SE422369B - Anordning for kompensering av overforingsfunktion - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 40 7906585- 0' 2 vars överföringsfunktion är anordnad att ha största möjliga överensstämmelse med givarens, detektorns eller fyrpolens Iöverföringsfunktion, är förbunden med differentialförstärka- rens inverterande ingång.

Det är härvid ändamålsenligt att låta återkopplings- nätet bestå av ett antal inställbara aktiva filter. Alterna- tivt är det i regel möjligt att i stället använda passiva filter. De filtertyper som därvid främst kommer ifråga för uppbyggnad av de flesta överföríngsfunktioner är proportion- ella filter, deriverande och integrerande filter.

Det är vidare fördelaktigt att ha möjlighet att koppla förbi kompensationsanordningen enligt den föreliggande upp- finningen utan att behöva koppla loss densamma elektriskt.

Härvid är det lämpligt att en omkopplare ansluter signalen från detektorn, givaren eller fyrpolen, direkt till apparat- utgången samtidigt som differentialförstärkaren med sitt åter- kopplingsnät är anordnad att vara bortkopplad.

Slutligen kan det vara ändamålsenligt att låta kom- pensationsanordningen enligt uppfinningen vara utformad som en separat enhet som kan anslutas mellan det instrument vars överföringsfunktion skall kompenseras och en utläsningsenhet såsom visarinstrument eller skrivare.

Ett utföringsexempel av kompensationsanordningen en- ligt den föreliggande uppfinningen , beskrivs närmare nedan under hänvisning till de bifogade figurerna l-5, varvid fig_l visar utspänningen hos en typisk givare då instorheten är en stegfunktíon, fig_g visar en givare, fig_§ visar en fyrpol, fig_å visar den principiella uppbyggnaden hos en kompensations- anordning enligt den föreliggande uppfinningen, samt där §ig_§ slutligen visar en mer komplett kompensationsanordning enligt uppfinningen, utformad som en tillsatsenhet till ett instru- ment.

Fig l visar ett exempel på hur utspänningen Uutfrån ett instrument med en givare eller från en fyrpol, kan se ut om insignalen är en stegfunktion. Detektorn eller givaren hos instrumentet kan till exempel utgöras av en fotodiod av pyro- elektrisk typ, riktad mot en lampa som tänds vid tidpunkten to eller av ett termoelement som vid tiden to doppas i hett vat- ten. äos en fyrpol ansluts en stegspänning.

När insignalen Uin tillförs till detektorn/instrumentet, 10 15 20 25 30 35 40 'föringsfunktion K(u». Skillnaden mellan Uin och U 7906585-0. erhålls den i fig l visade kurvan Unt på instrumentets utgång.

Sambandet mellan Uin och Unt bestäms av instrumentets över- ut kan be- traktas som felet vid mätningen, orsakat av instrumentet i fråga. Om en tillsats enligt uppfinningen ansluts till instru- mentutgången och om återkopplingsnätet Z (fig 5) har en sådan överföringsfunktion K'0») att en spänning Uz skulle erhållits som svar på en stegfunktion av typen Uin erhålles spänningen U'ut på tillsatsens utgång. Felet, Uin värt mycket mindre och utrustningen är snabbare. Felet blir minus U'ut är nu avse- inte bara mindre vid stegfunktioner på ingången utan vid vilken godtycklig infunktion som helst. Man eftersträvar här att få äterkopplingsnätets överföringsfunktion så identiskt lik in- strumentets som möjligt. Helt lika överföringsfunktioner ger inget mätfel alls och vi får Uut=Uin vilket visas nedan. Man kan även Visa att en skillnad i överföringsfunktionerna K(u» och K'(w) som är sådan att en skillnad mellan spänningarna Uut och U'ut som är n% även ger ett mätfel (Uin-Uut) på cirka n% om n ej är för stort. Detta medför att anordningen enligt uppfinningen fungerar som felreducerande anordning även omi man ej lyckas åstadkomma överföringsfunktionen K(w) exakt, vilket är av stor betydelse.

Fig 2 visar en detektor, givare eller mätinstrument med överföringsfunktionen K(u). Instorheten Pin ger spänningen Unt på detektorns, givarens eller instrumentets utgång. Fig 3 visar motsvarande för en allmän elektrisk fyrpol.

Fig 4 visar en kompensationsanordning enligt uppfin- ningen för en detektor etc enligt fig 2 eller fig 3 med över- föringsfunktionen K(u». Detektorns utgång är ansluten till den icke-inverterande ingången hos en differentialförstärkare D.

Ett återkopplingsnät med överföringsfunktionen likaså Kna) - överföringsfunktionerna antages här vara identiskt lika i de~ 'tektor och âterkopplingsnät - är anslutet mellan den inverter- ande ingången och utgången hos differentialförstärkaren.

Utspänningen i punkt c är då förstärkningen f gånger spänningsskillnaden mellan förstärkarens båda ingångar dvs f-(b-d)=c vilket ger att b-d=c-%. Eftersom f här bör väljas att vara så stor som möjligt blir samtidigt spänningsskillnaden b-d försumbart liten. Anordningen enligt uppfinningen syftar ju till att spänningen i punkten c skall vara en avbild av '79065 85-0 ' l0 15 20 25 30 35 spänningen i punkten a. Om nu detta vore fallet, skulle spän- ningen b-d vara exakt noll eftersom vi förutsatt lika över- .föringsfunktioner hos detektorn och återkopplingsnätet. Efter- som anordningen enligt uppfinningen för att kunna fungera kräver att b-d=c-% kan ej c vara identiskt lika med a utan i stället gäller att c=a(l-l/f), varav framgår att skillnaden mellan spänningen i punkterna a och c minskar med ökande värde på förstärkningen f. I det praktiska fallet gäller mycket nära att c=a. Om emellertid av någon anledning f ej skulle kunna väljas stor, finns det ändå möjlighet att eliminera faktorn (l-l/f) genom att införa en spänningsdelare zl, 22, som delar återkopplingsspänningen i förhållandet l/(l-l/f).

Fig 5 visar en praktisk utföringsform av uppfinningen med återkopplingsnätet Z utformat som ett nät med ett antal variabla aktiva eller passiva nät eller filter och med en strömställare S med vars hjälp signalen kan kopplas förbi differentialförstärkaren D och anslutas direkt till utgången.

Härigenom får man direkt tillgång till den opåverkade signalen från apparaten G utan att behöva avlägsna den till apparaten G anslutna anordningen enligt uppfinningen. Anordningen enligt uppfinningen kan sålunda antingen byggas in i befintliga appa- rater och system eller anslutas till en anordning i form av en separat enhet, gärna med egen strömförsörjning. Givetvis kan den ingå i en konstruktion redan då denna planeras och behöver _ej ses som en anordning för komplettering av redan befintliga apparater. Differentialförstärkaren bör slutligen väljas till- räckligt snabb eftersom annars dess egen överföringsfunktion måste beaktas, men detta är i regel inget problem.

Uppfinningen bygger på att detektorns eller instrument- ets i fråga överföringsfunktion hela tiden skall vara konstant och oföränderlig. Detta är i regel fallet, men i vissa fall finner man till exempel att en viss ändring av överförings- ' funktionen sker med t.ex. temperaturen eller någon annan para- meter. Det är då ofta en fördel att känna av parametern i fråga och låta den styra ett eller flera av filtren i åter- kopplingsnätet. Härigenom kan man hålla överföringsfelet lågt även under extrema förhållanden.

Claims (5)

1. 7906585-0 PATENTKRAV Il. Anordning för kompensering av elektriska överförings- funktioner hos elektriska eller elektroniska givare (G), de- tektorer, instrument eller fyrpoler (F), k ä n n e t e c k- n a d av att nämnda givare (G) eller motsvarande, är ansluten till den icke inverterande ingången (In) hos en differential- förstärkare (D), vilkens utgång, dels är ansluten till en apparatutgàng (Ou), dels, via ett àterkopplingsnät (Z) vars överföringsfunktion (K') är anordnad att ha största möjliga överensstämmelse med givarens (G), detektorns, instrumentets eller fyrpolens (F) överföringsfunktion (K), är ansluten till differentialförstärkarens (D) inverterande ingång (Ii).

2. Anordning enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda återkopplingsnät (Z) är uppbyggt av ett eller flera inställbara aktiva eller passiva filter eller nät.

3. Anordning enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d av att ett eller flera av nämnda inställbara filter är styrda fràn en givare.

4. Anordning enligt något av kraven 1 till 3, k ä n n e- t e c k n a d av att nämnda differentialförstärkare (D) är anordnad att vara förbikopplingsbar med hjälp av en strömstäl- lare (S), som överför signalen direkt från givaren (G), de- tektorn, instrumentet eller fyrpolen (F) till apparatutgång- en (Ou).

5. Anordning enligt något av kraven l till 4, k ä n n e- t e c k n a d av att uppfinningen är anordnad som en yttre anslutningsbar enhet.