DE2332943A1 - ELECTRICAL CIRCUIT ARRANGEMENT TO REDUCE THE TEMPERATURE DRIFT OF BRIDGE CIRCUITS - Google Patents

Description

Elektrische ßchaltungsanordnirng zur Verminderung der Xemperaturdrift von Brückenschaltungen Die Erfindung betrifft eine elektrische Schaltungsanordnung zur Verminderung der Temperaturdrift von Brückenschaltungen, die mindestens teilweise aus temperaturabhängigen Widerständen bestehen.Electrical circuitry to reduce temperature drift of bridge circuits The invention relates to an electrical circuit arrangement to reduce the temperature drift of bridge circuits, at least partially consist of temperature-dependent resistors.

Vielfach werden für Nesszwecke temperaturabhängige elektrische Widerstände verwendet. Um den Einflussder Umgebungstemperatur zu eliminieren, werden diese temperaturabhängigen elektrischen Widerstände häufig zu elektrischen Brücken, z.B. zu der bekannten Wheatston'schen Brücke, geschaltet.In many cases, temperature-dependent electrical resistances are used for measuring purposes used. In order to eliminate the influence of the ambient temperature, these become temperature dependent electrical resistances often to electrical bridges, e.g. to the well-known Wheatstones Bridge, switched.

Ein wesentlicher Nachteil dieser Brückenschaltungen, der insbesondere dann zum Tragen kommt, wenn sehr genaue messungen erforderlich sind, besteht darin, dass durch Unterschiede der Temperatur-Widerstandskennlinien der einzelnen temperaturabhängigen Widerstände bei wechselnder Umgebungsteiperaturan der Bruckendiagonale ein Fehlersignal in Abhängigkeit von der Brückentemperatur auftritt, das dem korrekten Signal überlagert wird.A major disadvantage of these bridge circuits, in particular When very accurate measurements are required, it is important to that due to differences in the temperature-resistance characteristics of the individual temperature-dependent Resistances with changing ambient temperature at the bridge diagonal an error signal occurs as a function of the bridge temperature, which superimposes the correct signal will.

Aufgabe der Erfindung ist es, die sich aufgrund der unvermeidbaren Unterschiede der Temperatur-Widerstandskennlinien der einzelnen temperaturabhängigen Bruckenwiderstände ergebenden Fehlersignale soweit zu reduzieren bzw. zu beseitigen, dass ein auch für sehr genaue Messungen ausreichend korrektes Signal erhalten wird.The object of the invention is to avoid the inevitable Differences in the temperature-resistance characteristics of the individual temperature-dependent To reduce or eliminate error signals resulting from bridge resistance, that a sufficiently correct signal is obtained even for very precise measurements.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass ein Organ zur Ermittlung eines für die Temperatur wenigstens eines der tarp sraturabhängigen Brückenwiderßtändereprä s entativen Signals vorgesehen ist und dass dieses Signal als Korrektursignal zur Kompensation der Temperaturdrift der Brücke verwendet ist.This object is achieved according to the invention in that an organ to determine at least one of the temperature-dependent tarp for the temperature Bridge resistance state representative signal is provided and that this signal is used as a correction signal to compensate for the temperature drift of the bridge.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further advantageous embodiments and features of the invention result from the subclaims.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in der Zeichnung zeigt: Fig. 1 ein Schaltbild der bekannten Wheatstongschen Brücke, Fig. 2 + 3 zwei Ausführungsformen der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung, bei denen die Temperaturmessung der Brückenwiderstände auf eine Widerstandsmessung zurückgeführt ist, und die Fig. 4 + 5 Prinzipschaltbilder zur Erläuterung der Auswertung des gewonnenen Korrektursignsls.The invention is described below on the basis of exemplary embodiments Referring to the drawing explained in more detail; in the drawing shows: Fig. 1 a Circuit diagram of the known Wheatstong bridge, Fig. 2 + 3 two embodiments the circuit arrangement according to the invention, in which the temperature measurement the Bridge resistances are traced back to a resistance measurement, and FIG. 4 + 5 basic circuit diagrams to explain the evaluation of the correction signal obtained.

Fig. 1 zeigt die bekannte Wheatston'sche Brücke mit den Speisespannungsanschlüssen 1 und 2, sowie der Brückendiagonalen mit den anschlüssen 3 und 4 und den Widerständen 5,6,7 und 8.Fig. 1 shows the known Wheatstone bridge with the supply voltage connections 1 and 2, as well as the bridge diagonals with connections 3 and 4 and the resistors 5,6,7 and 8.

Nach Fig. 2 wird die Temperaturmessung der Brückenwiderstände auf eine Widerstandsmessung zurückgeführt. Der Speisestrom der Brücke (5,6,7,8), die mindestens zum Teil aus temperaturabhängigen Widerständen besteht, erzeugt am Widerstand 16 einen Spannungsabfall. Dieser Spannungsabfall ist abhängig vom Brückenwiderstand und somit ein Mass für die Temperatur der Widerstände der Brücke. Die Speisung erfolgt über die Klemmen 12 und 13, während das temperaturabhängige Korrektursignal an den Ausgängen 14 und 15 zur Verfügung steht.According to Fig. 2, the temperature measurement of the bridge resistances is based on a resistance measurement is fed back. The feed stream of the bridge (5,6,7,8), the consists at least in part of temperature-dependent resistors, generated at the resistor 16 a voltage drop. This voltage drop depends on the bridge resistance and thus a measure of the temperature of the bridge's resistances. The feed takes place via terminals 12 and 13, while the temperature-dependent correction signal is sent to the Outputs 14 and 15 is available.

Auch bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 3 wird die Temperaturmessung der Brückenwiderstände auf eine Widerstandsmessung zurückgeführt. Die mindestens zum Teil temperaturabhängigen Brücke widerstände 5,6,7 und 8 bilden dabi einen variablen Widerstand einer weiteren ebenfalls als Brücke zu betrachtenden Widerstandsanordnung aus den Widerständen bzw. Viderstandsgruppen 9,10,11 einerseits und den Widerständen 5,6,7 und 8 andererseits.The temperature measurement is also carried out in the circuit arrangement according to FIG of the bridge resistances are traced back to a resistance measurement. The least partly temperature-dependent bridge resistors 5,6,7 and 8 form a variable one Resistance of another resistor arrangement, also to be considered as a bridge from the resistances or resistance groups 9,10,11 on the one hand and the resistances 5,6,7 and 8 on the other hand.

An der einen Brückendiagonalen, z.B. 12 und 13, erfolgt die Speisung und an der anderen Diagonalen 14,15 steht ein Ausgangssignal in Funktion der Temperatur der Widerstände 5,6,7 und 8 zur Verfügung.The power is supplied to one of the bridge diagonals, e.g. 12 and 13 and on the other diagonal 14, 15 there is an output signal as a function of the temperature of resistors 5,6,7 and 8 are available.

Eine Temperaturmessung der Brückenwiderstände kann nach einer vorteilhaften Ausführungsform auch indirekt durch ein Fühlerelement vorgenommen werden. Dabei ist zu berücksichtigen, dass das Fühlerelement eine kleine thermische Masse besitzt und mit den Brückenwiderständen thermisch sehr eng gekoppelt sein muss.A temperature measurement of the bridge resistances can according to an advantageous Embodiment can also be made indirectly by a sensing element. Included it must be taken into account that the sensor element has a small thermal mass and must be thermally very closely coupled with the bridge resistors.

Beste thermische Kopplung wird erreicht, wenn das Fühlerelement in einem Stück mit den Brückenwiderständen gefertigt wird. Je nach verwendetem Fühler steht am Ausgang eine Spannung oder ein Widerstand in Funktion der Brückentemperatur zur Verfügung.The best thermal coupling is achieved when the sensor element is in is made in one piece with the bridge resistors. Depending on the sensor used if there is a voltage or a resistance at the output as a function of the bridge temperature to disposal.

Die Auswertung des Korrektursignals kann wie folgt vorgenommen werden: Das an den Klemmen 14,15 (Fig. 2 und 3) abgegriffene Sorrektursignal 14, 15 gelangt an die Eingänge 18 und 19 eines Operationsverstärkers 17. Das verstärkte Signal beeinflusst mindestens einen Widerstand 16 in der Brücke 5,6,7 und 8 derart, dass die Temperaturdrift korrigiert wird. Beim Widerstand 16 kann es sich um ein motorgetriebenes Potentiometer handeln, das über eine Nachlauf steuerung durch das Ausgangssignal des Verstärkers 17 angetrieben wird. Es ist auch möglich, dass es sich bei diesem Widerstand um ein magnetisch steuerbares Element handelt; in diesem Fall speist der Verstärkerausgang einen Elektromagneten.The correction signal can be evaluated as follows: The correction signal 14, 15 tapped at terminals 14, 15 (FIGS. 2 and 3) arrives to the inputs 18 and 19 of an operational amplifier 17. The amplified signal affects at least one resistor 16 in the bridge 5,6,7 and 8 such that the temperature drift is corrected. The resistor 16 can be a motor-driven one Acting potentiometer, which is controlled by the output signal via a follow-up control of the amplifier 17 is driven. It is also possible that this is the case Resistance is a magnetically controllable element; in this case feeds the amplifier output an electromagnet.

Ebenso kann der Widerstand 16 aus einem indirekt geheiztem Thermistor besihen, wobei der Verstärker die Heizwicklung, die den Thermistor beheizt, zu speisen hat. Der Widerstand 16 kann sich sinngemäss an verschiedenen Stellen der Brücke befinden und daher z.B. auch parallel zu einem der Widerstände 5,6,7 oder 8 liegen.Likewise, the resistor 16 can consist of an indirectly heated thermistor besihen, whereby the amplifier feeds the heating coil that heats the thermistor Has. The resistor 16 can analogously at different points on the bridge and therefore also parallel to one of the resistors 5,6,7 or 8, for example.

Bei der Anordnung nach Fig. 5 wird das Korrektursignal über ein Anpassungsglied 20 derart dem Brückensignal überlagert, dass die Temperaturdrift der Brücke kompensiert wird. Die Uberlagerung kann direkt am Brückenausgang erfolgen; es ist jedoch auch möglich, die Korrektur in einem eventuell nachfolgenden Verstärker vor zunehmen.In the arrangement according to FIG. 5, the correction signal is transmitted via an adapter 20 superimposed on the bridge signal in such a way that the temperature drift of the bridge is compensated will. The overlay can be done directly at the bridge exit; it however, it is also possible to carry out the correction in a possibly subsequent amplifier before increase.

- Patentantprüche -- patent claims -

Claims (10)

Patentansprüche 1, Elektrische Schaltungsanordnung zur Verminderung der Temperaturdrift von Brückenschaltungen, die mindestens teilweise aus temperaturabhängigen Widerständen bestehen, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass ein Organ zur Ermittlung eines für die Temperatur wenigstens eines der temperaturabhängigen Brückenwiderstände repräsentativen Signals vorgesehen ist und dass dieses Signal als Korrektursignal zur Kompensation der Temperaturdrift der Brücke verwendet ist. Claims 1, electrical circuit arrangement for reduction the temperature drift of bridge circuits, at least partially from temperature-dependent Resistances exist, as a result of the fact that an organ is used to Determination of at least one of the temperature-dependent bridge resistances for the temperature representative signal is provided and that this signal as a correction signal is used to compensate for the temperature drift of the bridge. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , dass das Organ zur Ermittlung des Korrektursignals in den Speisekreis der Brücke geschaltet und das Korrektursignal an den Klemmen dieses Organs abgegriffen ist.2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that the organ to determine the correction signal in the feed circuit the bridge is switched and the correction signal is tapped at the terminals of this organ is. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , dass das Organ zur Ermittlung des Korrektursignis aus einem Widerstand (16) besteht.3. Circuit arrangement according to claim 2, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that the organ to determine the corrective event from a resistance (16) exists. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , dass die Brückenschaltung mit den zumindest teilweise temperaturabhängigen Widerständen (5,6,?, 8) insgesamt als variabler Widerstand in eine weitere Brücke (9,10,11; 5,6,7,8) geschaltet und das Korrektursignal an der nicht gespeisten Bruckendiagonale(14,15) abgegriffen ist.4. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that the bridge circuit with the at least partially temperature-dependent Resistors (5,6,?, 8) in total as a variable resistance in another bridge (9,10,11; 5,6,7,8) switched and the correction signal on the unpowered bridge diagonal (14,15) is tapped. 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , dass das Organ zur Ermittlung des Korrektursignals aus einem Fühleementmit kleiner thermischer Masse besteht.5. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that the organ for determining the correction signal from a sensing element small thermal mass. 6. Schaltungsanordnung nach Anspruch5, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , dass das Fühlerelement mit wenigstens einem Brückenwiderstand thermisch eng gekoppelt ist. 6. Circuit arrangement according to claim 5, characterized in that g e -k e n n z e i c h n e t that the sensor element with at least one bridge resistor thermally is closely coupled. 7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , dass das Fühlerelement einen Teil wenigstens eines der Brückenwiderstände bildet. 7. Circuit arrangement according to claim 6, characterized in that g e -k e n n z e i c h n e t that the sensing element is part of at least one of the bridge resistors forms. 8. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass das Korrektursignal mindestens einen zusätzlichen Widerstand (16) in der Brücke beeinflusst.8. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized it is not noted that the correction signal has at least one additional Resistance (16) in the bridge influenced. 9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , dass der Widerstand (16) in Serie oder parallel zu einem der Brückenwiderstände (5,6,7,8) geschaltet ist. 9. Circuit arrangement according to claim 8, characterized in that g e -k e n n z e i c h n e t that the resistor (16) is in series or in parallel with one of the bridge resistors (5,6,7,8) is switched. 10. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass das Korrektursignal mittels eines Anpassungsgliedes (20) dem Ausgangssignal der Brücke überlagert ist.10. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized it is noted that the correction signal by means of an adapter (20) is superimposed on the output signal of the bridge.