-
Kompensationsmeßvorrichtung mit einem Eingangsfilterkreis Die Erfindung
betrifft eine Kompensationsmeßvorrichtung mit einem Eingangsfilterkreis, einem über
Eingangsklemmen angeschlossenen Servoverstärker, einem Kompensationsmotor und einem
Kompensationspotentiometer, dessen Abgriff in Reihe zwischen dem Eingangsfilterkreis
und einer Eingangsklemme des Servoverstärkers liegt.
-
Ei ne solche Kompensationsmeßvorrichtung findet insbesondere im Rahmen
eines selbstabgleichenden Instruments Anwendung.
-
In vielen Fällen ist dem Meßsignal ein Rauschanteil überlagert, der
in einem Eingangsfilterkreis ausgesiebt wird, damit derselbe keine Störungen der
Anzeige verursacht. Es zeigt sich, wie im folgenden noch in Einzelheiten ausgeführt
wird, daß der Eingangsfilterkreis auf die Ubergangsfunktion der Rückkopplungsspannung
einen Dämpfungseinfluß ausübt, d. h., daß man die theoretisch mögliche Anzeigeempfindlichkeit
nicht erreichen kann.
-
Aufgabe der Erfindung ist eine Ausnutzung der vollen Meßempfindlichkeit
unabhängig von den Eigenschaften eines jeweils benutzten Eingangsfilterkreises.
-
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß zwischen
die Eingangsklemmen des Servoverstärkers ein derart bemessener Parallelkondensator
eingefügt ist, daß die resultierende Zeitkonstante der Servostufe der Zeitkonstante
des Eingangsfilterkreises gleich ist.
-
Es ist sehr überraschend, daß die bloße Einfügung eines Kondensators
zwischen den Eingangsklemmen eine völlige Kompensation des nachteiligen Dämpfungseinflusses
des Eingangsfilterkreises ermöglicht.
-
Infolge der Einfachheit dieser Maßnahme wird die Betriebssicherheit
der Schaltung nicht nachteilig beeinflußt.
-
In weiterer Ausbildung der Erfindung werden Bereichsumschaltwiderstände
innerhalb des Eingangsfilterkreises mit solcher Bemessung vorgeschlagen, daß die
Gesamtzeitkonstante des Eingangsfilterkreises der resultierenden Zeitkonstanten
der Servostufe gleich ist.
-
Damit kann im Zeitpunkt eines Bereichswechsels die Empfindlichkeit
der Anordnung konstant gehalten werden.
-
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
erläutert. Es stellt dar A b b. 1 ein Schaltbild mit einem selbstabgleichenden Registriergerät
bekannter Bauart, A b b. 2 ein Schaltbild der äquivalenten Schaltung des Eingangskreises
nach A b b. 1, A b b. 3 ein Schaltbild eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der
Erfindung,
A b b. 4 ein Ersatzschaltbild des Ausführungsbeispiels nach A b b. 3,
A b b. 5 ein Schaltbild eines weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung
und A b b. 6 ein Ersatzschaltbild des Ausführungsbeispiels nach A b b. 5.
-
Nach A b b. 1 besteht ein bekanntes selbstabgleichendes Registriergerät
aus einem Eingangsfilterkreis 1, einem Gleichstrompotentiometerkreis 2, einem Servoverstärker
3, einem Kompensationsmotor 4, einem durch denselben angetriebenen Schleifabgriff
5, der über einen Gegenkopplungswiderstand Rf (Potentiometer) in Verbindung mit
einem (nicht gezeichneten) Registrierschreibgerät gleitet, einem Widerstand Ri und
einem Kondensator Ci des Eingangsfilterkreises 1, einer Eingangsspannungsquelle
Ei und einer Gleichstromquelle Es für den Gleichstrompotentiometerkreis 2. Die Gegenkopplungsspannung
wird mit Ef bezeichnet. Wird der gesamte äquivalente Widerstand, von der Eingangsseite
des Servoverstärkers 3 gesehen, mit R bezeichnet, erhält man für den des Eingangskreises
(der gestrichelt umrahmte Teil in A b b. 1) des Registriergerätes das Ersatzschaltbild
nach A b b. 2. Dann werden die Ubertragungsfunktionen bis zu den Bezugspunkten (Fehlersignalendpunkte
a und b im obengenannten Eingangskreis) der Eingangsspannung Ei und Gegenkopplungsspannung
Ef im äquivalenten Stromkreis nach den folgenden Gleichungen bestimmt, worin Ei'
und
Ef' Spannungen an Bezugspunkten entsprechend Ei und Ef und S einen Laplaceschen
Operator bezeichnen.
-
Dies bedeutet, daß bei Verwendung eines konventionellen Eingangskreises
eines Registriergerätes der Einfluß der Dämpfungseigenschaft des Eingangsfilterkreises
1 in der die Bezugspunkte der Servostufe erreichenden Gegenkopplungsspannung auftritt,
wie aus der obigen Gleichung (1) hervorgeht.
-
Die Erfindung richtet sich nun auf vollständige Beseitigung dieses
Einflusses der Dämpfungscharakteristik durch Parallelschaltung eines Parallelkondensators
C zum vorerwähnten äquivalenten Widerstand R (genauer zwischen den Bezugspunktena
und b) und durch Angleichung der resultierenden Zeitkonstante T=CR an die Zeitkonstante
Ti=CiRi des Filterkreises.
-
Bei einem Ausführungsbeispiel des Eingangskreises nach der Erfindung
gemäß A b b. 3 ist der Parallelkondensator C zwischen die Bezugspunkte a und b und
parallel zum äquivalenten Widerstand R geschaltet. Die übrigen Teile des gesamten
Geräts außer dem Eingangsfilterkreis und dem Gleichstrompotentiometerkreis sind
weggelassen. Die entsprechende Ersatzschaltung ist in A b b. 4 wiedergegeben.
-
Die Ubergangsfunktionen werden in diesem Falle, ähnlich wie oben,
wie folgt bestimmt:
Dann erhalten durch Einsetzen der durch CiRi = CR (5) ausgedrückten Beziehung in
den Gleichungen (3) und (4t diese folgendes Bild:
Ef'R Ef = Ri+R' (6) El.' R Ei =
R+Ri 1+SCR (7) Wie aus der obigen Gleichung (6) hervorgeht, wird, wenn die Werte
von Schaltelementen, wie des Parallelkondensators C und des Widerstandes Ri, so
gewählt werden, daß sie der durch Gleichung (5) definierten Bedingung genügen, die
Gegenkopplungsspannung Ef' völlig unabhängig vom Eingangsfilterkreis, wodurch die
Ziele der Erfindung erreicht werden.
-
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung nach A b b. 5
werden bereichsändernde Widerstände R1 und R2 dem oben in Verbindung mit den A b
b. 3 und 4 beschriebenen Stromkreis zugeschaltet.
-
Durch diese Anordnung wird nicht nur der Einfluß der DämpfungScharakteristik
des Eingangsfilterkreises, wie oben beschrieben, aufgehoben, sondern es wird dadurch
auch noch möglich, die Empfindlichkeit im Zeitpunkt eines Bereichwechsels des Geräts
immer konstant zu halten.
-
Aus der in A b b. 6 gezeigten Ersatzschaltung des obigen Stromkreises
nach A b b. 5 können die der Gegenkopplungsspannung bzw. der Eingangsspannung entsprechenden
Ubergangsfunktionen wie oben bestimmt werden, wobei sich folgende Gleichungen ergeben:
Gleichung (8) ist diejenige, welche die diesem Eingangskreis zuzuschreibende Dämpfungseigenschaft
und die Empfindlichkeit bestimmt. Wird die beziehung Ci (Ri + R,//R2) = CR (10)
benutzt, werden die obigen Gleichungen (8) und (9) zu
Wie aus der obigen Gleichung (10) ersichtlich ist, ist es im Eingangskreis möglich,
die Empfindlichkeit der Gegenkopplungsspannung konstant zu halten und außerdem die
Gegenkopplungsspannung völlig
unabhängig von der Dämpfungscharakteristik
des Eingangsfilterkreises zu machen.