DE1548766B2 - Einrichtung zur erzeugung eines vergleichsmasses fuer elektronische laengenmessgeraete - Google Patents
Einrichtung zur erzeugung eines vergleichsmasses fuer elektronische laengenmessgeraeteInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erzeugung eines elektrischen Vergleichsmaßes für elektronische
Längenmeßgeräte, deren auf induktiver oder kapazitiver Basis arbeitende Meßfühler mit Wechselspannung
gespeist werden, und bei denen ein bestimmter Meßbereich um den gesamten Linearitätsbereich
des Meßfühlers verschoben werden soll.
In der Meßtechnik wird oft ein Problem dadurch gelöst, daß man die fragliche Meßgröße zu einem
elektrischen Vergleichsmaß in Beziehung setzt, z. B. einer TF-Spannung bei Meßgeräten, die sich der
Träger-Frequenz bedienen. Mit einem solchen elektrischen Vergleichsmaß läßt sich in Summen- oder
Differenzbildung leicht und elegant operieren. Der Vorteil dieses Verfahrens zeigt sich unter anderem
beim Messen von Zug- oder Druckkräften mit der bekannten Dehnungsstreifen-Meßbrücke. Eine beliebige,
beim Messen störende Leerlaufbelastung läßt sich durch ein elektrisches Vergleichsmaß in Differenzschaltung
zur Meßspannung, beispielsweise in einer Wheatstone-Brücke mühelos kompensieren, im
Gegensatz zur aufwendigen mechanischen Kompensation der entsprechenden Kräfte am Meßobjekt.
Es sind schon mehrere elektrische Meßeinrichtungen bekannt, in welchen eine Vergleichsspannung
ίο in Differenz zur Meßspannung benutzt wird, als Vergleichsmaß
für die jeweilige Meßgröße. So gibt es das Verfahren, eine Induktivität in Differenzschaltung
zu messen, bei der eine veränderbare Induktivität in eine Wheatston-Brücke gelegt wird, deren Ausgangsspannung
gleichgerichtet und mit einer konstanten, gleichfalls gleichgerichteten Spannung verglichen
wird. Die an einem Instrument angezeigte Spannungsdifferenz ist ein Maß der jeweiligen Induktivität.
zo Unter dem Namen Poggendorf-Kompensator ist ferner eine Brückenschaltung bekannt, bei welcher
der Meßspannung ebenfalls eine an einem Potentio- r~t.
meter abgegriffene Vergleichsspannung entgegenge- ' Λ
schaltet wird. Der Schleifkontakt des Potentiometers wird mittels Servomotor selbsttätig durch die Spannungsdifferenz
zwischen Meß- und Vergleichsspannung gesteuert, bis beide Spannungen gleich sind.
Die Stellung des Potentiometer-Abgriffs dient dann der Anzeige der Meßspannung bzw. der Meßgröße.
Von diesen bekannten Einrichtungen unterscheidet sich der Erfindungsgegenstand durch eine andere
Aufgabenstellung und entsprechend andere Lösung. Bei den genannten Einrichtungen ersetzt das elektrische
Vergleichsmaß die gesuchte Meßgröße bzw. setzt diese ins Verhältnis zu jenem und gibt damit direkt
den Meßwert an, indem beim Rechenvorgang Gleichspannungen benutzt werden.
In der elektronischen Längenmeßtechnik ist nun für die üblichen TF-Meßgeräte mit induktivem oder
kapazitivem Meßfühler das bekannte Differenzmeßverfahren mit mechanischem Vergleichsmaß, wie
Endmaße oder Einstellmeister, weit verbreitet. Es bietet nämlich eine hohe Anzeigegenauigkeit in dem —
um mehrere Größenordnungen empfindlicheren ((I
Meßbereich bei einer entsprechend höheren Verstärkung als ohne Differenzmessung.
Es stellte sich nun die Aufgabe, nach diesem in der elektronischen Längenmeßtechnik an sich bekannten
Differenzmeßverfahren eine Meßeinrichtung zu entwickeln, welche das mechanische Vergleichsmaß in seiner Funktion ersetzt durch das im Prinzip
bekannte elektrische Vergleichsmaß unter Berücksichtigung der diffizilen Phasenverhältnisse bei der
vektoriellen Subtraktion der TF-Spannungen.
Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß ein an sich bekannter, in einer symmetrisch zur Masse angeordneten
Brückenschaltung (3) definiert einstellbarer Spannungsteiler (R 3, R 4, R 5, R 6) als Eichteiler
eine genaue Vergleichswechselspannung auf einen an sich bekannten Summierverstärker (4) gibt und zu
der Meßspannung des von demselben Wechselspannungsgenerator (2) gespeisten Meßfühler (1) phasenrichtig
derart aufaddiert, daß die vom Meßfühler (1) an das Anzeigegerät abgegebene Meßspannung um
an sich beliebige, genau definierte Beträge vergrößert oder verkleinert und im gesamten Linearitätsbereich
des Meßfühlers verschoben wird.
An Hand der Zeichnung soll die Erfindung erläu-
tert werden. Das Prinzipschaltbild zeigt einen Längenmeßfühler 1, der hier als induktiver Differential-Taster
gezeichnet ist. Selbstverständlich sind auch andere Ausführungsformen von Meßfühlern für den
vorliegenden Zweck geeignet, sofern sie nach dem Trägerfrequenzverfahren arbeiten, wie z. B. Längenmeßfühler,
die in Halbbrückenschaltung auf induktiver oder kapazitiver Basis arbeiten.
Dieser Meßfühler 1 wird von einem Wechselspannungsgenerator 2 gespeist und gibt die der Meßgröße ίο
proportionale Meßspannung auf den Summierverstärker 4. Andererseits speist der Wechselspannungsgenerator
2 über einen Phasenschieber — hier Potentiometer Pl in Verbindung mit Trafo U — die
Widerstandsbrücke 3, die über R 1, R 2 zur Masse symmetriert ist. Der andere Brückenzweig besteht
aus einer beliebigen Zahl von Widerständen, z.B. R 3 bis R 6. Mit einem entsprechenden Schalter 5
wird die erforderliche Wechselspannungsamplitude abgegriffen und auf den Eingang E 2 des Summier-Verstärkers
4 geschaltet. Sind Meß- und Vergleichsspannung in Gegenphase, so kommt ihre Differenz
über Verstärkers und Phasengleichrichter6 auf Instrument
7 zur Anzeige.
Die Brückenwiderstände R 3 bis R 6 können so abgestuft
werden, daß bei Auslenkung des Meßfühlers 1 um definierte Beträge jeweils die Anzeige Null
erscheint. Das Potentiometer P 2 dient dabei dem einmaligen Feinabgleich. Um diesen mit elektrischem
Vergleichsmaß eingestellten Nullpunkt herum kann nun bei entsprechender Empfindlichkeit mit hoher
Anzeigegenauigkeit gemessen werden.
Die Stellungen des Schalters S können in »μΐη«
oder »mm« usw. genau geeicht werden und geben jeweils den Betrag des elektrischen Vergleichsmaßes
an, um den die Nullage der Anzeige im Linearitätsbereich des Meßfühlers verschoben wurde.
Selbstverständlich kann die Widerstandskette R 3 bis R 6 der Brücke auch durch ein Potentiometer mit
guter Linearität ersetzt werden. Daß dessen Einstellung sich aber weniger genau reproduzieren läßt als
die eines Spannungsteiles, versteht sich von selbst. Es ist auch zweckmäßig, den Spannungsteiler R 3 bis
R 6 dekadisch auszuführen, so daß die Nullpunktsverschiebung des empfindlichen Meßbereiches in
sehr feiner Abstufung erfolgen kann.
Zwar war es früher schon nicht unbekannt, den Nullpunkt um einen Undefinierten kleinen Betrag zu
verschieben durch Verstimmen der Brückenschaltung des TF-Verstärkers. Das Ziel dieser Erfindung, nämlich
hohe Anzeigegenauigkeit im empfindlichsten Meßbereich bei hoher Verstärkung war jedoch auf
jenem Wege nicht zu erreichen. Infolge der diffizilen Phasenverhältnisse bei Tasterbrückenverstimmung
stehen prinzipielle Hindernisse einer nennenswerten Verstärkungserhöhung im Wege. Es sind das die
nicht zu vernachlässigenden Verzerrungsfehler bei Übersteuerung des TF-Verstärkers.
Erst durch die erfindungsgemäße Einrichtung wird es ermöglicht, die Nullpunktsverschiebung so exakt
und reproduzierbar zu machen, daß sie mindestens der Genauigkeit entspricht, mit der bisher das Differenzmeßverfahren
mittels mechanischer Einrichtungen und mif Hilfe von Endmaßen, Einstellmeistern
usw. ausgeübt wurde.
Eine weitere Ausgestaltungsform der Erfindung besteht darin, daß der Spannungsteiler R 3, R 4, R 5,
R 6, z. B. in Form eines Drehwiderstandes, motorisch so lange verstellt wird, bis das Anzeige-Instrument
Null anzeigt, wobei durch eine an sich bekannte Nachlaufsteuerung der Motorantrieb ausgeschaltet
wird, wenn diese Nullanzeige erfolgt. Die Verstellung des Spannungsteilers ist dann der vom Meßfühler
aufgenommenen Meßgröße proportional. Der dekadisch gestufte Spannungsteiler kann an und für sich
genauso, er kann aber auch mit Hilfe von Relais oder Schrittschaltern, die durch elektrische Impulse
angetrieben werden, bis zur Übereinstimmung mit der aufgenommenen Meßgröße verstellt werden, wobei mit Hilfe von Parallelkontakten die Verstellung
des Dekadenschalters digital bzw. numerisch von außen abgegriffen, d. h. abgelesen werden kann. Es
wird hier also nicht der Nullpnkt des Meßbereiches verschoben, sondern es wird die Meßgröße selbst
kompensiert, wobei aber durch die Nullpunktsverschiebung der Meßwert stärker vergrößert und infolgedessen
die Kompensation mit erheblich höherer Genauigkeit durchgeführt werden kann.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Einrichtung zur Erzeugung eines elektrischen Vergleichsmaßes für elektronische Längenmeßgeräte,
deren auf induktiver oder kapazitiver Basis arbeitende Meßfühler mit Wechselspannung
gespeist werden, und bei denen ein bestimmter Meßbereich um den gesamten Linearitätsbereich
des Meßfühlers verschoben werden soll, dadurch gekennzeichnet, daß ein an sich bekannter, in einer symmetrisch zur
Masse angeordneten Brückenschaltung (3) definiert einstellbarer Spannungsteiler (R 3, R 4, R 5,
R 6) als Eichteiler eine genaue Vergleichswechselspannung auf einen an sich bekannten Summierverstärker
(4) gibt und zu der Meßspannung des von demselben Wechselspannungsgenerator gespeisten Meßfühlers (1) phasenrichtig derart
aufaddiert, daß die vom Meßfühler (1) an das Anzeigegerät abgegebene Meßspannung um an
sich beliebige, genau definierte Beträge vergrößert oder verkleinert und im gesamten Linearitätsbereich
des Meßfühlers verschoben wird.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsteiler (R 3, R 4,
RS, R 6) in Form eines Drehwiderstandes mittels
eines durch eine Nachlaufsteuerung regulierten Motors in bekannter Weise so lange verstellt
wird, bis die Ausgangsspannung des Summierverstärkers (4) zu Null kompensiert wird, so daß die
Verstellung des Drehwiderstandes zur Anzeige des Längenmeßwertes dient.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein dekadisch gestufter
Spannungsteiler druch Relais oder elektrisch angetriebene Schrittschalter selbsttätig bis zur Nullkompensation
in an sich bekannter Weise verstellt wird und daß mittels der in einer 2. Ebene gleichzeitig
verstellten Parallelkontakte die der Nullkompensation entsprechende Schaltstellung von
außen zur numerischen . Längenmeßwertanzeige abgreifbar ist.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEP0040711 | 1966-10-31 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1548766A1 DE1548766A1 (de) | 1970-12-23 |
DE1548766B2 true DE1548766B2 (de) | 1973-07-26 |
Family
ID=7377314
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19661548766 Withdrawn DE1548766B2 (de) | 1966-10-31 | 1966-10-31 | Einrichtung zur erzeugung eines vergleichsmasses fuer elektronische laengenmessgeraete |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1548766B2 (de) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2312858C2 (de) * | 1973-03-15 | 1985-04-25 | Richard Dr.-Ing. Friedl | Verfahren zur Wärmemengenmessung |
-
1966
- 1966-10-31 DE DE19661548766 patent/DE1548766B2/de not_active Withdrawn
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE1548766A1 (de) | 1970-12-23 |
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