Funktionsgebern (5, 6) zuführbar sind, deren Ausgangswerte zu ihren Eingangswerten nichtlineare Beziehungen aufweisen.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die den Funktionsgebern (5, 6) zuführbaren Eingangsspannungen psychrometrischen Temperaturdifferenzen entsprechen.

10. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der ^s vorstehenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktionsgeber oder Diodenfunktionsgeneratoren (2, 5, 6) als logarithmische Verstärker oder als Diodengatter ausgebildet sind.

11. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der vorstehenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangswerte des Dreiecksgenerators (3) und des Funktionsgebers (2) einem Doppelkomparator (4) zuführbar sind, der mit zwei Ausgängen ausgerüstet ist, wobei seine Ausgänge stets eine gegensinnige Polarität aufweisen.

12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß dem Komparator (4) zwei zueinander parallelliegende Präzisionsgleichrichter-

. schaltkreise (7, 8) nachgeschaltet sind, die jeweils von einem Funktionsgeber (5 bzw. 6) beaufschlagbar sind.

13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die zueinander parallelliegenden Präzisionsgleichriciiterschaltkreise (7, 8) wechselweise durchschaltbar ausgebildet sind.

14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß den Präzisionsgleichrichterschaltkreisen (7, 8) ein mit zwei Eingängen versehener Integrator (9) nachgeschaltet ist, welcher derartig ausgebildet ist, daß er zur Erzeugung eines Ausgangsmeßwertes aus seinen Eingangswerten einen Mittelwert bildet

15. Einrichtung nach Anspruch 7 und 8, oder einem der vorstehenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsspannungen des Integrators (9) einer zu ermittelnden relativen Feuchtigkeit proportional sind.