DE2412969C3

DE2412969C3 - Schaltungsanordnung zum Umwandeln des Widerstandswertes eines Meßwiderstandes und insbesondere eines Widerstandsthermometers in einen proportionalem Stromwert

Info

Publication number: DE2412969C3
Application number: DE19742412969
Authority: DE
Inventors: Fikret Zagreb Cejvan
Original assignee: ATM PODUZECE ZA AUTOMATIZACIJU I TEHNIKU MJERENJA U INDUSTRIJI ZAGREB YU
Current assignee: ATM PODUZECE ZA AUTOMATIZACIJU I TEHNIKU MJERENJA U INDUSTRIJI ZAGREB YU
Priority date: 1973-03-19
Filing date: 1974-03-18
Publication date: 1981-11-19
Also published as: DE2412969A1; YU34818B; DE2412969B2; YU72973A

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Umwandeln des Widerstandswertes eines Meßwiderstandes und insbesondere eines Widerstandsthermometers in einen proportionalen Stromwert mit einem ersten Verstärker, der an seinem Ausgang über eine einen ersten Widerstand aufweisende erste Ader einer Anschlußleitung mit dem ersten Ende des Meßwiderstandes und an seinem einen Eingang mit dem zweiten Ende des Meßwiderstandes verbunden ist, und mit einem ersten Potentiometer, das mit einem Ende an den Ausgang des ersten Verstärkers und das damit verbundene Ende des Meßwiderstandes angeschlossen und am anderen Ende zum einen mit seinem Schleifer, zum zweiten mit einem Eingang eines zweiten Verstärkers und zum dritten mit der einen Seite eines Meßinstruments verbunden ist, das auf seiner anderen Seite an den Ausgang des zweiten Verstärkers angeschlossen ist.

Eine Schaltungsanordnung dieser Art ist in der DE-OS 21 58 269 beschrieben. Diese bekannte Schaltungsanordnung zielt darauf ab, Widerstandswerte linear in Stromwerte umzuformen, wobei insbesondere der Einfluß eines bei verschiedenen Meßtemperaturen unterschiedlichen Temperaturkoeffizienten eines Widerstandsthermometers auf die Umformung ausgeschaltet werden soll. Dieses Ziel wird bei der bekannten Schaltungsanordnung erreicht durch eine bestimmte Art der Rückkopplung für die beiden miteinander zusammenwirkenden Verstärker, die jeweils als Differenzverstärker ausgebildet sind. Die Widerstandswerte in der zum Meßwiderstand führenden Anschlußleitung finden bei der bekannten Schaltungsanordnung jedoch keine Berücksichtigung. Eine solche Vernachlässigung

so von mit dem Meßwiderstand in Reihe liegenden weiteren Widerstandswerte ist aber nur dann angängig, wenn diese Widerstandswerte im Vergleich zum Meßwiderstand klein sind. Diese Bedingung ist jedoch bei größeren Entfernungen zwischen dem eigentlichen Meßort und dem Ort der Messungsauswertung nicht einzuhalten. Die bekannte Schaltungsanordnung eignet sich daher nur für einen Einsatz unmittelbar am Meßort und nicht auch für einen Einsatz im Rahmen von Fernmeßeinrichtungen, bei denen die Meßwiderstände über längere Anschlußleitungen an eine Auswerteschaltung angeschlossen werden müssen, die allen Meßwiderständen gemeinsam ist, um den insgesamt erforderlichen Schaltungsaufwand möglichst klein zu halten.

Ähnliche Verhältnisse liegen auch bei einer weiteren hekannten und in der DE-OS 21 00 775 beschriebenen ^!leitungsanordnung vor. Darüber hinaus ist bei dieser Schaltungsanordnung auch die Linearität zwischen

einem eingangsseitigen Widerstand und einer ausgangsseitigen Spannung nur näherungsweise erreicht so daß tragbare Toleranzwerte nur bei passender Wahl bestimmter Widerstandswerte einzuhalten sind. Im übrigen finden auch bei dieser bekannten Schaltungsanordnung die Leitungswiderstände keinerlei Berücksichtigung, so daß wiederum ein Einsatz für Fernmessungen zwischen einer Mehrzahl von Meßwiderständen und einer diesen gemeinsamen und in größerer Entfernung an einem Auswertungsort vorgesehenen Auswerteschaltung nidit in Betracht kommt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs erwähnten Art so auszubilden, daß jeglicher Einfluß der den Meßwiderstand mit der Auswerteschaltung verbindenden Anschlußleitung auf das Meßergebnis vermieden bleibt

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Ausgang des ersten Verstärkers über einen zweiten Widerstand mit einem invertierenden Eingang eines dritten Verstärkers verbunden ist dessen Ausgang über einen dritten Widerstand von der Größe des zweiten Widerstandes auf seinen invertierenden Eingang rückgekoppelt ist daß das erste Potentiometer über den zweiten Widerstand und den dritten Widerstand an den Ausgang des ersten Verstärkers angeschlossen ist daß der zweite Verstärker an einem nicht invertierenden Eingang mit dem Schleifer eines zweiten Potentiometers verbunden ist und daß das zweite Ende des Meßwiderstandes mit dem invertierenden Eingang des ersten Verstärkers über eine einen vierten Widerstand von der Größe des ersinn Widerstandes aufweisende zweite Ader der Anschlußleitung verbunden ist

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Mit Hilfe einer erfindungsgemäß ausgebildeten Schaltungsanordnung läßt sich die Größe des Meßwiderstandes allein erfassen, während die Widerstandswerte der den Meßwiderstand mit der Auswerteschaltung verbindenden Anschlußleitung nicht in das Meßergebnis eingehen. Der am Meßinstrument anfallende Stromwert ist daher streng proportional zum Widerstandswert des Meßwiderstandes und damit zur eigentlichen Meßgröße.

In der Zeichnung ist die Erfindung anhand zweier bevorzugter Ausführungsformen veranschaulicht; es zeigen

F i g. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel für eine Schaltungsanordnung zum Umwandeln vor Widerstandswerten in Stromwerte und

F i g. 2 eine zweite Ausführungsvariante mit einer abgeänderten Meßbereichseinstellung.

Gemäß der Darstellung in F i g. 1 ist ein Meßwiderstand 1 über eine dreiadrige Anschlußleitung mit einer Auswerteschaltung verbunden, die als Ausgangssignal einen seinem Widerstandswert proportionalen Stromwert liefert. Dabei enden die drei Adern der Anschlußleitung, die jede einen Widerstandswert von gleicher Größe aufweisen, an Anschlußpunkten 3, 4 bzw. 5. So verbindet eine erste Ader, die einen ersten Widerstand 2 bildet, das eine Ende des Meßwiderstandes 1 über den Anschlußpunkt 3 mit dem Ausgang eines ersten Verstärkers 8 und außerdem mit einem Ende eines zweiten Widerstandes 11, an dessen anderes Ende ein dritter Widerstand 1Γ von gleicher Größe angeschlossen ist. Die beiden anderen Adern der Anschlußleitung, die einen vierten Widerstand 2" bzw. einen fünften Widerstand 2' von jeweils dem ersten Widerstand 2 gleicher Größe bilden, sind beide an das andere Ende des Meßwiderstandes 1 angeschlossen und verbinden dieses mit dem Anschlußpunkt 5 bzw. mit dem Anschlußpunkt 4.

An das zweite Ende des dritter. Widerstandes 11' ist über einen Anschlußpunkt 6 ein Ende eines ersten Potentiometers 13 angeschlossen, dessen anderes Ende zum ersten mit seinem Schleifer, zum zweiten mit dem invertierenden Eingang eines zweiten Verstärkers 12

ίο und zum dritten mit einer Seite eines Meßinstruments 14 verbunden ist das auf seiner anderen Seite an den Ausgang des zweiten Verstärkers 12 angeschlossen ist und zur Anzeige des dem Widerstandswert des Meßwiderstandes 1 proportionalen Stromwertes dient.

Die zweite Ader der Anschlußleitung mit dem fünften Widerstand 2' stellt über den Anschlußpunkt 4 die Verbindung her zu einem nichtinvertierenden Eingang eines dritten Verstärkers 10, während die dritte Ader der Anschlußleitung mit dem vierten Widerstand 2" über den Anschlußpunkt 5 in F i g. 1 Verbindung hat mit dem invertierenden Eingang des ersten Verstärkers 8, mit einem Ende eines zweiten Potentiometers 7 und mit einem Ende eines sechsten Widerstandes 15.

Das zweite Ende des zweiten Widerstandes 11 ist außer mit dem einen Ende des dritten Widerstandes 11' auch mit dem invertierenden Eingang des dritten Verstärkers 10 verbunden, und an dessen Ausgang ist das zweite Ende des sechsten Widerstandes 15 und über den Anschlußpunkt 6 das zweite Ende des dritten

jo Widerstandes Γ und das erste Ende des ersten Potentiometers 13 angeschlossen. Der Schleifer des ersten Potentiometers 13 hat Verbindung mit dem invertierenden Eingang des zweiten Verstärkers 12, dessen nichtinvertierender Eingang mit dem Schleifer des zweiten Potentiometers 7 verbunden ist. Das zweite Ende des zweiten Potentiometers 7 liegt an Masse. Der nichtinvertierende Eingang des ersten Verstärkers 8 ist an den Pluspjl einer Referenzspannungsquelle 9 angeschlossen, die an ihrem Minuspol mit Masse verbunden ist.

Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 ist folgende: Der als Stromgenerator wirkende erste Verstärker 8 schickt über den Anschlußpunkt 3 und den ersten Widerstand 2 einen Strom It durch den Meßwiderstand 1, wobei sich dieser Strom It nach Durchgang durch den vierten Widerstand 2" und den Anschlußpunkt 5 auf den Strom Ix durch den sechsten Widerstand 15 und den Strom It-Ix durch das zweite Potentiometer 7 zur Masse aufteilt.

Da der Spannungsabfall an den Widerstand 2 bzw. 2" unerwünscht und aus dem Meßergebnis ausgeschieden werden soll, ändert der dritte Verstärker 10 das Vorzeichen des Spannungsabfalls zwischen den Anschlußpunkten 3 und 4. Für die Änderung dieses Vorzeichens ist zwischen den Ausgang des dritten Verstärkers 10, also zwischen den Anschlußpunkt 6 und seinen invertierenden Eingang, der dritte Widerstand W geschaltet und der die gleiche Größe aufweisende zweite Widerstand 11 zwischen den invertierenden

&o Eingang des dritten Verstärkers 10 und den Anschlußpunkt 3. Mit Hilfe dieser Rückkopplung über den zweiten Widerstand U ist erreicht, daß die Spannung zwischen den AnschluDpunkten 4 und 6 gleich der Spannung zwischen den Anschlußpunkten 3 und 4 ist, jedoch ein anderes Vorzeichen besitzt.

Da am fünften Widerstand 2' kein Spannungsabfall vorhanden ist, ist die Spannung zwischen den Anschlußpunkten 4 und 6 gleich der Summe der Spannungen

zwischen den Anschlußpunkten 4 und 5 und 5 und 6 bzw. die Spannung zwischen den Anschlußpunkten 5 und 6 ist die Differenz zwischen der Spannung zwischen den Anschlußpunkten 4 und 6 — diese Spannung ist, wie schon oben erwähnt, gleich der Spannung zwischen den Anschlußpunk'en 3 und 4 — und der Spannung zwischen den η schlußpunkten 4 und 5. Wie aus Fig. T ersichtlich ist. ist das gerade der Spannungsabfall am Meßwiderstand I₁ so daß die Spannungsabfälle an der Anschlußleitung vollkommen aus der Messung ausgeschieden sind.

Gelegentlich ist es erwünscht, nur den Widerstandsanstieg ab einem bestimmten Wert und nicht den gesamten Spannungsabfall am Meßwiderstand 1 zu messen. Die schon bestehenden Abfälle können mit der Einstellung des zweiten Potentiometers 7, also mit einer Zugabe der Spannung Pa ', kompensiert werden.

Falls der Meßwiderstand 1 ein Platinwiderstand ist, wird die Linearisierung seiner Kennlinie mit Hilfe einer Rückkopplung über den sechsten Widerstand 15 ausgeführt. Mit einem Temperaturanstieg wächst auch der Widerstandswert des Meßwiderstandes 1, damit aber auch die Spannung zwischen den Anschlußpunkten 5 und 6, dadurch erhöht sich der Strom durch den sechsten Widerstand 15 und auch durch den Meßwiderstand 1, womit sich die nichtlineare Kennlinie dieses Widerstandes ausgleicht.

In F i g. 2 ist eine ähnliche Schaltungsanordnung gezeigt, jedoch mit dem Unterschied, daß bei ihr wegen des anders gelegten Anschlusses der zweiten Ader der Anschlußleitung mit dem fünften Widerstand 2' nur der Spannungsabfall am zweiten Widerstand 2 und nicht auch der Spannungsabfall am Meßwiderstand 1

ίο invertiert wird, wie das bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 der Fall ist. Als Referenzquelle wird bei dieser Schaltung ein Stromgenerator 18 für einen Bezugsstrom l_rcr verwendet, und geändert ist auch die Einstellart des Meßbereiches, wofür auch hier das

ι·) zweite Potentiometer 7 verwendet wird. Ein sechster und siebter Widerstand 15 bzw. 17 verbinden die Eingänge des ersten Verstärkers 8 mit Masse.

In der Schaltungsanordnung nach F i g. 2 kann die Linearisierung der Kennlinie des Platinmeßwiderstandes 1 in aus der DE-OS 21 58 269 bekannter Weise erfolgen. Der Einfluß der Anschlußleitung auf das Meßergebnis wird in analoger Weise ausgeschaltet wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum Umwandeln des Widerstandswertes eines Meßwiderstandes und insbesondere eines Widerstandsthermometers in einen proportionalen Stromwert mit einem ersten Verstärker, der an seinem Ausgang über eine einen ersten Widerstand aufweisende erste Ader einer Anschlußleitung mit dem ersten Ende des Meßwiderstandes und an seinem einen Eingang mit dem zweiten Ende des Meßwiderstandes verbunden ist, und mit einem ersten Potentiometer, das mit einem Ende an den Ausgang des ersten Verstärkers und das damit verbundene Ende des Meßwiderstandes angeschlossen und am anderen Ende zum einen mit seinem Schleifer, zum zweiten mit einem Eingang eines zweiten Verstärkers und zum dritten mit der ein^n Seite eines Meßinstruments verbunden ist, das auf seiner anderen Seite an den Ausgang des zweiten Verstärkers angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet,

daß der Ausgang des ersten Verstärkers (8) über einen zweiten Widerstand (11) mit einem invertierenden Eingang eines dritten Verstärkers (10) verbunden ist, dessen Ausgang über einen dritten Widerstand (H') von der Größe des zweiten Widerstandes (11) auf seinen invertierenden Eingang rückgekoppelt ist,
daß das erste Potentiometer (13) über den zweiten Widerstand (11) und den dritten Widerstand (11') an den Ausgang des ersten Verstärkers (8) angeschlossen ist,
daß der zweite Verstärker (12) an einem nicht invertierenden Eingang mit dem Schleifer eines zweiten Potentiometers (7) verbunden ist und
daß das zweite Ende des Meßwiderstandes (1) mit dem invertierenden Eingang des ersten Verstärkers (8) über eine einen vierten Widerstand (2") von der Größe des ersten Widerstandes (2) aufweisende zweite Ader der Anschlußleitung verbunden ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Verbindungspunkt zwischen dem zweiten Ende des Meßwiderstandes (1) und der zweiten Ader der Anschlußleitung eine einen fünften Widerstand (2') aufweisende dritte Ader der Anschlußleitung angeschlossen ist, deren anderes Ende mit dem nicht invertierenden Eingang des dritten Verstärkers (10) verbunden ist, an dessen Ausgang ein Ende eines sechsten Widerstandes (15) angeschlossen ist, dessen anderes Ende mit dem invertierenden Eingang des ersten Verstärkers (8) verbunden ist, daß das zweite Potentiometer (7) mit seinem einen Ende an den invertierenden Eingang des ersten Verstärkers (8) angeschlossen ist und mit seinem anderen Ende an Masse liegt und daß eine Referenzspannungsquelle (9) mit ihrem positiven Pol an den nicht invertierenden Eingang des ersten Verstärkers (8) angescnlossen ist und mit ihrem negativen Pol an Masse liegt (F i g. 1).

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Verbindungspunkt zwischen dem ersten Ende des Meßwiderstandes (1) und der ersten Ader der Anschlußleitung eine einen fünften Widerstand (2') aufweisende dritte Ader der Anschlußleitung angeschlossen ist, deren anderes Ende mit dem nicht invertierenden Eingang des

dritten Verstärkers (10) verbunden ist, daß von einem sechsten Widerstand (16) ein Ende an den invertierenden Eingang des ersten Verstärkers (8) angeschlossen ist und das andere Ende an Masse liegt, daß an den nicht invertierenden Eingang des ersten Verstärkers (8) je ein Ende des zweiten Potentiometers (7) und eines siebten Widerstandes (17) angeschlossen sind und daß das andere Ende des siebten Widerstandes (17) an Masse und das andere Ende des zweiten Potentiometers (7) an den einen Pol eines Stromgenerators (18) angeschlossen ist, dessen anderer Pol an Masse liegt (F i g. 2).