DE2448337C2 - Schaltungsanordnung für Widerstand smessungen - Google Patents
Schaltungsanordnung für Widerstand smessungenInfo
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Description
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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für Widerstandsmessungen, insbesondere für Temperaturmessungen
mit Hilfe von mindestens einem temperaturabhängigen fließenden bestehend aus einer
Speisespannungsquelle, aus einer Konstantstromquelle und aus einem einen hochohmigen Eingang aufweisenden
Spannungsmeßgerät, vorzugsweise einem Spannungsmeßgerät mit einem vorgeschalteten Differenzverstärker,
wobei die Speisespannungsquelle sowohl die von der Konstantstromquelle als auch die von dem
Spannungsmeßgerät benötigte elektrische Energie liefert, wobei weiter, ausgehend von der Kons«antstromquelle,
über den Meßwiderstand mit Hilfe einer Hinleitung und einer Rückleitung ein konstanter Meßstrom
gefuhrt wird und wobei schließlich der an dem Meßwiderstand entstehende Spannungsabfall über eine erste
Meßleitung und eine zweite Meßleitung mit dem Spannungsmeßgerät gemessen wird.
Schaltungsanordnungen für Widerstandsmessungen, insbesondere für Temperaturmessungen mit Hilfe von
mindestens einem temperaturabhängigen Meßwiderstand, sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt,
was im folgenden an Hand von zwei Beispielen erläutert werden soll; bei den beiden folgenden Beispielen
handelt es sich um Schaltungsanordnungen in Vierleitertechnik (Hinleitung, Rückleitung, erste Meßleitung
und zweite Meßleitung).
Bei dsm in F i g. 1 dargestellten Beispiel einer bekannten
Schaltungsanordnung für Widerstandsmessungen werden zwei galvanisch getrennte Speisespannungsquellen
benötigt, nämlich eine, die die von der Konstantstromqueile benötigte elektrische Energie liefert,
und eine weitere, die die von dem Spannungsmeßgerät bzw. die von dem dem Spannungsmeßgerät vorgeschalteten
Differenzverstärker benötigte elektrische Energie liefert. Bei dieser Schaltungsanordnung ist die
Notwendigkeit nachteilig, zwei galvanisch getrennte Speisespannungsquellen haben zu müssen.
Die F i g. 2 zeigt das Beispiel einer Schaltungsanordnung
für Widerstandsmessungen, die mit einer einzigen Spannungsquelle sowohl für die von der Konstantstromquelie
als auch für die von dem Spannungsmeßgerät benötigte elektrische Energie auskommt.
Die in F i g. 2 dargestellte Schaltungsanordnung für Widerstandsmessungen ist jedoch insoweit nicht frei
von Nachteilen, als sich der an der Rückleitung entstehende Spannungsabfall als Meßfehler auswirkt, der nur
unter besonderen, kaum zu realisierenden Voraussetzungen vernachlässigbar ist.
Die Erfindung geht nun aus von dem in F i g. 2 dargestellten Beispiel einer bekannten Schaltungsanordnung
für Widerstandsmessungen, so daß ihr die Aufgabe zugrunde liegt, diese bekannte Schaltungsanordnung so
auszugestalten und weiterzubilden, daß der zuvor erläuterte Meßfehler praktisch vernachlässigt werden
kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein invertierender Kompensationsverstärker
mit einem hohen Verstärkungsfaktor vorgesehen ist, daß der erste Eingang des Kompensationsverstärkers
mit dem Ende der Rückleitung, der zweite Eingang des Kompensationsverstärkers mit einer zentralen Nulleitung
und der Ausgang des Kompensationsverstärkers mit dem Ende der zweiten Meßleitung verbunden sind
und daß der zweite Eingang des Spannungsmeßgerätes bzw. des vorgeschalteten Differenzverstärkers, ohne
direkt mit dem Ende der zweiten Meßleitung verbunden zu sein, an die zentrale Nulleitung angeschlossen
ist. Dabei bedeutet der Ausdruck »Kompensationsverstärker«, daß es sich um einen Verstärker zur Kompensation
des Meßfehlers handelt, der durch den durch die Rückleitung fließenden Meßstrom entsteht.
Der der Erfindung zugrundeliegende Gedanke besteht darin, das Meßobjekt, also z. B. den Meßwiderstand,
dort virtuell zu nullen, wo die zweite Meßleitung
beginnt. Dadurch kann in der erfindungsgemäßen Schallungsanordnung die Rückleitung zugleich als
zweite Meßleitung betrachtet werden uid hat die zweite Meßleitung ihre Funktion als Meßleitung an die
zweite Rückleitung abgegeben und dient nur noch als Kompensationsleitung. Das wird im einzelnen weiter
unten bei der Beschreibung eines Ausführungsbcispiels näher erläutert.
Im übrigen gibt es verschiedene Möglichkeiten, die
erfindungsgemäße Schaltungsanordnung auszugestalten und weiterzubilden, was im folgenden nur beispielhaft
erläutert werden soll.
Vorzugsweise ist der erfindungsgemäß vorgesehene Kompensationsverstärker als Differenzverstärker ausgeführt,
dessen invertierender Eingang den ersten Eingang des Kompensalionsverstärkers und dessen nicht
invertierender Eingang den zweiten Eingang des Kompensationsverstärkers
darsteJh. Mil anderen Worten wird als Kompensationsverstärker ein sogenannter
Operationsverstärker verwendet, wie er als integrierter Schaltkreis (IC) oder als Teil eines integrierten Schaltkreises
als Bauteil preisgünstig erhältlich ist.
Soll die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur Messung von Widerstandsänderungen eingesetzt werden,
so empfiehlt es sich, dem zu messenden, an dem Meßwiderstand entstehenden Spannungabfall eine
Referenzspannung entgegenzuschalten, also eine Referenzspannungsquelle vorzusehen. Dabei wird dann die
Referenzspannungsquelle zweckmäßigerweise einerseits an den zweiten Eingang des Spannungsmeßgerätes
bzw. des vorgeschalteten Differenzverstärkers und andererseits an die zentrale Nulleitung angeschlossen.
Schließlich besteht die Möglichkeit, die Konstantstromquelle so auszuführen, daß der von ihr abgegebene
Meßstrom »instellbar ist. Das kann z. B. zur Meßbereicheinstellung
vorgesehen werden. Jedenfalls führen unterschiedliche Meßströme zu keinen Meßfehlern,
weil das Meßobjekt, z. B. der Meßwiderstand, erfindungsgemäß virtuell genullt ist, so daß durch unterschiedlich
große Meßströme eine Verschiebung des Potentials an dem der Konstantstromquelle abgewandten
Ende des Meßobjekts, z. B. des Meßwiderstandes, nicht eintritt.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer lediglich
ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert; die Fig.3 zeigt eine bevorzugte
Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung.
Die in der F i g. 3 dargestellte Schaltungsanordnung dient für Widerstandsmessungen, nämlich tür Temperaturmessungen
mit Hilfe eines temperaturabhängigen Meßwiderstandes 1. In ihrem grundsätzlichen Aufbau
besteht die in F i g. 3 dargestellte Schaltungsanordnung aus einer Speisespannungsquelle 2, aus einer Konstantstromquelle
3 und aus einem einen hochohmigen Eingang aufweisenden Spannungsmeßgerät 4, im dargestellten
Ausführungsbeispiel mit einem vorgeschalteten Differenzverstärker 5. Die Speisespannungsquelle 2 liefert
sowohl die von der Konstantstromquelle 3 als auch die von dem Spannungsmeßgerät 4 bzw. die von dem
dem Spannungsmeßgerät 4 vorgeschalteten Differenzverstärker 5 benötigte elektrische Energie. Ausgehend
von der Konstantstromquelle 3 wird über den Meßwiderstand 1 mit Hilfe einer Hinleitung 6 und einer
Rückleitung 7 ein konstanter Meßstrom geführt. An den Meßwiderstand 1 sind eine erste Meßleitung 8 und
eine zweite Meßleitung 9 angeschlossen.
Wie die F i g. 3 zeigt, ist zusätzlich ein inverlierender
Kompensationsverstärker 10 mit einem hohen Verstärkungsfaktor vorgesehen. Der erste Eingang U des
Kompensationsverstärkers 10 ist mit dem Ende der Rückleitung 7, der zweite Eingang 12 des Kompensationsverstärkers
10 mit einer zentralen Nulleitung 13 und der Ausgang 14 des Kompensationsverslärkers 10
mit dem Ende der zweiten Meßleitung 9 verbunden, ίο Die Rückleitung 7 muß zugleich als zweite Meßleitung
betrachtet werden, während die zweite Meßleitung 9 ihre Funktion als Meßleitung verloren hat und nur noch
als Kompensationsleitung zu betrachten ist. Das Spanrtungsmeßgerät
4. eingeschlossen der Differenzverstärker 5, hat einen ersten Eingang 15 und einen zweiten
Eingang 16. Der erste Eingang 15 des Spannungsmeßgerätes 4 ist an die erste Meßleitung 8, der zweite Eingang
16 des Spannungsmeßgerätes 4 an die zentrale Nulleitung 13 angeschlossen. Der an dem Meßwiderstand
1 entstehende Spannungsabfall wird mit dem Spannungsmeßgerät 4 zwischen der ersten Meßleitung
8 und der zentralen Nulleitung 13 bemessen.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Kompensationsverstärker
10 als Differenzverstärker ausgeführt, dessen invertierender Eingang den ersten Eingang
11 des Kompensationsverstärkers 10 und dessen nichtinvertierender Eingang den zweiten Eingang 12
des Kompensationsverstärkers 10 darstellt.
Im übrigen ist dem zu messenden, an dem Meßwiderstand
1 entstehenden Spannungsabfall eine Referenzspannung entgegengeschaltet, ist also eine Referenzspannungsquelle
17 vorgesehen. Die Referenzspannungsquelle 17 ist einerseits an den zweiten Eingang 16
des Spannungsmeßgerätes 4 bzw. des vorgeschalteten Differenzverstärkers 5 und andererseits an die zentrale
Nulleitung 13 angeschlossen.
Schließlich ist in der F i g. 3 angedeutet, daß der von der Konstantstromquelle 3 abgegebene Meßstrom einstellbar
ist. Dazu ist die Konstantstromquelle 3 mit einem Einstellelement 18 versehen.
Wie bereits weiter oben ausgeführt, beruht die zuvor erläuterte Erfindung auf den Gedanken, den Meßwiderstand
1 an seinem der Konstantstromquelle 3 fernen Ende, also dort, wo die zweite Rückleitung 7 und
die zweite Meßleitung 9 angeschlossen sind, virtuell zu nullen. Das ist im einzelnen dadurch realisiert, daß der
in den ersten Eingang 11 des Kompensationsverstärkers 10 fließende Strom /1 am Ausgang 14 des Kompensationsverstärkers
10 einen um den Verstärkungsso faktor des Kompensationsverstärkers 10 größeren
Strom /2 mit umgekehrtem Vorzeichen zur Folge hat. Fließt in den ersten Eingang 11 des Kompensationsverstärkers
10 ein Strom /1 hinein (positive Richtung des Stromes /1), so fließt aus dem Ausgang 14 des Kompensationsverstärkers
10 ein Strom /2 mit umgekehrtem Vorzeichen heraus; tatsächlich fließt also der Strom /2
in den Ausgang 14 des Kompensationsverstärkers 10 hinein. Im Ergebnis teilt sich also der über den Meß-.viderstand
1 fließende Meßstrom hinter dem Meßwiderstand 1 in einen Strom /1 über die Rückleitung 7
und in einen Strom /2 über die zweite Meßleitung 9. Ist nun, wie vorausgesetzt, der Verstärkungsfaktor des
Kompensationsverstärkers groß, so fließt der ganz überwiegende Teil des Meßstromes in Form des Stromes
/2, so daß der Strom /1 vernachlässigbar ist.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Schaltungsanordnung für Widerstandsmessungen, insbesondere für Temperaturmessungen mit
Hilfe von mindestens einem temperaturabhängigen Meßwiderstand, bestehend aus einer Speisespannungsquelle,
aus einer Konstantstromquelle und aus einem einen hochohmigen Eingang aufweisenden
Spannungsmeßgerät, vorzugsweise einem Spannungsmeßgerät mit einem vorgeschalteten Differenzverstärker,
wobei die Speisespannungsqueüe sowohl die von der Konstantstromquelle als auch
die von dem Spannungsmeßgerät benötigte elektrische Energie liefert, wobei weiter, ausgehend von
der Konstantstromquelle, über den Meßwiderstand mit Hilfe einer Hinleitung und einer Rückleitung ein
konstanter Meßstrom geführt wird und wobei schließlich der an dem Meßwiderstand entstehende
Spannungsabfall über eine erste Meßleitung und 2c eine zweite Meßleitung mit dem Spannungsmeßgerät
gemessen wird, dadurch gekennzeichnet,
daß ein invertierender Kompensationsverstärker (10) mit einem hohen Verstärkungsfaktor
vorgesehen ist, daß der erste Eingang (U) des Kornpensationsverstärkers (10) mit dem Ende der Rückieitung
(7), der zweite Eingang (12) des Kompensationsverstärkers (10) mit einer zentralen Nulleitung
(13) und der Ausgang (14) des Kompensaiionsvcr stärkers (10) mit dem Ende der zweiten Meßleitung
(9) verbunden sind und daß der zweite Eingang (16) des Spannungsmeßgerätes (4) bzw. des vorgeschalteten
Differenzverstärkers (5), ohne direkt mit dem Ende der zweiten Meßleitung (9) verbunden zu sein,
an die zentrale Nulleitung (13) angeschlossen ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompensationsverstärker
(10) als Differenzverstärker ausgeführt ist, dessen invertierender Eingang den ersten Eingang
(11) des Kompensationsverstärkers (10) und dessen
nichtinvertierender Eingang den zweiten Eingang
(12) des Kompensationsverstärkers (10) darstellen.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem zu messenden, an
dem Meßwiderstand (1) entstehenden Spannungsabfall eine Referenzspannung entgegengeschaltet
ist.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzspannungsquelle
(17) einerseits an den zweiten Eingang (16) des Spannungsmeßgerätes (4) bzw. des vorgeschalteten
Differenzverstärkers (5) und andererseits an die zentrale Nulleitung (13) angeschlossen ist.
5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der von
der Konstantstromquelle (3) abgegebene Meßstrom einstellbar ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19742448337 DE2448337C2 (de) | 1974-10-10 | Schaltungsanordnung für Widerstand smessungen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19742448337 DE2448337C2 (de) | 1974-10-10 | Schaltungsanordnung für Widerstand smessungen |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2448337B1 DE2448337B1 (de) | 1975-09-18 |
DE2448337A1 DE2448337A1 (de) | 1975-09-18 |
DE2448337C2 true DE2448337C2 (de) | 1976-04-29 |
Family
ID=
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