DE1961202A1 - Elektrische Schalter zum UEbertragen und Verstaerken der Signale eines piezoelektrischen Messgebers - Google Patents
Elektrische Schalter zum UEbertragen und Verstaerken der Signale eines piezoelektrischen MessgebersInfo
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Description
VIBRO-MEIER AG. in Fribourg (Schweiz)
Elektrische Schaltung zum übertragen und Verstärken der Signale eines piezoelektrischen Meßgebers
Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Schaltung zum übertragen und Verstärken der Signale eines piezoelektrischen
Meßgebers, insbesondere für die Druck-, Kraft- oder Beschleunigungsmessung, wobei der Meßgeber zweipolig ausgebildet
und in einem Gehäuse abgeschirmt angeordnet ist, von dem eine isoliert herausgeführte zweipolige Signalleitung in
eiiiei elektrischen Abschirmung zu einer Verstärkerschaltung
führ t,.
i-lekbrische Schaltungen dieser Art werden verwendet,
wenn ph./alkalische Größen wie Truck, Kraft oder Beschleuni-
^Uu1.. !-'■i-t Hilfe von piezoelektrischen Meßgebern gemessen und
In <.- LeLtrisciie Signale umgewandelt werden sollen, z.B. bei
eier lioizoung des Druckes und des Druckverlaufes in den Zylindern
von tfrurmkraftmaschinen und Kompressoren, bei der Messung von
i3(.'f;ciiieunigungskrä.ften und bei der Betriebsüberwachung von
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Motoren und anderen Triebwerken, insbesondere von Schiffs- und
Plugzeugtriebwerken. Dabei ist es oft schwierig, die vom piezoelektrischen
Meßgeber abgegebenen ladungssignale unverfälscht
auf den Verstärker zu übertragen, da die hochohmige Signalleitung zwischen dem Meßgeber und dem Verstärker erheblichen
Störeinflüssen unterworfen ist. Insbesondere ergeben sich Störungen durch magnetische Wechselfelder, durch Störspannungen,
die aufgrund von Erd- oder Masseströmen entstehen und durch elektrostatische Störeinflüsse auf die Signalleitung.
Beispielsweise ist es in Plugzeugen und auf Schiffen meist
nicht möglich, an den Aufstellungsorten des Meßgebers und des Verstärkers, die öfters in beträchtlichen Abständen voneinander
angeordnet werden müssen, gleiches Potential zu schaffen. Auf Schiffen wurden beispielsweise zwischen voneinander entfernten
Stellen Potentialdifferenzen in der Größenordnung von 100 V und mehr festgestellt. Die einzelnen Elemente der ließ- oder
Überwachungsschaltung, insbesondere der Ileßgeber und der Verstärker,
liegen daher an verschiedenem Erd- oder !laosepotential. Diese Potentialdifferenz baut sich am Widerstand der Abschirmung
zwischen dem Gehäuse des Heßgebers und jenem des Verstärkers auf, so daß es zu Erdschleifen- oder Masseetröinen durch
die Abschirmung kommt, welche aufgrund der Streukapazitäten und der Kabelkapazitäten der Signalleitung durch elektromagnetische
und elektrostatische Einstreuungen zu Störladungen führen, die· schon bei kleinen Storspannungen die Nutz- oder Meß-Ladungssignale
übersteigen können. Diese Störungen sind vor allem dann beträchtlich, wenn asymmetrische ladungsver-
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BAD QRlÖiNAL
stärker verwendet werden, bei denen der eine Eingang an Masse
geschaltet let.
Urn diese ließfehler möglichst klein zu. halten, ist es
schon bekannt, !ladungsverstärker mit symmetrischen, gegen
Masse elektrisch isolierten Eingängen zu verwenden und beide Leiter der Signalleitung zwischen dem Ladungserzeuger und dem
Verstärker von Masse getrennt, elektrisch isoliert anzuordnen. Die Ausgangsseite des Verstärkers ist dabei asymmetrisch ausgebildet,
wobei der eine Ausgang an i'iasse liegt und der andere,
elektrisch isolierte Ausgang über einen Kondensator reit dem
zugehörigen Eingang gegengekoppelt ist. Vom anderen Eingang ist eine gleich große Kapazität gegen Masse geschaltet. Diese
bekannte Schaltungsanordnung mildert zwar Verfälschungen des Mcßoignals durch Erdschleifui und magnetische oder elektrostatische
Einstreuungen, führt jedoch zu anderen Meßfehlern, die das Meüergebnis beeinträchtigen. Insbesondere entstehen
Störladungen durch eine praktisch nicht zu vermeidende Unsymmetrie
der Kabelkapazitäten der Sit'nalleitung. Außerdem ergeben
sich durch die als Wechselspannuugen auftretenden Störspannungen
Potentialverschiebuntjen arc Fingang des Verstärkers,
die eine aufwendige Gleichtaktunterdrückung erforderlich machen.
Zur Vermeidung von durch eine Unsymmetrie der Kabelkapazitäten
auftretenden Störladungen drängt sich ein Abgleich der Kabelkapazitäten der beiden Leiter der Signalleitung durch
Trimmer- oder Stufenkondensatoren auf. Ein kapazitiver Abgleich
ist jedoch in industriellen Anlagen, insbesondere auf
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Schiffen und in Plugzeugen, sehr schwierig und bei inhomogenen
Kabeln sogar undurchführbar. Auch ist es nicht immer möglich,
die Signalleitung über ihre ganze Länge mit einer wirksamen Abschirmung zu versehen. Eine gegen das Erd- oder Massepotential
isolierte Anordnung oles Meßgebers, welche die Störladungen
weitgehend vermeiden würde, bringt in der Praxis gleichfalls keinen Erfolg. Wie sich gezeigt hat, entstehen
dabei schon nach verhältnismäßig kurzer Betriebszeit, z.B. durch Verschmutzung der Isolation oder durch Bildung von
Wk Kohleablagerungen, Stronbrücken, durch welche die Isolation
unwirksam wird. Außerdem ergeben sich weitere Schwierigkeiten, wenn mehrere Meßkanäle mit eigenen Verstärkern vorhanden sind,
die alle durch dieselbe Stromquelle gespeist werden müssen. Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die bei
den bekannten Schaltungen auftretenden Schwierigkeiten zu beseitigen
und die Schaltung derart zu verbessern, daß Störeinflüsse auf die hochohmige Signalleitung zwischen dem piezoelektrischen
Meßgeber und der Verstärkerschaltung unterdrückt werden. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß
™ . zur Ladungsverstärkung eine gegen das Erd- oder Ilassepotential
elektrisch isolierte Verstärkerschaltung mit je zwei elektrisch isolierten Eingangsklemaen und Ausgangsklemmen vorgesehen
ist, der ein Differentialverstärker nachgeschaltet ist, dessen beiden Eingangsklemmen je mit einer Ausgangsklemne der
/erstarkerschaltung verbunden sind und der die Differenz der beiden Auogangsüpannungen der Verstärkerschaltung in ein
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BAD OHSGINAL
asymmetrisches Spannungssignal zwischen seiner Ausgangsklemme
und dem Erd- oder Massepotential als Bezugspotential überführt. Durch die gegen das Erd- oder Massepoten-tial isolierte Anordnung
der Verstärkerschaltung wird erreicht, daß die gesamte,
zum Übertragen und Verstärken der Ladungssignale dienende elektrische Schaltung nur icehr an einem Punkt geerdet ist. In
der Abschirmung der Signalleitung fließen daher praktisch keine Masseströme, so daß Störeinflüsse auf die hochohmige Signalleitung
aufgrund der Kapazitäten zwischen den Leitern und der Abschirmung praktisch zur Gänze unterdrückt werden. Die Streukapazitäten
der beiden leiter können aufgrund der elektrisch symmetrischen Ausbildung der Verstärkerschaltung und durch Verdrillen
der beiden Leiter an jenen Stellen, an denen eine Abschirmung nicht möglich ist, gleich groß gehalten v/erden, ao
daß auch durch die Gtreukapazitäten bedingte Störladungen daa
Meßergebnis nicht verfälschen. Schlechte Isolationswerte zwischen den Leitern der Signalleitung und der Abschirmung
haben, auch wenn sie ungleich sind, nur geringen Einfluß auf den Frequenzgang und die Empfindlichkeit der erfindungsgemäßen
Schaltung. Da am Eingang der Verstärkerschaltung keine Potentialverschiebungen durch Erdschleifenspannungen erfolgen, Ist keine
hochfrequente und schnelle Gleichtaktunterdrückung erforderlich, wodurch sich der Aufbau der Verstärkerschaltung vereinfacht.
Die Auskopplung des als Spannungsdifferenz auftretenden Ausgangssignals der Verstärkerschaltung für die Ladungsverstärkung
auf das Erd- oder Mas3epotential wird durch den der Verstärkerschaltung
nachgeschalteten Differentialverstärker erreicht.
Um su vermeiden, daß durch die Speisung der Verstärkerschaltung Störspannimgen an der Abschirmung der Signalleitung
BAD uBsüiNAL
— b — ·
entstehen, ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung zur
Speisung der Verstärkerschaltung ein Spannungsstabilisator,
z.B. eine Zenerdiode, vorgesehen, dessen Bezugspotentialleitung mit der elektrischen Abschirmung der Signalleitung verbunden
ist, wobei die Abschirmung nur am Ort des Meßgebers, a.B. über dessen Gehäuse, an Erd- oder Massepotential liegt. Zur Rückführung
des Speisestroms der Verstärkersehaltung ist vorzugsweise
zwischen der Abschirmung und dem am Ort der Verstärkerschaltung herrschenden Erd- oder Hassepotential ein Rückführungswiderstand
vorgesehen. Es kann aber auch ein Rückführungswider stand zwischen die Abschirmung und ein der Speisespannung
relativ zum Erd- oder Massepotential entgegengesetztes Potential geschaltet sein, wodurch der Rückführungswiderstand entsprechend
vergrößert werden kann, was eine weitere Verkleinerung der an der Abschirmung der Signalleitung liegenden Potentialdiffer
enz ermöglicht.
In weiterer Ausgestaltung der Speisung der Verstärkerschaltung kann zwischen den Spannungsstabilisator und die
Speisespannungsquelle ein Schaltelement mit einem hohen Innen— widerstand eingeschaltet sein. Dieses Schaltelement besteht
vorzugsweise aus einem Feldeffekt-Transistor, der über die Source-Drain-Strecke in den Speisestromkreis eingeschaltet
und dessen G-ate-Anschluß mit seiner Source-Elektrode kurzgeschlossen
ist. Auch diese Maßnahme dient dazu, Storspannungen
längs der Abschirmung der Signalleitung weitgehend zu unterbinden .
Die zur LadungsverStärkung dienende Verstärkerschaltung
kann im Rahmen der Erfindung verschieden aufgebaut sein. Sie
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BAD
kann aus einem symmetrisch, ausgebildeten Ladungsverstärker
mit zwei Eingangsklemmen und zwei Ausgangsklemmen bestehen, wobei die beiden Ausgangsklemmen je über einen Gegenkopplungskondensator mit der zugehörigen Eingangsklemme elektrisch verbunden
sind. Erfindungsgemäß kann die Verstärkerschaltung aber auch aus zwei asymmetrischen, mit je einem Gegenkopplungskondensator
zwischen Ein- und Ausgangsklemme versehenen Ladungsverstärkern bestehen, deren Bezugspotential die Abschirmung
der Signalleitung let und deren Eingangsklemmen je mit einem Leiter der Signalleitung verbunden sind, wobei sie
das Ladungssignal des Meßgebers in zwei zum Potential der Abschirmung
symmetrische Spannungen umwandeln. In beiden Fällen ist die für Ladungsverstärker charakteristische große virtuelle
Kapazität zwischen den Eingängen und dem Erd- oder Massepotential
für beide Eingänge der Verstärkerschaltung gleich groß, so daß weder die zu den virtuellen Kapazitäten prallel
liegenden Kabelkapazitäten noch die Isolationswerte der Signalleitung einen nachteiligen Einfluß auf den Frequenzgang und
die Empfindlichkeit der Schaltung haben.
In der nachfolgenden Beschreibung wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert, in welchen Ausführungsbeispiele
der erfindungsgemäßen Schaltung dargestellt sind. Fig. 1 zeigt ein vereinfachtes Prinzipschema der erfindungsgemäßen
Schaltung, die Fig. 2 und 3 zeigen zwei bevorzugte Ausführungen und in Fig. 4 ist das Ersatzschaltbild der erfindungsgemäßen
Schaltung dargestellt.
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"" O "™
Wie zunächst aus Fig. 1 ersichtlich ist, "besteht die erfindungsgemäße
Schaltung aus einem zweipoligen piezoelektrischen Meßgeber 6, der in einem metallischen Gehäuse A angeordnet ist und dessen beiden Ausgangsklemmen 1 und 2 durch
das Gehäuse A elektrisch isoliert herausgeführt sind. An die Ausgangsklemmen 1, 2 schließt eine Signalleitung SIi mit zwei
Leitern L1 und L2 an,; die in einer elektrischen Abschirmung D
zu einer Verstärkerschaltung V führt. Die Verstärkerschaltung V ist gegen das Erd- oder Massepotential elektrisch isoliert
und weist insgesamt vier elektrisch isolierte Anschlußklemmen
auf, u.zw. zwei Eingangskiemmen 3,4 und zwei Ausgangsklemmen
5,6. Die beiden Eingangsklemmen 3,4 sind je mit einem Leiter L1, L2 der Signalleitung SL verbunden und an die Ausgangsklemmen
5,6 schließt ein zweipoliges Kabel K an» das mit den Eingangsklemmen 7»8 eines der Verstärkerschaltung V nachgeschalteten
DifferentialVerstärkers DV verbunden ist. Der Ausgang
9 des Differentialverstärkers DV ist zu einer mit H bezeichneten
Ausgangsklemme geführt* die den Signalausgang der Schaltung bildet. Der Ausgangsklemme H ist eine weitere Klemme
E zugeordnet, die an Erd- oder Massepotential liegt und das Bezugspotential für den Signalausgang liefert. Mit M ist der
Erdungspunkt des Gehäuses A des Meßgebers G bezeichnet.
Der piezoelektrische Meßgeber G kann als Druck-, Kraftoder Beschleunigungsgeber ausgebildet sein. Durch mechanische
Krafteinwirkung auf das empfindliche Element des Meßgebers G
entsteht zwischen den Ausgangsklemmen 1,2 eine Ladungsverschi
e"bung,~ die über die Leiter L1 und L2 der Signalleitung SL
auf die Verstärkerschaltung V übertragen wird. An den Ausgangs-
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klemmen 5,6 der Verstärkerschaltung entstehen dadurch zueinander
symmetrische Spannungssignale, die über das Kabel K
an den Differentialverstärker DV weitergegeben werden. Der Differentialverstärker DV verstärkt die Spannungssignale und
wandelt die Differenz der beiden Ausgangsspannungen der Ver-t
stärkerschaltung V in ein zum Erd- oder Massepotential asymmetrisches
Spannungssignal um, welches zwischen den Klemmen H und E der Schaltung abgenommen werden kann. Die gesamte Schaltung
ist nur Über das Gehäuse A des Meßgebers G im Punkt M geerdet. Die Abschirmung D ist mit dem Gehäuse A elektrisch
verbunden, wie aus der Zeichnung ersichtlich ist. Durch diese' "fliegende" Anordnung der Verstärkerschaltung V werden Erdschleifen-
oder Masseströme durch die Abschirmung D verhindert, so daß keine Storspannungen längs der Abschirmung D entstehen
und keine Störladungen das in der Signalleitung SL vorhandene Ladungssignal verfälschen können.
Im Ausführungsbeispiel nach Pig. 2 besteht die Verstärkerschaltung
aus einem symmetrisch ausgebildeten Ladungsverstärker V, dessen Ausgangsklemmen 5,6 je über einen Gegenkopplungskondensator
Gq mit der zugehörigen Eingangsklemme 3,4
elektrisch verbunden sind. Perner ist die Ausgangsklemme 5 des Ladungsverstärkers V über eine Serienschaltung von drei Widerständen in der Reihenfolge R.., Potentiometer P und R2 mit dem
Ausgang 9 des Differentialverstärkers DV verbunden. Der Abgriff des Potentiometers P ist an die Eingangsklemme 7 des
Differentialverstärkers DV geführt. Zwischen die Ausgangsklemme 6 des Ladungsverstärkers V und die Eingangsklemme 8 des Differentialverstärkers
DV ist ein Widerstand R, eingeschaltet.
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Die Eingangsklemme 8 ist außerdem über einen Widerstand R.
mit der Klemme E verbunden, die an dem Erd- oder Hassepotential liegt, welches am Aufstellungsort der Verstärkerschaltung V
bzw. des Differentialverstärkers DV herrscht.
Zur Versorgung mit der zum Betrieb erforderlichen Speisespannung besitzt der Ladungsverstärker V zwei Anschlußklemmen
10,11, die über einen Spannungsstabilisator gespeist werden.
Dieser besteht im Ausführungsbeispiel aus einer Zenerdiode Z, deren Kathode an der Anschlußklemme 10 und deren Anode an der
Anschlußklemme 11 liegt. Ferner ist zwischen den positiven Pol U+ der Speisespannungsquelle und die Zenerdiode Z ein Schaltelement
mit einem hohen Znnenwiderstand eingeschaltet. Dieses besteht aus einem Feldeffekt-Transistor T, der über die Source-Drain-Strecke
in den Speisestromkreis eingeschaltet ist und dessen Gate-Anschluß mit seiner Source-Elektrode kurzgeschlossen
ist. Die Anschlußklemme 11 des Ladungsverstärkers V steht außerdem mit der Abschirmung D der nignalleitung SL in elektrischer
Verbindung, wobei ein Widerstand R5 zwischen die Abschirmung
und das am Ort der Verstärkerschaltung herrschende Erd- oder Massepotential E eingeschaltet ist, der zur Rückführung
des Speisestroms dient. Der negative Pol ü_ der zur Speisung dienenden Gleichspannungsquelle ist gleichfalls an
den elektrischen Bezugspunkt E der Schaltung angeschlossen. . Da die Schaltung nur am Ort des Meßgebers G- im Punkt M
geerdet ist, tritt praktisch die gesamte Spannungsdifferenz, die durch voneinander abweichende und variierende Potentiale
zwischen den Erdungspunkten M und E entsteht, nur über den
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Widerstand R,- auf, der entsprechend groß bemessen werden kann,
so daß die an der Abschirmung allenfalls noch liegende Störspannung
bedeutungslos ist. Die über dem Widerstand R5 auftretende
Wechselspannung wird durch den Differentialverstärker DV aus dem zwischen den Klemmen H und E abgenommenen Ausgangssignal
ausgeschieden. Die GleichtaktunterdrUckung bezüglich des Eingangssignales der Schaltung hängt dabei vom Verhältnis
der Widerstände R2 zu R1 einerseits und R4 zu R., anderseits ab.
Dae Potentiometer P dient zur Abstimmung dieser beiden Verhältnisse
aufeinanderj die möglichst gleich groß sein sollen,
und ermöglicht somit eine Optimierung der GleichtaktunterdrUckung der gesamten Schaltung.
Pig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Schaltung, bei der die zur LadungsverStärkung dienende
Verstärkerschaltung aus zwei asymmetrischen Ladungsverstärkern
V1 und Vp besteht, die mit je einem Gegenkopplungskondensator
Cg zwischen Eingangsklemme 3 bzw. 4 und Ausgangsklemme 5 bzw. 6
versehen sind. Die Eingangsklemmen 3,4 der beiden Verstärker V1, V2 sind je mit einem Leiter L1)L2 der Signalleitung SL
verbunden und die beiden Ausgangsklemmen 5,6 stehen mit je einer Eingangsklemme 7,8 des Differentialverstärkers DV in Verbindung.
Das Bezugspotential der beiden Ladungsverstärker V1,
V2 bildet die Abschirmung D der Signalleitung SL, die nur über
das Gehäuse A im Punkt M am Aufstellungsort des Meßgebers G geerdet ist.
Auch durch die Verwendung von zwei asymmetrischen Ladungsverstärkern V1,Vp wird erreicht, daß an den Ausgangsklemmen 5,6
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der Verstärkerschaltung zueinander symmetrische Spannungssignale auftreten, die durch den Differentialverstärker DV
verstärkt werden und an den Klemmen Ii und E asymmetrisch zum Erd- oder Massepotentiäl zur Verfugung stehen. Durch die "fliegende"
Anordnung der Ladungsverstärker V-J1Vp werden auch hier
Störsignale auf die Signalleituhg SL weitgehend unterdrückt.
Ferner ist auch eine potentialfreie Speisung für die Ladungsverstärker V-j,Vp über einen Spannungsstabilisator ST vorgesehen.
Abweichend von der Schaltung nach Pig. 2 ist lediglich der zur Rückführung des Speisestroms dienende Rückführungswiderstand
Rc nicht an das Erd- oder Massepotential E angeschlossen
sondern an ein relativ zum Erd- oder Massepotential E entgegengesetztes Potential geschaltet. Der Betrag des Widerstandes
Rj- kann dadurch entsprechend erhöht werden, wodurch
eine weitere Verkleinerung der an der Abschirmung D der Signalleitung
SL liegenden Störspannung erreicht wird.
In dem in Fig. 4 gezeigten Ersatzschaltbild der erfindungsgemäßen
Schaltung bedeuten C, und C2 die Streukapazitäten von
der Störspannung Ut auf die Leiter L. und L2 der Signalleitung,
R und R die Isolationswiderstände der Leiter gegen die Ab- .
schirmung D und C und C die Kabelkapazitäten zwischen den
χ > y
Leitern und der Abschirmung D. RD veranschaulicht den inneren
Widerstand der Abschirmung D, Un stellt die aufgrund voneinan-
der abweichender und variierender Potentiale zwischen den beiden Erdungspunkten M und E auftretende Wechselspannung dar
und mit Cy1 und Cy2 sind die virtuellen Kapazitäten der Verstärker
V^,V2 gegen die Abschirmung D bezeichnet. Ferner sind
in Fig. 4 die zwischen den Ladungsverstärkern und dem Dif-
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ferentialverstärker liegenden Widerstände R1 und R-, sowie
die Gegenkopplungawiderstünde R„ und R. des Differentialverstärkers
DV eingezeichnet. Die Speisung erfolgt über einen Spannungsstabilisator Si» wobei der Rückführungswiderstand R1-zwischen
das Schirmpotential und das Massepotential E einge-*
schaltet isto
Aus dem Ersatzschaltbild nach Fig. 4 ergibt sich folgende
Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Schaltung; Durch die an
den Ausgangsklemmen 1,2 auftretende Ladungsverschiebung des
Meßgebers G werden die Gegenkopplungskondensatoren C„ der
beiden Ladungsverstärker V1 und V2 aufgeladen. Dadurch entstehen
an den Ausgangsklemmen 5,6 der ladungsverstärker symmetrische
Spannungpäignale, die durch den Differentialverstarker
DV versu-trkt werden und deren Differenz an den beiden
Ausgangsklemmen H und E der Schaltung als asymmetrisches * auf
das Fra- oder Massepotential bezogenes Spannungssignal zur
Verfugung steht. Dabei werden Verfälschungen des Meßsignals durch Storspannungen, die von magnetischen Wechselfeldern und
Erd- oder Massestromen herrühren, unterdrückt.
Die Streukapazitäten C1, G2 können durch Verdrillen der
Leiter L.., L2, vor allem an jenen Stellen der Signalleitung,
die nicht ausreichend abgeschirmt werden können, symmetrisch gehalten werden, so daß der Einfluß von durch kapazitive Kopplung
von der Stürspannung U^ in den Leitern L1»I^ entstehenden
Ladungen ausgeschaltet wird. Die Kabelkapazitäten C^iCy sind
jedoch aufgrund unvermeidlicher ünsymmetrien der Kabel voneinander
verschieden. Durch die "fliegende" Anordnung der
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Ladungsverstärker V-J1Y2 wir<* jedoch verhindert, daß sich am
Widerstand Rp der Abschirmung D eine nennenswerte Störspannung
aufbaut. Die Störspannung üo tritt praktisch nur am Widerstand
R5 auf, der um mehrere Größenordnungen größer als der Widerstand
R71 ist. Es wird daher auch die Übertragung von Störladungen
über die Kabelkapazitäten C ,C auf die Signalleitung
vermieden. Dabei tritt keine Potentialverschiebung zwischen den Eingängen 3 und 4 der Ladungsverstärker und dem durch die
Abschirmung D gebildeten Bezugspotential auf und sind die virtuellen Kapazitäten Cy1 und Cy2 einander gleich. Da die
virtuellen Kapazitäten von Ladungsverstärkern sehr hoch sind,
haben die dazu parallelen, verhältnismäßig kleinen Kabelkapazitäten G und C praktisch keinen Einfluß auf den Frequenzgang
und auf die Empfindlichkeit der Schaltung. Aus dem gleichen Grund ist auch der Einfluß der Isolationswiderstände Rx und
R^ vernachlässigbar. Durch die erfindungsgemäße Schaltung wird
daher eine sehr weitgehende Gleichtaktunterdrückung von Störsignalen erreicht.
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Claims (7)
1./ Elektrische Schaltung zum übertragen und Verstärken der
Signale eines piezoelektrischen Meßgebers, insbesondere für die Druck-, Kraft- oder Beschleunigungsmessung, wobei
der Meßgeber zweipolig ausgebildet und in einem Gehäuse abgeschirmt angeordnet ist, von dem eine isoliert herausgeführte
zweipolige Signalleitung in einer elektrischen Abschirmung zu einer Verstärkerschaltung führt, dadurch
gekennzeichnet, daß zur Ladungsverstärkung eine gegen das
Erd- oder Hassepotential elektrisch isolierte Verstärkerschaltung (V) mit je zwei elektrisch isolierten Eingangsklemmen (3*4) und Ausgangsklemmen (5,6) vorgesehen ist,
der ein Differentialverstärker (DV) nachgeschaltet ist, dessen beiden Eingangsklemmen (7,8) je mit einer Ausgangsklemme
(5,6) der Verstärkerschaltung (V) verbunden sind und der die Differenz der beiden Ausgangsspannungen der
Verstärkerschaltung (V) in ein asymmetrisches Spannungssignal zwischen seiner Ausgangsklemme (H) und dem Erd- oder
Massepotential (E) als Bezugspotential überführt.
2. Elektrische Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Speisung der Verstärkerschaltung (V) ein
Spannungsstabilisator (ST)1 z.B. eine Zenerdiode (Z), vorgesehen
ist, dessen Bezugspotentialleitung mit der elektrischen Abschirmung (D) der Signalleitung (SL) verbunden
ist, wobei die Abschirmung (D) nur am Ort des Meßgebers (G), z.B. über dessen Gehäuse (A), an Erd- oder Massepotential
(M) liegt.
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3. Elektrische Schaltung nach Anspruch.2, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Rückführung des Speisestroms der Verstärkerschaltung (V) zwischen der Abschirmung (D) und dem
am Ort der Verstärkerschaltung herrschenden Erd- oder Massepotential (E) ein Rückführungswiderstand (Rc) vorgesehen
ist (Fig. 2).
4. Elektrische Schaltung nach Anspruch .2, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Rückführung des Speisestroms der Verstärkerschaltung (V) ein Rückführungswiderstand (Rc)
zwischen die Abschirmung (l>) und ein der Speisespannung
relativ zum Erd- oder Massepotential (E) entgegengesetztes Potential (U_) geschaltet ist (Fig. 3).
5. Elektrische Schaltung nach Anspruch 2, 3 oder 4» dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Spannungsstabilisator (Z)
und die Speisespannungsq.uelle (U+) ein Schaltelement mit
einem hohen Innenwiderstand, z.B. ein Feldeffekt-Transistor (T), eingeschaltet ist (Fig. 2).
.6. Elektrische Schaltung nach einem der Ansprüche 1-5» dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkerschaltung aus
einem symmetrisch ausgebildeten Ladungsverstärker (V) mit zwei Eingangsklemmen (3»4) und zwei Ausgangsklemmen (5»6)
besteht, wobei die beiden Ausgangsklemmen je über einen
Gegenkopplungskondensator (C&) mit der zugehörigen Eingangsklemme
elektrisch verbunden sind (Fig. 2).
7. Elektrische Schaltung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkerschaltung aus zwei
asymmetrischen, nut je einem Gegenkopplungskondensator (Cß)
00 9 828/ 1977
" 1 ι "
zwischen Ein- und Auagangsklemme (3,5 bzw. 4,6) versehenen
Laduugsverstärkern (V. ,Vp) "besteht, deren Bezugspotential
die Abschirmung (I)) der Signallei+,lig (Sl) ist und deren
Eingangsklemmen je mit einem Leiter (L1,L2) der Signalleitung
verbunden sind, wobei sie das Ladungssignal des Meßgebers (G) in zwei zum Potential der Abschirmung (D)
symmetrische Spannungen umwandeln (Pig. 3).
009828/1077
BAD ORiGiNAL
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AT1198368A AT290885B (de) | 1968-12-09 | 1968-12-09 | Elektrische Schaltung zum Übertragen und Verstärken der Signale eines piezoelektrischen Meßgebers |
| AT1063669A AT303416B (de) | 1968-12-09 | 1969-11-13 | Elektrische Schaltung zum Übertragen und Verstärken der Signale eines piezoelektrischen Meßgebers |
Publications (1)
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|---|---|
| DE1961202A1 true DE1961202A1 (de) | 1970-07-09 |
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ID=25606093
Family Applications (1)
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3009585A1 (de) * | 1980-03-13 | 1981-10-01 | Fa. Carl Freudenberg, 6940 Weinheim | Reinigungstuch |
| DE3111150C1 (de) * | 1981-03-21 | 1989-04-06 | Gebrauchs Geräte GmbH, 6239 Kriftel | Klebebandrolle,Verfahren zu ihrer Herstellung,Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens und Anwendung dieser Klebebandrolle |
| DE3806693A1 (de) * | 1988-03-02 | 1989-09-14 | Bosch Gmbh Robert | Schaltungsanordnung mit beschleunigungsaufnehmer |
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- 1969-12-05 DE DE19691961202 patent/DE1961202A1/de active Pending
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- 1969-12-09 FR FR6942594A patent/FR2025726A1/fr not_active Withdrawn
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| CH494953A (de) | 1970-08-15 |
| NL6918431A (de) | 1970-06-11 |
| FR2025726A1 (de) | 1970-09-11 |
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| OHN | Withdrawal |