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DE3003598A1 - Densitometer - Google Patents

Densitometer

Info

Publication number
DE3003598A1
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Authority
DE
Germany
Prior art keywords
output
resistor
voltage
input
current
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19803003598
Other languages
English (en)
Inventor
Jraj Ghahramani
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ITT Inc
Original Assignee
Deutsche ITT Industries GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Deutsche ITT Industries GmbH filed Critical Deutsche ITT Industries GmbH
Publication of DE3003598A1 publication Critical patent/DE3003598A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N9/00—Investigating density or specific gravity of materials; Analysing materials by determining density or specific gravity
    • G01N9/002—Investigating density or specific gravity of materials; Analysing materials by determining density or specific gravity using variation of the resonant frequency of an element vibrating in contact with the material submitted to analysis
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/30—Modifications of amplifiers to reduce influence of variations of temperature or supply voltage or other physical parameters
    • H03F1/302—Modifications of amplifiers to reduce influence of variations of temperature or supply voltage or other physical parameters in bipolar transistor amplifiers
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/45—Differential amplifiers
    • H03F3/45071—Differential amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/45479—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of common mode signal rejection

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Description

I.Ghahramani-3 ' Dr,Rl/bk
30. Januar 1980
Densitometer
Die Priorität der Anmeldung Nr. 010021 vom 07. Februar 1979 in den Vereinigten Staaten von Amerika wird beansprucht.
Die Erfindung betrifft ein Densitometer und insbesondere einen außergewöhnlich kleinen, billigen und trotzdem genauen Antrieb dafür.
Die bislang bekannten Densitometer sind große, teure und unzulängliche Geräte, da in ihnen Kombinationen aus Spannungs- und Stromantrieben unterschiedlicher Phasen verwendet werden,
Kombinierte Spannungs- und Stromantriebe unterschiedlicher Phasen sind in der DE-OS 24 57 279 beschrieben.
In der Patentanmeldung P 28 41 513 wird ein Antrieb mit einem Permanentmagneten beschrieben, bei dem der Strom in der Spule gegenüber der Spannung um 90° phasenverschoben ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen. Zur Lösung schlägt die Erfindung eine Rückkopplung des Antriebsverstärkers dar, der kondensator- und induktionsspulenfrei ist, so daß eine Phasenverschiebung vermieden wird und der Strom in der Spule direkt proportional der Eingangsspannung des Treiberverstärkers ist.
Gegebenenfalls läßt sich in der Schaltung der Antrieb an einer früheren Stelle anordnen.
030034/060
• ©ABORIGINAL
I.Ghahramani-3
Die Erfindung ist in der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es stellen dar:
Fig. 1 das Blockdiagramm eines Schwingungsdensitometers, Fig. 2 die Einzelheiten der Schleifenschaltung nach Fig. 1,
Fig. 3 ein Diagramm einer Ausbildungsform des Antriebsverstärkers nach der vorliegenden Erfindung und
•JO Fig. 4 die graphische Darstellung der charakteristischen Wellenformen, die bei Betrieb des Densitometers nach der vorliegenden Erfindung auftreten.
In Fig. 1 stellt die Bezugsziffer 34' eine Schwingungsdensitometersonde dar mit der Antriebsspule 23, dem Flügel 24, dem piezoelektrischen Kristall 25 und dem Vorverstärker
Die Sonde 34' hat einen Eingang 27 und einen Ausgang 28. Die Fig. 1 zeigt ferner die Schleifenschaltung 29, den digitalen Funktionsgenerator 30 und das Anzeigegerät 31. Die Schleifenschaltung 29 besitzt den Eingang 32 und die Ausgänge 33 und 34, wobei der letztere in den Eingang 35 des digitalen Funktionsgenerator 30 führt. Dieser ist über seinen Ausgang mit dem Anzeigegerät 31 verbunden.
Der Eingang 27 der Sonde 34' ist mit dem Ausgang 33 der Schleifenschaltung 29 verbunden, somit bilden die Sonde 34' und die Schleifenschaltung 29 einen geschlossenen elektromechanischen Oszillator. Der Flügel 24 taucht in einen Fließstoff ein, dessen Dichte eine Funktion der Schwingungsfrequenz des Flügels 24 ist.
Der digitale Funktionsgenerator 30 besitzt den Eingang 35, der mit dem Ausgang 33 oder anderen Punkten der Schleifen-
,0 30034/060? ORIGINAL*
I.Ghahramani-3
schaltung 29 verbunden ist. Letztere drückt eine Rechteckspannung dem Eingang 35 des digitalen Funktionsgenerators 30 auf. Die Anzeigevorrichtung 31 aus Fig. 1 kann ein Gerät zur Anzeige der Dichte oder des spezifischen Gewichtes, ein Verfahrensregler oder dergleichen sein.
Im Verlauf der Beschreibung der vorliegenden Anmeldung wird auf die folgenden Patentanmeldungen Bezug genommen:
1, P 21 41 397
2. P 22 11 276
3. P 22 11 334
4. P 22 15 568
5. P 24 57 279.
Die Sonde 34* in Fig. 1 entspricht der herkömmlichen Bauweise, d.h. sie kann einer der in den genannten Patentanmeldungen beschriebenen Sonden entsprechen.
Di© Sonde 34', der digitale Funktionsgenerator 30 und das Anzeigegerät 31 ist ggf. der unter 5 genannten Patentanmeldung zu entnehmen. Die Schleifenschaltung 29 ist darin nicht enthalten.
Die Schleifenschaltung 29 nach Fig.. 2 enthält die Eingangsschaltung 36, den Regelverstärker 37, das Abgleichfilter 38, das Diskriminatorfilter 39 (zero crossing detector), den monostabilen Multivibrator 40, die Invertierschaltung 41, die Klemmschaltung 42, die phasenstarre Schleife 43, den Rechteckgenerator 44, das UND-Gatter 45, die Invertierschaltung 46, die phasenstarre Schleife 47 und den Antriebsverstärker 48, Die Teile liegen in der genannten Reihenfolge als serielle Stufen zwischen dem Eingang der Eingangsschaltung 36 und dem Ausgang 33 und damit
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I.Ghahramani-3
zwischen dem Ausgang 28 und dem Eingang 27 der Sonde 34',
Andere Stufen in Fig. 2 sind das Diskriminatorfilter 49, der Phasendetektor 50, das Tiefpaßfilter· 51, der Phasendetektor 52, das Tiefpaßfilter 53, der Schwellspannungsdetektor 54, die Invertierschaltung 55, die Klemmschaltung 56, der Kipposzillator 57, der Emitterfolger 58, der Sägezahngenerator 59 und die Phaseneinstellschaltung 60.
Der Regelverstärker 37 besitzt den Eingang 61 vom Ausgang der Klemmschaltung 56 her.
Das Abgleichfilter 38 hat zwei Ausgänge 62 und 63, wobei der letztere zum Eingang des Diskriminatorfilter 49 führt.
Dessen Ausgang wiederum liegt am Eingang 64 des Phasendetektors 50, am Verbindungspunkt 65 liegt der Ausgang 66 des Regelverstärkers 37. Das Abgleichfilter 38 weist zwei Eingänge 67 und 68 auf, wobei der Eingang 67 am Verbindungspunkt 65 liegt.
Der Phasendetektor 50 besitzt einen zweiten Eingang 69 vom Verbindungspunkt 65 her. Sein Ausgang liegt am Eingang des Tiefpaßfilters 51, dessen Ausgang wiederum am Eingang des Abgleichfilters 38 liegt.
Das Diskriminatorfilter 49, der Phasendetektor 50 und das Tiefpaßfilter 51 bewirken, daß das Abgleichfilter 38 die Frequenz des Ausgangssignals des Regelverstärkers 37 abgleicht. Das Signal in dem Ausgang 68 des Abgleichfilters bewirkt somit, daß der Durchlaßbereich desselben die Frequenz im Eingang des Abgleichfilters über die in der Eingangsleitung 67 spreizt.
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»F* Λ ^
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Das Ausgangssignal des Abgleichfilters 38 im Ausgang 32 ist um 90° phasenverschoben gegenüber dem Signal in dem Ausgang 63. Das Signal im Ausgang des Abgleichfilters wird dem Diskriminatorfilter 39 und dem Phasendetektor aufgedrückt. Das Ausgangssignal des Diskriminatorfilters wird sowohl dem Phasendetektor 52 wie dem monostabilen Multivibrator 40 aufgedrückt, während das Ausgangssignal des Phasendetektors 52 dem Tiefpaßfilter 53 aufgedrückt wird.
10
Der Ausgang des Tiefpaßfilter 43 führt zum Verbindungspunkt 70, der am Eingang des Regelverstärkers in der Eingangsschaltung 36 angeschlossen ist.
Der Schwellwertdetektor 54 liegt mit seinem Eingang 72 ebenfalls am Verbindungspunkt 70. Liegt das Eingangssignal des Schwellspannungsdetektors 54 auf einem vorbestimmten Potential, so liegt das Potential des Ausgangssignals 73 entweder auf einem hohen oder auf einem tiefen Potential.
Das Ausgangssignal 73 des Schwellspannungsdetektors 54 kann somit z.B. auf dem Masspotential oder bei +15 V liegen. Liegt das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 53 unter dem bestimmten Potential, so liegt das Ausgangssignal 53 des Schwellspannungsdetektors 54 auf Massepotential.·
Der Schwellspannungsdetektor 54 betreibt sowohl die Klemmschaltungen 42 und 56 wie den Kipposzillator 57. Klemmschalter 56 und Kipposzillator 57 werden durch die Invertierschaltung 55 betrieben.
Die Invertierschaltung 55 hat ein Ausgangssignal im Ausgang 74, das ebenfalls ein Potential von 15 V dem Massapotential annimmt,
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Die Klemmschaltung 42 gibt das Ausgangssignal der Invertierschaltung 41 an die Phasenschleife weiter. Befindet sich jedoch der Schwellspannungsdetektor 54 in dem anderen Zustand, dann wird das Ausgangssignal am Ausgang 75 der Klemmschaltung 42 an Masse gelegt. Das Ausgangssignal der Invertierschaltung 55 ist ganz einfach die Umkehrung des Ausgangssignals des Detektors 54. Liegt das Ausgangssignal der Invertierschaltung 55 auf hohem Potential, so wird der Kipposzillator 57 mit Leistung versorgt. Liegt das Ausgangssignal der Invertierschaltung 55 dagegen auf tiefem Potential, so liegt der Ausgang des Kipposzillators an Masse.
Der Emitterfolger 58 ist zwischen den Kipposzillator 57 und die phasenstarre Schleife 43 geschaltet. Letztere besitzt einen Ausgang 76 zum Rechteckgenerator 44 hin. Die Bezugsziffern 77' und 78 stellen Verbindungspunkte dar. Der Rechteckgenerator 44 liegt über seinen Eingang 79 am Verbindungspunkt 78, der wiederum mit dem Verbindungspunkt verbunden ist. Die Klemmschaltung 56 liegt zwischen Verbindungspunkt 77 und dem Eingang 61 des Regelverstärkers
Liegt das Ausgangssignal des Schwellspannungsdetektors auf Η-Pegel, so gleicht die Schleifenschaltung 29 ab und öffnet die Klemmschaltung 42, so daß der Ausgang 65 nicht mehr an Masse liegt. Umgekehrt legt gleichzeitig die Invertierschaltung 55 den Eingang des Kipposzillators 57 an Massepotential. Während des Abgleichens setzt die Invertierschaltung 55 auch den Ausgang der Klemmschaltung 56 über die Verbindung 80, die vom Ausgang 74 derselben kommt, außer Kraft. Während des Zugablaufes hält der Schwellspannungsdetektor 54 den Ausgang der Klemmschaltung 42 auf Masse, während die Invertierschaltung 55 den Kipposzillator
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ansteuert und die Klemmschaltung 56 das Ausgangssignal des Rechteckgenerators 44 in den Eingang 61 des Regelverstärkers 37 weitergibt.
In Fig. 2 ist der Verbindungspunkt 77 mit dem Funktionsgenerator 30 nach Fig. 1 verbunden.
Das UND-Gatter 40 empfängt vom Verbindungspunkt 78 und vom Ausgang 81 der Phaseneinstellschaltung 60 ein Signal.
Der Eingang 82 des Sägezahngenerators 59 liegt am Verbindungspunkt 78, der Ausgang 83 am Eingang der Phaseneinstellschaltung 60.
Die Schaltung 60 läßt sich manuell einstellen, damit die Phase der Sinuswelle des Stromes in Spule 23 um 90° gegenüber der Ausgangsspannung des Kristalls 25 phasenverschoben werden kann. Damit läßt sich der maximale Wirkungsgrad des elektro-mechanisehen Oszillators erreichen.
In der Ausbildungsform nach Fig. 1 bilden die Sonde 34' und die Schleifenschaltung 29 einen elektro-mechanischen Oszillator, der bei einer Frequenz schwingt, die von der Dichte des Fließstoffes abhängt, in den der Flügel 24 eingetaucht ist. Das gleiche gilt für die Pulsfrequenz der Rechteckquellenspannung, die an dem Eingang 35 des digitalen Funktionsgenerators 30 anliegt.
Der digitale Funktionsgerarator 30 kann als digitale Linearisierungsschaltung bezeichnet werden. Er erzeugt ein digitales Ausgangssignal, das der Dichte aus dem Eingangssignal direkt proportional ist, das dem Eingang 35 aufgepresst wird«
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Bis auf den Antriebsverstärker 48 sind sämtliche in den Fig. 1 und 2 gezeigten Teile in der Patentanmeldung P 24 57 279 offenbart.
Der Antriebsverstärker 78 ist entsprechend der vorliegenden Erfindung in Fig. 3 gezeigt konstruiert.
Der Stromantrieb der Spule 23, in Phase mit der Eingangsspannung des Antriebsverstärkers 48, sollte mit der Ein- stellung der Schaltung 60 nicht interferrieren, damit deren Phasenlage zur Erzielung eines maximalen Wirkungsgrades nicht verändert wird. Ein Stromantrieb ist auch noch aus einem anderen Grunde wünschenswert, nämlich wegen des magnetostriktiven Aritriebs der Sonde 34, die durch den Strom geregel wird und nicht durch die Spannung an der Spule 23. Siehe hierzu die Patentanmeldung P 21 41 397.
In Fig. 3 ist der Antriebsverstärker 48 angeschlossen an die Antriebsspule 23 gseigt. Die Spannung V . ist die Spannung zwischen der Leitung 100 und der Masse, der Strom durch die Spule 23, I , entspricht der Darstellung in Fig. 4. Der Wechselstromanteil von I ist genau in Phase
mit V . · Unter noch zu beschreibenden bestimmten Beein
dingungen kann der in der Spule fließende durchschnittliehe Strom I (Fig. 4) wie folgt definiert werden:
el .
I=V R2
RR3 Die Definition der einzelnen Begriffe erfolgt später.
Da ein magnetostriktiver Antrieb verwendet wird, wird I niemals negativ. Vorzugsweise ist auch I groß genug, um
eine Umkehr der Stromrichtung in die Spule 23 zu verhindern.
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Ein magnetostriktiver Antrieb hat andererseits eine zweite harmonische Komponente, siehe hierzu die Patentanmeldung P 21 41 397.
Vorzugsweise wird eine herkömmliche konstante geregelte Spannungsquelle 101 in der Schaltung nach Fig. 3 verwendet. Die Spannung kann jedoch einstellbar und/oder über eine nicht gezeigte Zener-Diode geliefert werden. Die
Größe von I= läßt sich durch Festlegung der Größe der a
Ausgangsspannung von der Quelle 101 gegenüber der Masse festlegen oder einstellen.
Unter den genannten Bedingungen kann in Fig. 3 der Strom der Spule unabhängig sein von der Größe der Ausgangsspannung der Spannungsquelle 102, so daß eine Regelung entfällt.
Ein Kondensator 103 ist in Fig. 3 zwischen die Leitungsteile 33 und 100 geschaltet. Die Bezugsziffern 104 bis 113 bezeichnen Verbindungspunkte,vom in der Zuleitung liegenden Verbindungspunkt 107 liegt ein Widerstand zur Masse hin. Zwischen den Verbindungspunktevj 104 und 105 liegt der Widerstand 115. Eine Verbindung besteht zwischen den Verbindungspunkten 105 und 106 sowie 110 und 112. An dem Verbindungspunkt 110 liegt die Spannungsquelle 102.
Das Potentiometer 116 besitzt die Wicklung 117, die in Serie zum Widerstand 118 zwischen den Verbindungspunkten und 111 liegt. Das Potentiometer 116 liegt mit Seinem Schleifkontakt am Verbindungspunkt 112. Zwischen Verbindungspunkt und Masse liegt der Widerstand 120. Der Differenzvern stärker 121 wird von der Spannungsquelle 102 über den Verbindungspunkt 111 und den daran angeschlossenen nichtinvertierenden Eingang mit Spannung versorgt, während sein invertierender Eingang über den Verbindungspunkt 105 an Masse liegt. Der Ausgang des Verstärkers 121führt über die
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•Ä; BADORfGlNAL
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Leitung 122 und die :Zemer-Diode 122 zum Verbindungspunkt 108, an dem wiederum über den Widerstand 123 die Basis des pnp-Transistors 125 angeschlossen ist. Sein Emitter 127 liegt an dem Verbindungspunkt 109.
Zwischen der Spannungsquelle 101 und dem Verbindungspunkt liegt der Widerstand 128. Die Verbindungspunkte 112 und 113sind miteinander verbunden. Der Widerstand 130 liegt zwischen den Verbindungspunkten 107 und 113, der Wider-
•jO stand 131 zwischen den Verbindungspunkten 106 und 107. Verbindungspunkte 107 und 109 sind über die Leitung 137 verbunden. An dem Verbindungspunkt 109 liegt der Kollektor 132 des npn-Transistors 133, dessen Emitter über die Spule 23 an Masse liegt, und dessen Basis 135 am Kollektor 126 des pnp-Transistors 125 liegt.
Die Transistoren 125 und 133 stellen zumindestens einen Teil des gesteuerten Strompfades 36 dar. Der Hauptanteil des Stromes in der Leitung 137 zwischen den Verbindungspunkten 107 und 109 fließt durch die Spule 23. Es ist bekannt, daß der Stromabfall.· an der Basis 124 geringer ist als 1/100 geteilt durch das Produkt der Stromverstärkungen der Transistoren 125 und 133. Dieses Produkt liegt normalerweise bei 100 000. Der Stromabfall ist somit unbedeutend.
.
Für gewöhnlich liegt die Verstärkung durch den Verstärker bei 10Q 000 oder 500 000 oder gar noch darüber. Es ist bekannt, daß derartige herkömmliche Differenzverstärker mit hoher Verstärkung mit einer Rückkopplung ihr invertierendes Eingangssignal praktisch auf das gleiche Potential bringen wie das nichtinvertierende Eingangssignal. Mit anderen Worten der Verbindungspunkt 105 liegt auf dem gleichen Potential wie der Verbindungspunkt 111, Die Eingangswiderstände des Verstärkers 121 sind für gewöhnlich so hoch, so daß man sie als unendlich betrachten kann und sie damit zu vernachlässigen sind. 030034/0603
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Aufgrund der dargelegten Kenntnisse und der folgenden Definitionen ist es deshalb möglich, die Schaltung nach Fig. 3 zu analysieren.
Widerstand Widerstandswert
115 R1
131 R2
128 R3
130 R
116 R6
118 R5
120 R9
Spannungsquelle Spannung
über Leitung 100 V .
ein
101 V
Referenz
102 V
S
Verbindungspunkt 107 aus
Der in der Leitung 137 fließende Strom entspricht dem Strom IR durch den Widerstand 130 vermindert um den darin auftretenden Leckstrom. Der Strom in der Leitung 137 führt zur Spule 23, wobei
τ V0V
Ij^ = _s aus
R
Wie zuvor dargelegt ist die Spannung an den Verbindungs punkten 105 und 111 (bezogen auf Masse) die gleiche. Diese Spannung beträgt
, KV
Rq
wobei K=
R9+R5+R6
Der Verbindungspunkt 111 ist der Abgriff des aus dem Potentiometer 116 und den Widerständen 118 und 120 be-
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stehenden Spannungsteilers. Der Strom mit den Widerständen 115, 128 und 131 vom Verbindungspunkt 105 her ist dann null, somit:
V -KV+ ν . - KV +γ,- -KV aus s ein s Referenz s
=
R2 R1 R3
Löst man auf nach V , so erhält man
aus ν - KV Vein " KVs R Referenz ~KVs
Vaus - KVs R2 " *
R1 R3
Setzt man V aus (6) für V in (2) und eliminiert aus aus
die Klammerausdrücke: ^
R
R R "RR^j
R1Vr, 4= KR0V
2 Referenz _ 2s
RR3 RR
3
Durch Ausklammern von R und V aus den Ausdrücken, die
.S
V enthalten, folgt: s
Vs R2 R2
iR = _ ι - κ ι + _ + Jl
R R- B-
1 *
RV. R„V„ . s ein + 2 Referenz
RR-j RR3
Der Antriebsverstärker kann dann unabhängig gemacht werden von V-. durch Einstellen des Potentiometerschleifers 119 in eine bestimmte Stellung, so daß
K =
R2 R2
l + 2
1 K3
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In diesem Fall
T _ 2 ein + 2 Referenz XR
RR1 RR3
Damit liegt I in Phase mit V . und der zutreffendste 3 R em
Ausdruck aus (10) ist I aus (1). Einige typische Schal-
el
tungswerte sind nachstehend aufgeführt.
Schaltungsbauteil Wert
Widerstand 115 1,0 megohm
Widerstand 128 1,0 megohm
Widerstand 131 1,0 megohm
Widerstand 114 10,000 ohm
Widerstand 116 10,000 ohm gesetzt auf
4,6000ohm
Widerstand 118 100,000 ohm
Widerstand 120 52,300 ohm
Widerstand 129 3,300 ohm
Widerstand 123 2,200 ohm
Widerstand 130 30-60 ohm
Spannungsquelle 102 10-40 Volt .Spannungsquelle 101 6,2 Volt
Vaus bei 107 6-7 Volt
DerLeckstrom im Widerstand 131 ist" sehr gering verglichen mit dem im Widerstand 130, da an den Verbindungspunkten und 106 tatsächlich Werte für ^s oder 10 Volt und V3113 ca. 2 Volt Spitze-zu Spitzewerte anliegen. Selbst wenn R 60 öhm beträgt, so legt der Strom im Widerstand höchstens bei 0,012 mA und der Strom!im Widerstand bei ca. 6,2/60 · 1000 oder 103,3 mA. Somit ist tatsächlich
r = I » Damit
R sp
i=2 e^n + 2 Referenz Sp RR RR-
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BÄD ORIGINAL
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Da R0 R so liegt V in der gleichen Größenordnung
$ aus
wie s und V .
3~ S
Die : Zener-Diode 122 und der Widerstand 123 schützen den Reförenzverstärker 121.
Aus dem Gesagten läßt sich ableiten, daß die Gleichung (9) beschrieben werden kann
Auflösung nach R ergibt:
11
R6 " RsR9 +
Äquivalente Bauteile können für die Bauteile 102, 116, 118 120, 122, 129, 123, 125 und 133 verwendet werden. Ist das
Eingangssignal ein reines Wechselstromsignal, so können in manchen Fällen die Bauteile 103 und 114 weggelassen werden. Die Transistoren 125 und 133 können durch einen Feldeffekttransistor oder ein anderes Bauelement ersetzt werden. Sie können vom gleichen oder entgegengesetzten Leitungstyp sein. Der Widerstand 1.14 stellt in Abwesenheit eines Signals den Masseanschluß dar. Ein herausragender Vorteil in Fig. 3 besteht darin, daß das entgegengesetzte Ende der Spule 23 vom positiven, z.B. V - 2 Volt bis ins negative - (V - 2) Volt wechseln kann.
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BAD ORIGINAL
Leerseite

Claims (1)

  1. Dr.Rl/bk I.Ghahramani-3 30. Januar 1980
    Patentansprüche
    ί 1.) Spannungs-Strom-Wandler für Densitometer, gekennzeichnet durch einen Differenzverstärker mit einem invertierenden Eingang, einen nichtinvertierenden Eingang und einen Ausgang, einer Eingangsspannungsquelle, einer ungesteuerten VersorgungsSpannungsquelle, einer geregelten Versorgungsspannungsquelle, einer ersten Vorrichtung zwischen der ungeregelten Spannungsquelle und dem nichtinvertierenden Eingang, die diesen auf einem bestimmten Potential hält, einem ersten Widerstand zwischen der Eingangsquelle und dem nichtinvertierenden Eingang, einen zweiten Widerstand zwischen der geregäLten Spannungsquelle und dem invertierenden Eingang, einen Rückkopplungswider stand zwischen dem Ausgang und dem invertierenden Eingang, einen dritten Widerstand zwischen der ungeregelten Spannungsquelle und dem Ausgang, eine induktive Wicklung, die mit dem einen Ende an Masse gekoppelt ist, einen einstellbaren Strompfad zwischen dem Ausgang und dem anderen Ende der induktiven Wicklung, einer zweiten Vorrichtung, angeschlossen an den Ausgang des Differenzverstärkers zur Steuerung des Strompfades, wobei das Signal im invertierenden Eingang auf das gleiche Potential gebracht wird,wie in dem nichtinvertierenden Eingang, so daß die Wechselstromkomponente des Stromes in der induktiven Wicklung direkt proportional ist der Wechselstromkomponente in der Ausgangsspannung der Eingangs-Spannungsquelle,
    2, Spannungs-Strom-t-Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet f daß der Strom in der induktiven Wicklung eine Gleichstromkomponente aufweist, die so groß ist,
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    daß die Stromrichtung in der Wicklung niemals umkehrt,
    3. Spannungs-Strom-Wandler nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung einen variablen Widerstand beinhaltet und daß ein vierter Widerstand in Serie von der ungeregelten Spannungsquelle zum nichtinvertierehden Eingang des Differenzverstärkers geschaltet ist, daß ein fünfter Widerstand zwischen dem nichtinvertierenden Eingang desselben und der Masse liegt, wobei der variable Widerstand so eingestellt ist, daß der Wert R^ der folgenden Gleichung
    entspricht
    R6 =
    15
    worin Rg der Widerstand des fünften Widerstandes, R5 der Widerstand des vierten Widerstandes/R2 der Widerstand des RückkopplungswiderständeS1 R1 der Widerstand des ersten Widerstandes und R_ der Widerstand des zweiten Widerstandes ist.
    4, Spannungs-Strom-Wandler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom I in der induktiven Wicklung definiert ist durch
    RnV . R Vn . .
    2 ein . 2 Referenz
    1R -
    RR3
    Wobei R der Widerstand des dritten Widerstandes/ \Λ . die Ausgangsspannung der Eingangsspannungsquelle und V1, ,. die Ausgangs spannung der gerechten
    RQII ©3ΓΘΏ.Ζ
    Spannungsquelle ist.
    0 0 3 4/060.';
    BAD ORIGINAL
    I.Ghahramani-3
    5. Spannungs-Strom-Wandler nach den Ansprachen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der geregelte Strompfad einen pnp-Transistor und einen pnp-Transistor beinhaltet, daß der Emitter des pnp-Transistor und der Kollektor des npn-Transistors am Ausgangsverbindungspunkt liegen, daß der Emitter des npn-Transistors an dem freien Ende der induktiven Wicklung liegt, daß ein erster Hilfswiderstand zwischen einem Verbindungspunkt und der ungeregelten Spannungsquelle liegt, daß ein zweiter Hilfstransistor zwischen der Basis des pnp-Transistors und dem Verbindungspunkt liegt, daß eine Zener-Diode zwischen diesem Verbindungspunkt und dem Ausgang des Differenzverstärkers liegt und daß die Zehner-Diode mit ihrer Anode an dem Ausgang des Differenzverstärkers liegt.
    6. Spannungs-Strom-Wandler nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückkopplungswiderstand einen Widerstandswert R2 besitzt und daß der dritte
    Widerstand ein Widerstandswert R aufväst, wobei R„>> R und die Ausgangsspannung der Spannungsquellen jeweils die gleiche Höhe aufweist.
    030034/060.
    BAD ORIGINAL
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