DE1271826B

DE1271826B - Messverstaerker mit nichtlinearem Geber im Verstaerkereingang

Info

Publication number: DE1271826B
Application number: DE19651271826
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Karl Schlick
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1965-09-30
Filing date: 1965-09-30
Publication date: 1968-07-04

Description

Meßverstärker mit nichtlinearem Geber im Verstärkereingang Bei einem Meßverstärker mit einem nichtlinearen Geber im Verstärkereingang kann mit Hilfe nichtlinearer Glieder in der Verstärkerschaltung die Kennlinie so beeinflußt werden, daß am Ausgang des Verstärkers eine lineare Beziehung erhalten wird. Bei der Temperaturmessung ist z. B. die Thermoelementspannung oder die Ausgangsspannung einer Brückenschaltung mit Widerstandsthermometern nichtlinear von der zu messenden Temperatur abhängig. Am Ausgang des angeschlossenen Meßverstärkers wird jedoch eine lineare Abhängigkeit des Stromes oder der Spannung von der Temperatur verlangt. Zur Linearisierung ist es bekannt, dem Verstärker mit Hilfe von nichtlinearen Widerständen, z. B. Diodenketten im Gegenkopplungszweig eine Kennlinie zu geben, die annähernd gegenläufig zu der Kennlinie des Gebers verläuft. Bei der Nachbildung der Nichtlinearität durch Diodenketten wird der Kurvenzug in Geradenabschnitte zerlegt. Die Ausgangsspannung des Verstärkers ist dann eine abschnittsweise angenäherte lineare Funktion der vom Geber erfaßten Meßgröße. Ferner ist die Kennlinie schwierig einzustellen.
Es ist auch bekannt, zur Erzielung einer nichtlinearen Abhängigkeit zwischen Eingangs- und Ausgangsstrom des Verstärkers eine thermische Gegenkopplung zu verwenden, die aus einem im Eingangsnetzwerk liegenden temperaturabhängigen Widerstand und einer auf diesen Widerstand einwirkenden, vom Ausgangsstrom des Verstärkers gesteuerten oder betriebenen elektrischen Wärmequelle besteht. Als erheblicher Nachteil ist jedoch die thermische Trägheit dieser Anordnung anzusehen, die ihren Einsatz bei Messungen mit schnellen Meßwertänderungen erschwert oder unmöglich macht.
Eine Linearisierung der Kennlinie von nichtlinearen Gebern im Verstärkereingang wird gemäß der Erfindung dadurch erhalten, daß im Gegenkopplungszweig des Verstärkers ein magnetfeldabhängiger Widerstand (Feldplatte) eingeschaltet ist, dessen Magnetfeld von der Ausgangsspannung oder dem Ausgangsstrom des Verstärkers erregt ist. Die bekannten magnetfeldabhängigen Widerstände zeigen einen etwa quadratischen bis linearen Verlauf ihres Widerstandes mit zunehmender Feldstärke des erregenden magnetischen Feldes. Die Kennlinie eines solchen magnetfeldabhängigen Widerstandes bekannter Bauart ist in F i g. 1 der Zeichnung schematisch dargestellt. Wenn die Erregung vom Ausgangsstrom oder der Ausgangsspannung des Verstärkers abgeleitet wird, ergibt sich eine gekrümmte Verstärkerkennlinie. Die Krümmung der Verstärkerkenn-Linie läßt sich durch Vor- und Nebenwiderstände zu dem Feldplattenwiderstand in einfacher Weise verändern. Weiter läßt sich die Form der Kennlinie in bestimmten Grenzen noch dadurch verändern, daß dem Erregerfeld eine konstant bleibende, jedoch einstellbare Vormagnetisierung überlagert wird.
Ausführungsbeispiele der Schaltungen nach der Erfindung sind in den F i g. 2 und 3 schematisch dargestellt. F i g. 4 zeigt, wie sich durch die überlagerung der Kennlinien ein lineares Verhalten zwischen Gebereingang und Verstärkerausgang ergibt. Nach F i g. 2 liegt der magnetfeldabhängige Widerstand RF im Gegenkopplungszweig eines Verstärkers V. Die in Abhängigkeit von der Meßgröße nichtlinear verlaufende Ausgangsspannung UE des Gebers wird am Eingang des Verstärkers V zugeführt. Die Spannung des Verstärkerausgangs speist die Wicklung W, die das magnetische Feld des magnetfeldabhängigen Widerstandes RF erzeugt. Mit dem Widerstand ist noch ein Widerstand R1 in Reihe und ein weiterer Widerstand R4 parallel geschaltet, mit denen die Kennlinienkrümmung verändert werden kann. Die Gegenkopplungsspannung tritt am Widerstand R, auf. Um die Krümmung der Kennlinie einstellen zu können, kann noch eine zusätzliche, das Magnetfeld der Wicklung W verstärkende oder schwächende Wicklung vorgesehen werden, die von einer konstanten Spannungsquelle, z. B. über einen einstellbaren Widerstand gespeist wird.
In der Schaltung gemäß F i g. 3 ist der magnetfeldabhängige Widerstand RF in Reihe mit einem ohmschen Widerstand R3 an Stelle des Widerstandes R., in F i g. 2 geschaltet. Die Gegenkopplungsspannung fällt also über die Widerstandskombination RF R3 R4 ab; R1 ist wieder ein fester Vorwiderstand.
In F i g. 4 ist das Zusammenwirken der verschiedenen Kennlinien in einem Diagramm dargestellt. Hat der nichtlineare, die Spannung UE erzeugende Geber eine Kennlinie des Typs I, so kann mittels der Schaltung nach F i g. 3 eine Kennlinie des Typs 1I erzeugt werden, die sich der Kennlinie I derart überlagert, daß im Ausgang des Verstärkers eine lineare Funktion nach Kennlinientyp HI entsteht. Hat umgekehrt der Geber eine Kennlinie nach Typ II, so kann mittels der Schaltungen nach F i g. 2 eine Kennlinie nach Typ I erzeugt werden, die im Ausgang des Verstärkers ebenfalls eine sich linear ändernde Ausgangsspannung erscheinen läßt.

Claims

Patentansprache: 1. Meßverstärker mit einem nichtlinearen Widerstand im Gegenkopplungszweig zur Linearisierung der Kennlinie von nichtlinearen Gebern, dadurch gekennzeichnet, daß imGegenkopplungszweig des Verstärkers ein magnetfeldabhängiger Widerstand eingeschaltet ist, dessen Magnetfeld von der-Ausgangsspannung oder dem Ausgangsstrom des Verstärkers erregt ist.
2. Meßverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kennlinienform durch Vor- und/oder Nebenwiderstände zum magnetfeldabhängigen Widerstand beeinflußbar ist.
3. Meßverstärker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beeinflussung der Kennlinienform dem erregenden Magnetfeld ein zusätzliches, einstellbares Magnetfeld überlagert ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschriften Nr. 1084 371, 1114 541, 1152757.