DE2052521C2 - Zweidraht-Meßanordnung - Google Patents

Description

Ältere Rechte

Eine Zweidraht-Meßanordnung der im Oberbegriff von Anspruch I angegebenen Art wird durch die deutsche Patentanmeldung P 17 66 959.9-35 vorgeschlagen. Bei dieser Meßanordnung fließt der Gesamtstroni über die Widerscandsbrücke. Es ist ein vermehrter schaltungstechnischer Aufwand erforderlich, da dieser Strom auch bei Verwendung von relativ langen Leitungen, die zwangsläufig zu Spannungsabfällen (uhren, konstant gehalten werden muß.

Stand der Technik

Aus der FR-PS 15 81 832 ist eine Zweidraht-Meßanordnung bekannt, bei der zwei Konstantstromqucllcn erforderlich sind. Eine Konstantstromquclle speist die Widerstandsbriicke und die anuere Konstantstromquelle den Verstärker der Widerstandsbriicke. wahrend ein dritter Slrornvveg über den Stromregler verlauft. Auch dies erfordert einen vermehrten schaltungstechnischen Aufwand.

Aufgabe

Der im Anspruch I angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zweidraht-Meßanordriung /.u

schaffen, die bei geringem Stromverbrauch und einfachem Aufbau eine hohe Meßgenauigkeit hat.

Vorteile

Bei der Meßanordnung nach der Erfindung erreicht s man durch die beiden parallelen Stromwege eine Aufteilung des Gesamtstromes durch die Meßanordnung, wobei der wesentliche Vorteil darin zu sehen ist, daß die Konstantstromquelle nur den Strom konstant halten muß, der durch den die Widerstandsbrücke und die Konstantstromquelle aufweisenden Stromweg fließt, der nur ein geringer Anteil des Gesamtstroms ist, und der den Strom der Widerstandsbrücke darstellt. Es ist leicht möglich, diesen Strom in einem großen Bereich von Spannung zu stabilisieren. Bei Zweidraht-Meßan-Ordnungen können die verwendeten Leitungen sehr lang sein, und es können Spannungsabfälle an diesen Leitungen auftreten, die im praktischen Betrieb sehr stark variieren. Die Aufteilung des Gesamtstroms in zwei Stromwege, von denen nur einer eine Konstantstromquelle erfordert, führt zu einem sehr geringen Stromverbrauch beim Betrieb der Widerstandsbrücke in dem einen Stromweg, während der Gleichstromverstärker im anderen Stromweg, der einen weit höheren Leistungsverbrauch hat, nicht mit konstantem Strom gespeist werden muß.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben. Sie betreffen insbesondere die Erfassung von Temperaturänderungen als Größe des veränderbaren Zustandes. jo

Darstellung der Erfindung

Die Erfindung wird im folgenden anhand eine^r schematischen Zeichnung näher erläutert.

Eine Last 10 kann beispielsweise ein Milli-Ampere-Meter, ein Aufzeichnungs- oder irgendein entsprechendes elektrisches Gerät sein. Die Last 10 ist in Serie mit der Gleichstromquelle 12 geschaltet der die gesamte Leistung für die Schaltung entnommen wird. Zwei Drähte 14 und 16 sind die einzigen Leiter, die den Zweidrahtleiter mit Strom versorgen und außerdem den Signalstrom führen. Die beiden Drähte 14 und 16 bilden daher den Signalkanal. Der Laststrom, der durch diese beiden Drähte fließt, ist daher ein Maß für die Variation, der die zu messende Größe unterliegt. Die beiden Drähte 14 und 16 haben eine unbestimmte Länge. Die Last 10 und die Stromquelle 1? können an einem geeigneten Punkt der Schaltung angeordnet sein, und der später noch beschriebene Übertrager kann davon einen beträchtlichen Abstand haben.

Der Übertrager, der allgemein mit dem Buchstaben Γ bezeichnet ist, weist zwei Anschlüsse 18 und 20 auf, die mit den Enden der zwei Drähte 14 und 16 verbunden sind. Der Übertrager 7"enthält eine Diode 22. die dazu dient, die Übertragerschaltung zu schützen, wenn die v, Stromquelle 12 falsch gepolt mit der Übertragerschaltung verbunden wird. Die Stromquelle 12 ist richtig gepolt, wenn der positive Pol mit dem Anschluß 18 und der negative Pol mit dem Anschluß 20 verbunden wird. Während die Anode der Diode 22 direkt mit dem «> Anschluf.1 18 verbunden ist, ist die Kathode der [Diode mit einem Verbindungspunkt 24 verbunden. Der gesamte Strom, der durch die Last 10 fließt, fließt auch durch die Drähte 14 und 16. Dieser L.aststrom wird jedoch am Punkt 24 aufgeteilt, so daß zwei parallele >·; Stromwege entstehen.

Der erste Stroniweg führt über einen Leiter 26 und einen Strombegrenzungswiderstand 28 zu einem Gleichstromverstärker 30, Es ist sinnvoll, eine genaue Beschreibung des Gleichstromverstärkers zurückzustellen, bis die verschiedenen Schaltungsieile, welche den Übertrager Γ bilden (und von denen der Verstärker 30 ein Teil ist), erläutert worden sind. Auf diese Weise erhält man ein allgemeines Bild von den verschiedenen Funktionen, die die einzelnen Teile des Übertragers T zu erfüllen haben. Immerhin soll jedoch schon jetzt darauf hingewiesen werden, daß ein Leiter 32 mit dem Ausgangsanschluß 33 des Verstärkers 30 verbunden ist. Demnach führt der Leiter 32 den Strom, der durch den den Verstärker 30 enthaltenden Stromweg geleitet wird. Dieser Strom wird in dem Leiter 32 mit dem Strom rekombiniert, der durch den zweiten Stromweg fließt, der noch zu beschreiben ist.

Der zweite Stromweg, durch den der übrige Teil des Laststromes fließt (das ist der Teil, der nicht über den den Verstärker 30 enthaltenden Stromweg fließt), enthält einen Leiter 34, der von dem Verbindungspunkt 24 zu einer Stromstabilisierungsschaltung 36 (nachfolgend Sttomquelle 36 bezeichnet) führt, die eine seh·.· wichtige Rolle im Rahmen der Er viidung spielt. Es soll an dieser Steile besonders darauf hingewiesen werden, daß der von der Stromquelle 36 abgegebene Strom unabhängig von Spannungs- und Temperaturvariationen ist, denen der Übertrager Tausgesetzt sein kann.

Eir Leiter 38 führt von dem Ausgangsanschluß 39 der Stromquelle 36 zu einem Multivibrator 40. Der gleiche Leiter 38 führt außerdem Strom von der Stromquelle 36 zu einem Wechselstromverstärker 42. Ein zusätzlicher Leiter 44 verbindet die anderen Seiten der Schaltungsabschnitte 40 und 42, so daß die anderen Seiten, sowohl des Vibrators wie des Wechselstromverstärkers miteinander verbunden sind. Mit anderen Worten bedeutet das, daß die Schaltungsabschnitte 40 und 42 durch eine Zenerdiode 46 geregelt werden. Die Zenerdiode 46 ist zwischen die Leiter 38 und 44 geschaltet und führt einen Teil des von der Stromquelle 36 abgegebenen stabilisierten Stromes.

Ein Zerhacker oder Modulator 48 ist iv.il einem Widerstandsbrückennetzwerk 50 verbunden, welches auf die Variation bestimmter Bedingungen anspricht. Der Zerhacker 48 steuert den Verstärker 42, so daß das verstärkte Ausgangsprodukt des Verstärkers 42 einem Detektor oder Demodulator 52 zugeführt wird, der wiederum die erste Stufe des oben erwähnten Gleichstromverstärkers 30 steuert. Diese Steuerung erfolgt über einen Leiter 54 und einen Kopplungswiderstand 56. Obwohl das Netzwerk 50 bisher noch nicht im Detail beschrieben wurde, wird man bemerken, daß ein anderer Leiter 58 sich von dem Brückennetzwerk zu dem Anschluß ZO erstreckt. Dieser Leiter 58 führt einerseits den rekombinierten Strom, der über den Leiter 32 von dem Gleichstromverstärker 30 kommt, un.'. andererseits den stabilisierten Strom, der von der Konstantstromquelle 36 geliefert wird und durch das Brückennetzwei λ 50 fließt.

Bei der Erläuterung der einzelnen Schaltungsabschnitte wird zunächst der Gleichstromverstärker 30 beschrieben. Dieser Verstärker enthält einen PNP-Transistor 62 und einen NPN-Transistor 64, die zusammen eine relativ hohe Stromverstärkung haben. Ferner enthält der Gleichstromverstärke· 30 eine Zenerdiode 60, die eine Strombegrenzerfunktion hat. Weiterhin enthält der Gleichstromverstärker 30 einen NPN-Transistor 66, der die erste Stufe des Verstärkers bildet und dessen Basis mit dem Ausgang des Demodulators 52 über den Widerstand 56 und den

Leiter 54 verbunden ist. Der Kollektor des Transistors 66 ist mit der Stromquelle 36 über einen Widerstand 68 verbunden, und der Emitter des Transistors 66 ist mit dem Leiter 32 am Schaltungspunkt 33 verbunden. Das von dem Demodulator 52 abgegebene Signal dient daher zur Steuerung des Gleichstromverstärkers 30 in Abhängigkeit von der Amplitude dieses Signales.

Von besonderer Wichtigkeit ist die Stromquelle 36. die einen konstanten Strom abgibt. Die Stromquelle 36 enthält einen ersten PNP-Transistor 70. einen zweiten NPN-Transistor 72 und einen dritten NPN-Transistor 74. Die Koilektor-Emitter-Strecke des Transistors 74 ist mit einem Kondensator 75 überbrückt, der /ut dynamischen Stabilisierung dient. L^:in Widerstand 76 isi über die Emitter-Basis-Strecke des Transistors 70 geschaltet. Um den Transistoi 70 leitend zu machen, wenn diesem über den Verbindungspunkl 24 nur eine relativ niedrige Spannung zugeführt wird, ist /wischen dem Emitter und dem Kollektor des Transistors 70 ein Widerstand 78 geschaltet. Ferner ist der Kollektor des Transistors 70 über einen Widerstand 80 mit der Hasis des Transistors 72 verbunden. Der Kollektor des Transistors 72 ist mit der Basis des Transistors 70 verbunden. Auf diese Weise hat ein anfänglicher Strom im Transistor 72 /ur folge, daß auch der Transistor 70 zu ' ei ten beginnt.

Der prinzipielle Stromweg beim Betrieb der Stromquelle 36 fuhrt über den Transistor 70 und durch zwei Dioden 84 und 86. 7\\ diesem Zeitpunkt ist die F.rklärung angebracht, daß die Dioden 84 und 86 nicht unverzüglich /u leiten beginnen, sondern den Aufbau einer gewissen Spannung erfordern, derart, daß die Differenzspannung über den beiden Dioden etwa ein Volt ist. Das bedeute;, daß etwa 0.5 Volt über jeder Diode abfallen muß. um sie leitend zu machen. Dadurch ist sichergestellt, daß der Transistor 72 zu leiten beginnt.

Die Stromquelle 36 enthält weiterhin ein temperaturkompensiertes Brückennct/werk. das aus einem Widerstand 88 besteht, der von einem Thermistor 90 überbrückt ist. Das eine F.nde des Widerstandes 88 ist mn der Kathode der Diode 86 und außerdem mit dem [.muter des Transistors 72 an einem Verbindungspunkt verbunden, der mit der Bezugsziffer 87 bezeichnet ist. Das andere Ende des Widerstandes 88 ist mit dem einen F.nde eines W iderstandes 92 verbunden, dessen anderes Finde mi ι einem Widerstand 94 verbunden ist. Der Widerst.f" ! 94 ist durch einen Thermistor 96 überbrückt Der Thermistor 90 hat einen Temperaturwirkungshceich zwischen etwa —15 C und 85 C. Unterhalb — i '> C w ürde der Strom — wenn der Transistor 90 nicht iP der Schaltung enthalten wäre — stark ansteigen. Durch die Zusam.Genwirkung der beiden Transistorer 90 und 96 α ird jedoch eine ausgezeichnete Temperaturkompensation erzielt, die über einen Bereich von -40'Cbis -<-85"C reicht.

Die Basis des Transistors 74 ist mit dem Emitter des Transistors 72 sowie mit der Kathode der Diode 86 verbunden. Wie bereits oben darauf hingewiesen wurde. ergibt sich aus der Schaltung, daß die Basis des Transistors 74 mit dem Verbindungspunkt 87 verbunden ist. Wenn sich daher der Strom, der dem aus den Widerständen 88, 92, 94 und den Thermistoren 90, 96 bestehenden Widerstandsnetzwerk zugeführt wird, erhöht, so steigt auch die Spannung am Verbindungspunkt 87. Die Funktion des Transistors 74 besteht darin, auf Spannungsänderungen an dem Verbindungspunkt 87 anzusprechen und diese zu begrenzen. Auf diese Weise führt eine Erhöhung des Stromes durch das Widerstandsnetzwerk 88 — 96 zu einer leichten F'.rhöhung der Spannung an dem Verbindungspunkt 87: die Leitfähigkeit des Transistors 74 wird dadurch infolge der sich leicht erhöhenden positiven Spannung an seiner > Basis vergrößert. Infolge dieses Umslandes wird jedoch die Basis des Transistors 72 negativ mit dem Ergebnis, daß die Leitfähigkeit des Transistors 72 vermindert wird. Dadurch wird dem Verbindungspunkt 87 über die Transistoren 70 und 72 weniger Strom zugeführt, das

κι Ergebnis ist, daß der Strom am Ausgangspunkt 39 der Stromquelle 36 auf einem relativ konstanten Wert gehalten wird. Temperaturvariationen, die einen Abfall cer Basis· Emitter-Spannung an dem Transistor 74 bewirken, werden durch Widerstandsnetzwerk 88 — % derart ausgeglichen, daß bei einem konstantem Strom der Spannungsabfall an dem Netzwerk dem Temperatiirkoeffizienten des Transistors 74 angeglichen ist. Dadurch führen Temperaturänderungen nicht zu einer Änderung des Ausgangsstromes. Wenn die Temperatur

-'ι· ansteigt, der die Stromquelle ausgeseizt isi. dann vermindert sich der Widerstand des oben erläuterten Netzwerkes.

Der Multivibrator 40 ist in herkömmlicher Weise aufgebaut. Er enthält zwei NF'N-Transistoren 100 und

."' 102. [Die Basisanschlüsse der Transistoren 100 und 102 sind mit Kopplungskondensatoren 104 und 106 verbunden, die die Transistoren 100 und 102 so steuern, daß diese wechselweise leitend und nichtleitend sind. Der Multivibrator 40 wird von einer Spannung gespeist, die

t' ihm über die Leiter 38 und 44 zugeführt wird.

Ebenfalls von der an den F.eitern 38 und 44 auftretenden Spannungsdifferenz wird der Wechselstromverstärker 42 gespeist, in dem dargestellten Beispiel besteht der Verstärker 42 aus zwei Stufen, die

!■"> von einem ersten NPN-Transistor 108 und einem zweiten NPN-Transistor 110 gebildet sind. Der erste Transistor 108 ist mit dem Modulator 48 über einen kondensator 112 gekoppelt. Der Kollektor des T ransistors 108 ist mit der Basis des Transistors 110 über

i" einen Kondensator 114 gekoppelt.

Der Zerhacker oder Modulator 48 besteht aus zwei Feldeffekt-Transistoren 116 und 118. Die Gate-Elektro de des Fcldeffekt-Transistors 116 ist über einen Kondensator 120 mit dem Kollektor des Transistors 100

^- gekoppelt, der einen Teil des Multivibrators 40 darstellt. Die Gate-Elektrode des Feldeffekt-Transistors 118 ist mit dem Kollektor des Transistors 102 des Multivibrators 40 über einen Kondensator 122 gekoppelt. Der Zerhacker 48 erfüllt seine Zerhacker-Funktion dadurch.

>'■ daß die Feldeffekt-Transistoren 116 und 118 wechselweise von dem Multivibrator 40 in ihren leitenden Zustand gesteuert werden. Wenn der Transistor WO des Multivibrators 40 nichtleitend ist. so hat der Kollektor dieses Transistors etwa das gleiche Potential wie der

ü Leiter 38. In diesem Fall ist der Transistor 102 leitend. Dessen Kollektor hat in etwa das Potential des Leiters 44. Wenn das erwähnte Kollektorpotentia! des Transistors 100 der Gate-Elektrode des Feldeffekt-Transistors 116 zugeführt wird, so wird dieser Feldeffekt-Transistor nichtleitend. Das niedrigere Kollektorpotential des Transistors 102 wird dem Feldeffekt-Transistor 118 zugeführt, so daß dieser Feldeffekt-Transistor leitend wird. Die Feldeffekt-Transistoren 116 und 118 werden also wechselweise in ihren leitenden und nichtleitenden Zustand gesteuert.

Das Widerstandsnetzwerk 50 hat die Aufgabe, auf spezielle veränderliche Bedingungen, die gemessen werden sollen, anzusprechen. Das Widerstandsnetz-

werk 50 besteht aus einem Festwiderstand 124, der mit dem einen Ende eines Festwiderstandes 126 verbunden ist. Der Verbindungspunkt der beiden Widerstände 124 und 126 ist mit dem bereits oben erwähnten Leiter 44 über einen einstellbaren Widerstand 128 verbunden. Das andere Ende des Widerstandes 126 ist mit dem einen Ende eines Potentiometers 130 verbunden, dessen andere« Ende wiederum mit einem Anschluß 132 verbuncip.n ist. Ein Hilfsleiter 136 ist zwischen einen Anschluß 134 und den Anschluß 132 geschaltet. Dieser Hilfsleiter 136 bildet eine Kompensationsschleife, die /um Widerstands-Ausgleich dient, wenn die Leitungen zwischen den Anschlüssen 148 und 150 einen anderen Widerstandswert haben als der Widerstand 152. Das Potentiometer 130 hat einen Abgriff 138, der mit der Source-Elektrode des Feldeffekt-Transistors 118 verbunden ist. Das eine Ende eines anderen Festwiderstand des 140 ist direkt mit dem Anschluß 134 der Kompcnsationsserileife verbunden. Das andere Ende dieses Widerstandes 140 ist mit dem Verbindungspunkt der beiden Widerstände 142 und 144 verbunden. Der Widerstand 142 ist mit dem Leiter 32 verbunden, der von dem Ausgang des Gleichstromverstärkers 30 ausgeht. Der Widerstand 144 wirkt, wie nachfolgend noch klarwerden wird, als Rückkopplungswiderstand. Zwischen dasjenige Ende des Widerstandes 142, das nicht mit dem Verbindungspunkt der beiden Widerstände 140 und 144 verbunden ist. und den variablen Widerstand 128 ist eine Diode 146 geschaltet. Die Diode 146 ist ferner mit dem Leiter 32 verbunden. Die Diode 146 ist eine Zenerdiode, die zusammen mit dem Widerstand 142 eine Vergleichsspannung an dem Abgriff 138 des Potentiometers 130 aufrechterhält. Der Widerstand 144 arbeitet, wie bereits oben erwähnt, als Riickkopplungswiderstand. Dasjenige Ende des Widerstandes 144, das nicht mit dem Verbindungspunkt der Widerstände 140 und 142 verbunden ist, ist mit dem Anschluß 20 verbunden. Der Anschluß 20 ist mit dem Anschluß 148 verbunden. Zu dem Anschluß 148 gehört ein zweiter Anschluß 150. Zwischen die beiden Anschlüsse 148 und 150 ist das mit der Bezugsziffer 152 bezeichnete Meßelement geschaltet. Das Meßelement ist beispielsweise ein temperaturabhängiger oder ein spannungsabhängiger Widerstand. Der Anschluß 150 ist nicht nur direkt mit dem einen Ende des zuvor erwähnten Widerstandes 124 verbunden, sondern außerdem noch mit der Drain-Elektrode des Feldeffekt-Transistors 116.

Der Demodulator 52 enthält zwei Feldeffekt-Transistoren 156 und 158. Wie der Modulator 48 sind die Gate-Elektroden der beiden Feldeffekt-Transistoren mit den Kollektoren der Transistoren 100 und 102 des Multivibrators 40 durch Kondensatoren 160 und 162 gekoppelt Die beiden Source-Elektroden der Feldeffekt-Transistoren 156 und 158 sind miteinander verbunden und mit dem Kollektor des Transistors 110 des Wechseistromverstärkers 42 über einen Kondensator 164 und einen Widerstand 166 gekoppelt. Das Ausgangssignal des Wechselstromverstärkers 42 wird durch die Feldeffekt-Transistoren 156 und 158 entsprechend der Schaltfunktion des Multivibrators 40 demoduliert. Wenn der Feldeffekt-Transistor 156 leitend ist. dann wird das von dem Wechselstromverstärker 42 kommende Signal direkt dem zwischen den Leitungen 54 und 32 liegenden Kondensators 53 und der ernten Stufe des Gleichstromverstärkers 30 über den Leiter 54 und den Widerstand 56 zugeführt Wenn andererseits der Feldeffekt-Transistor 158 leitend ist. so führt der Signalwej; über eine Diode 165. die von einem Widerstand 167 vorgespannt wird. Das bedeutet, daß der Widerstand 167 und die Diode 165 zwischen den Leitern 38 und 32 in Serie liegen.

Die Wirkungsweise des Übertragers T ist wie folgt: Der Eingangsstrom, d. h. der durch die Last 10 und die Drähte 14 und Ki fließende Strom fließt über den Stromanschluß 18 und die Diode 22 und teilt sich am Verbindungspunkt 24 auf. Ein variabler Teil des Stromes

ίο fließt durch den Leiter 26 und den Widerstand 28 und wird durch den Gleichstromverstärker 30 gesteuert. Ein fester Wert des Stromes fließt durch die Stromquelle 36. Es soll hier daran erinnert werden, daß der durch diese zwei Schaltungszweige fließende Strom wieder rekom-

Ii biniert wird. An dieser Stelle sull nun noch einmal nachdrücklich darauf hingewiesen werden, daß der von der Stromquelle 36 abgegebene Strom unabhängig von Spannung und Temperatur auf einem konstanten Wert gehalten ist und dazu dient, den Multivibrator 40. den Wechselstromversiärker 42 und eine Stufe des Gleichstromverstärkers 30 zu speisen. Die erwähnte eine Stufe des Gleichstromverstärkers 30 ist diejenige, die den Transistor 66 enthält. Der durch die Stromquelle 36 fließende Strom dient außerdem zur Versorgung des Brückennetzwerkes 50. Wie erwähnt, werden die beiden Teilströme rekombiniert. und der durch den Anschluß 20 fließende Gesamtstrom ist der gleiche, wie derjenige,

der in den Übertrager Tuber den Anschluß 18 einfließt.

Obwohl das Netzwerk 50 in der gleichen Weise

ίο funktioniert wie das Netzwerk, das in der deutschen Patentanmeldung I' 17 66 959.9 beschrieben ist. soll hier jedoch bemerkt werden, daß jedes Ungleichgewicht der Brückenspannung zwischen den Anschlüssen 150 und 148 dazu führt. daC· das Ausgangssignal des Zerhackers 48 entsprechend geändert wird. F.in solches Ungleichgewicht tritt auf. wenn das Meßelement 152 einen entsprechenden Parameter gemäß einer variablen Bedingung ändert oder wenn ein Unterschied zwischen dem gewünschten Strom und dem tatsächlichen Strom auftritt. Das Ausgangssignal des Zerhackers 48 wird durch den Wechselstromverstärker 42 verstärkt und ändert sich mit der Verstimmung der Brücke 50. Das von dem Wechselstromverstärker abgegebene Ausgangssignal wird dem Demodulator 52 zugeführt, der den Gleichstromverstärker 30 steuert. Dementsprechend repräsentiert der Laststrom, der die Summe der durch die beiden Strompfade fließenden Einzelströme ist (ein Pfad führt durch den Verstärker 30 und der andere Pfad führt durch die Stromquelle 36). die tatsächliche Größe der zu messenden variablen Bedingung. Da die Last 10 in Serie mit den Leitern 14 und 16 geschaltet ist, zeigt der durch die Last 10 fließende Strom die tatsächliche Größe oder den Wert der von dem Meßelement 152 gemessenen Bedingung an.

Sollte sich der Strom in dem zweiten Strompfad (das ist derjenige Strompfad, der die Stromquelle 36 enthält), ändern, dann hat diese Änderung eine Änderung des von dem Demodulator 52 abgegebenen Signales zur Folge, und der Gleichstromverstärker 30 verstärkt ein unrichtiges Signal.

Die Stromquelle 36 bildet nach dem Einschalten einen ersten Strompfad, der von dem Emitter des Transistors 70 ausgeht über den Kollektor des Transistors 70, durch die beiden Dioden 84 und 86 und durch das aus den Widerständen und Thermistoren 88—94 bestehende Widerstandsnetzwerk führt Der Zweck des Widerstandes 78 besteht wie zuvor bereits erwähn: wurde, allein

darin, die Schaltung einzuschalten. Wenn der Widerstand 78 nicht enthalten ist, so ist es möglich, daß ein Mangel an Reststrom in dem Transistor 70 (beispielsweise, wenn es kalt ist) dazu führen würde, daß die beiden anderen Transistoren 72 und 74 nicht eingeschaltet werden würden. Der Reststrom-Fluß durch den Widerstand 78 ist. durch die Dioden 84 und 86 blockiert, er muß datier seinen Weg über den Widerstand 80 wählen. Wenn dieser Reststrom in die Basis des Transistor 72 eintritt, so fließt Kollektorstrom durch den Transistor 72, und gleichzeitig fließt Strom von dem Emitter zu der Basis des Transistors 70. Darauf spricht der Transistor 70 derart an, daß er zuläßt, daß Kollektorstrom nach unten durch die Dioden 84 und 86 fließ!. Die Scha Hing springt dadurch in den vollen Betriebszustand. Der Transistor 74 sprcht auf den Spannutiüspegel am linken Ende des Widerstandes 88 an. Sollte der Strom die Spannung an diesem Punkt leicht erhöhen, so wird dem Transistor 74 mehr Basisstrom zugeführt. Durch den mit der Basis des Tl HIiMMOi :> 72 vciuiimui-mch WiueiViiiiiu SG fließt im wesentlichen ein konstanter Sirom. Wenn mehr Strom durch den Kollektor des Transistors 74 geschickt wird, so steht weniger Basisstrom für den Transistor 72 zur Verfügung, dadurch wird der Meßstrom reduziert, der ι von der Spannungsquelle 36 gezogen wird.

Die Temperaturkompensation wird durch das Widerstandsnetzwerk 88—% erzielt. Der Widerstandswert des Netzwerkes wird erniedrigt, wenn die Temperatur sich erhöht. Das Ergebnis der Schaltung ist, daß der von

iü der Stromquelle 36 abgegebene Strom unabhängig von der Spannung am Verbindungspunkt 24 oder von der Temperatur, der die Stromquelle 36 ausgesetzt ist. im wesentlichen konstant ist und dadurch eine genaue Messung der zu messenden Bedingungen ermöglicht

r, Die Verstärkung 'los Gleichstromverstärkcrs 30 ist so gesteuert, daß der gesamte l.aststrom (das ist der rekombinierte Strom, aus dem den Verstärker 30 enthaltenden Schaltungsteil und aus dem die StrcÖlquel le 36 enthaltenden Schallungsteil) eine Funktion des

in Wertes der zu messenden variablen Bedingung an den'

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche;

1. Zweidraht-MeBanordnung, die an die Reihenschaltung einer Gleichstromquelle und einer Last angeschlossen ist, bestehend aus einem Stromregler, einer Konstantstromquelle, einer Widerstandsbrükke in Reihe mit der Konstantstromquelle zur Steuerung des Stromreglers entsprechend der Größe eines einem veränderbaren Zustand entsprechenden, elektrischen Signals und einer Rückkopplungseinrichtung, die auf den Gesamtstrom durch die Zweidraht-Meßanordnung zur Erzeugung eines Rückkopplungssignals für die Widerstandsbriicke anspricht, gekennzeichnet durch zwei parallele Stromwege (26,34), von denen der eine einen Gleichstromverstärker (30) enthält, der einen Teil des Stromreglers (30, 42, 52) bildet, und der zweite (34) die Widerstandsbrücke (50) enthält und nur von der Konstantstromquelle (36) erregt wird.

2. Meßanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstantstromquelle (36) einen Transistor (74) und eine auf den Konstantstrom ansprechende Einrichtung aufweist, um den Konstantstrom auf einem bestimmten Pegel zu halten.

3. Meßanordnung nach Anspruch 1 odet 2. gekennzeichnet durch ein Temperaturkompensationsnetzwerk (88 bis 96), das mit der Konstantstromquelle (36) verbunden ist. um den Konstantstrom in Abhängigkeit von der Temperatur einzustellen.

4. Meßanordnung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Temperaturkompensationseinrichtung zum Einstei.n des Stroms in dem ersten (26) der beiden parallelen Stromwege (26,34) in Abhängigkeit von derlempi;· atur.

5. Meßanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstantstromquelle (36) einen ersten, zweiten und dritten Transistor (70,72.74), mindestens eine Diode (84,86) und das Temperaturkompensationsnetzwerk (88 bis 96) umfaßt und daß der erste Transistor (70). wenn er leitend ist, den Stromweg bildet, der sich über die Diode (84, 86) und das Temperaturkompensationsnetzwerk (88 bis 96) fortsetz!.

6. Meßanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ternperaturkompensationsnctzwerk (88 bis 96) drei in Serie geschaltete Widerstände (88, 92, 94) enthält, daß dem ersten Widerstand (88) ein Thermistor (90) parallel geschaltet ist und daß dem dritten Widerstand (94) ein zweiter Thermistor (%) parallel geschaltet ist.

7. Meßanordnung nach einem der Ansprüche I bis

6, dadurch gekennzeichnet, daß in Serie mit der Konstantstromquellc (36) ein Wechselstromgenerator und eine mit diesem verbundene Schaltungseinheit geschaltet sind, die den Wechselstromgenerator entsprechend de- Änderung der Größe des dem veränderbaren Zustand entsprechenden, elektrischen Signals steuert, wobei der Gleichstromverstärker (30) vom Ausgangssignal des Wechselstromgcnerators gesteuert wird.

8. Meßanordnung noch Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselstromgenerator einen Oszillator (40) und einen Wechselsiromverstärker (42) enthält, der mit dem Oszillator (40) parallel geschaltet ist. daß die Schaltungscinheit zur Steuerung des Wechselstromgenerators einen Zerhacker (48) enthält, der zwischen den Oszillator (40) und den Wechselstromverstärker (42) geschaltet ist, so daß der Oszillator (40) den Zerhacker treibt und der Wechselsiromverstärker (42) das Ausgangssignal des Zerhackers (48) verstärkt, und daß die Schaltungseinheit zur Steuerung des Wechselstromgenerators den Strom des Zerhackers (48) so steuert, daß das dem Wechselstromverstärker (42) zugeführte Ausgangssignal des Zerhackers (48) entsprechend der Größe des dem veränderbaren Zustand entsprechenden, elektrischen Signals geändert wird.

9. Meßanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Wechselstromverstärker (42) und den Gleichstromverstärker (30) ein Demodulator (52) geschaltet ist, der den Gleichstromverstärker (30) steuert.

10. Meßanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in Serie zur Konstantstromquelle (36) eine Widerstandsbrücke (50) geschaltet ist, die ihrerseits einen Widerstand (152) aufweist, dessen Widerstandswertsich entsprechend der Größe des dem veränderbaren Zustand entsprechenden, elektrischen Signals ändert, und daß in Serie zur Konstantstromquelle (36) ein Schaltungsteil geschaltet ist, der auf die Änderungen des an den Ausgangsklemmen der Brücke (50) auftretenden S'gnals anspricht und den Wechselstromverstärker (42) entsprechend steuert.

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11. Meßanordnung nach einem der Ansprüche 1

bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückkopplungseinrichtung einen zu der Widerstandsbrücke (50) gehörenden Widerstand (144) aufweist, der einen Teil des durch den Gleichstromverstärker (30)

!5 fließenden Stroms auf die Widerstandsbrücke (50) rückkoppelt, so daß Signaländerungen an den Brückenausgangsanschlüssen als Folge von Änderungen des Ausgangsstroms des Gleichstromverstärkers (30) kompensiert werden.