DE1548841A1 - Anordnung zur nichtlinearen Beeinflussung der Kennlinie elektrischer kraftkompensierender Messeinrichtungen - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur nichtlinearen Beeinflussung der Kennlinie elektrischer kraftkompensierender Meßeinrichtungen.
• In der Me#-, Steuerungs- und Regelun@stechnik werden vielfach elektrische Me#einrichtungen für Druck und Differenzdruck an@ewendet. Bei diesen Me#einrichtungen besteht die Aufgabe, die su sente GröBe möglichst genau duroh ein ektrisches Signal (meist eine Gleichstromgrö#e) absubilden.
• Bei den Me#einrichtungen für Bruck ist das elektrische Ausgangsaignal üblicherweise proportional der Eingangsgrole. Bei den Me#einrichtungen für Differenzdruck ist daa elektrische Ausgangssignal meist dem Quadratwurselwert der Eingangsgrö#e proportional.
• Derartige elektrische Meßeinrichtungen arbeiten vorwiegend nach dem Prinzip der Kraftkompensation. Es wird hierbei die Ma#werkskraft liber ein Hebelsysten durch die Kraft eines Magnetsystems in bekannter Uteise kompensiert.
• Zur Erreichung einer dem Me#wert propertienalen @@nlinie des Me#gerätes wird häufig ein per@anent@@gnetsystem mit Tauchspule, zur Erreichung einer dem Quadratwurselwert der Me#grö#e proportienalen Kennlinie ein Elektromagnetsystem mit T@chspule verwendet.
• Die des Quadratwurzelwert der Me#grö#e proporticmale Kennlinie weiat in jeden Punkt ihres Verlaufs eine andere Steilheit auf und zwar ist diese in der @@@e des Nullpunktes am grö#ten. Dies bringt für die gerätemä#ige Realisierung einem gro#en Nachteil mit sich, weil kleinste Fehlereinflüsse, di@ d@@@h Schwenkangen der Betriebsparameter i@@er wied@r a@ftreten, das Ausgangssignal sehr stark verfälschen @önnen. Diesen Nachteil versucht man dadurch @@ verdecken, da# bei derartigen redizier@@den elektrischen Me#einrichtungen ein besti@@ter Bereich um den Nullpunkt, etwa bis 1 % des Me#bereichs der Eingangsgrö#e, dies entspricht bis zu 10 % des Ausgangsstromes, von einer Genauigkeit@@@-gbe aunn wirdd Diese Lösung kann keineswegs befriedigen, weil beispielsweise bei Mengen@essungen mittels einer Me#blende - ein in der Praxis recht h@ufig vorkommender Fall - kleinste, in den anfangsteil der Kennlinie fallende Störgrö#en recht herhebliche Ausgangsgrö#en auslösen, die einen Durchflu# angeben, der tatsächlich nicht vorhanden ist.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, um den Nullpanka su elektrischen kraftkompensierenden @@einrichtung einen Unsmpfindlichkeitsbereich gewünschter Grö#e u schaffen und au#erhalb dieses Unempfindlichkeitsbereiches die Kennlinie @@ su beeinflussem, da# sie in@erhalb eines bestimmten Aussteuerungsbereiches sich der theeretischen Kennlimie eptimal nähert.
• Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, da# mit den vorhanda@@n, vom Ausgangsstrem durchflossemen Wicklungen des Systees erfindungsgemä# lineare und nichtlineare Widerstände zussammengeschaltet sind, von denen die nichtli@@-aren Widerstände im vergeschenan Arbeitsbereich des Gerätes ihren Widerstand qu@@i k@@stant halten, bei Umterschreiten dieses Arbeitsbereiches sperrend werden.
• Hierbei sind, je nach Ausbildung des elektrischen Syst@@s, mehrers Varianten möglich.
• Bei Verwendung eines Tauchspulsystems kann der nichtli@@@re Widerstand mit der erregerwicklung in Reihe und ein linearer Widerstand parallel zu dieser Reihen-@@@altung geschaltet sein.
• Eine Variante hierzu ist die Reihenschaltung des nichtli@eares Widerstands mit der Tauchspulenwicklung, wobei der li@eare Widerstand ebenfalls parallel zu dieser Reihemschaltung liegt.
• Fach einer weiteren Variante kann der nichtlineare Widerstand mit der Erreger- und der Tauchspulenwicklung in Reihe und der lineare Widerstand zu dieser Reichenschalt@@g parallel gelegt werden.
• Wir dzur Schwingungadämpfung des beweglichen Systems ein Dämpfung@@gnetsystem mit Kurzschlu#spule benutzt, k@@@ diese Kurzschlu#spule mit einer Hilfswicklung versehen sein. Der nichtlineare Widerstand ist dann perallel zu dieser Hilfswicklung zu schalten.
• Zur gegenseitigen Anpaszung der Hilfswicklung und des nichtlinearen Widerstandes sowie zur Festlegung des gewünschten Arbeitsbereiches kann ein linearer Widerstand mit der Hilfswicklung in Reihe geschaltet sein@ Des weiteren kann, zur besseren Anps@sung an die th@oretische Kennlinie im Arbeitsbereich, ein susätzlicher linearer Widerstand in Reihe mit dem nichtlinearen Widerstand geschaltet sein.
• Die Hilfzwicklung und die mit ihr zusamengeschalteten Widerstände können auch von der Ausgangsspannung des Verstärkers gespeist werden. Das Wesen der erfindungsgemä#en Anordnung bleibt anch dann erhalten, wenn an Stelle des Tauchspulensystems ein Zug@@gnetsystem verwendet wird.
• An Hand von zwei Ausführungsbeispielen wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen die Fig. 1 das kraftkempensierende Me#system in der erfindungsgemä#en Ausbildung, Fig. 2 dasselbe Me#system mit einem Dampfung@@agnetsystem Ein nichtlinearer Widerstand 5, beispielsweise ein Siliziumgleichrichter liegt in Reihe mit der Wicklung 4 des Klektromagneten 3 und parallel zu dieser Reihenschaltung ein linearer Widerstand 6. @urch die Lagerung 8, beispielsweise ein Krauzfedergelenk, und gegebenenfalls auch durch eine besondere Nullpunktfeder 9, ist eine mechanische Nullstellung und eine bestimmte Federfesselung des Waagebalkens 7 gegeben bzw. so einstellbar, da# kleine Eingangs- oder Störsignale, die als Kraft einen Waagebalken 7 angreifen, noch keine Aussteuerung des Verstarkers 11 über den Fühler 10 bewirken. erst, wenn das Eingang@signal einen bestimmten Wert überschreitet, der dem zu unterdrückenden Störpegel entspricht, kann der Ausgangsstrom flie#en. De bei kleinen Strömen der Widerstandswert dem nichtlinearen Widerstandes 5 sehr gro# ist, flie#t über die Wicklung 4 des Elektromagneten 3 zunächst ein schr kleiner Zweigstrom und ein grö#erer Zweig@trom über den linearen Widerstand 6. Der zur Erzeugung der Kompensatienskraft erforderliche Ausgangsstrom mu# in stärkerem Ma#e ansteigen, da zunächst die Erregung des Elektromagneten 3 nicht stromproportional ansteigt. Mit dem weiteren Ansteigen des Ausgangsstromes sinkt der Wert des nichtlinearen Widerstandes 5 @@hr stark auf einen praktisch konstanten Wert, wodurch der nichtlineare Widerstand 5 unwirksam wird, da die Erregerwicklung 4 des Elektromagneten 3 nun von einem dem Ausgengsstrom propartionalen Zweigstrom gespeist wird.
• Eine seichnerisch nicht dargestellte Variante dieser Schaltungssnordnung besteht darin, da# der nichtlineare Widerstand 5 in reihe mit der Tauchspulwicklung 2 und der lineare Widerstand 6 parallel dezu geschaltet ist.
• Aus diesen Anordnungen lä#t sich eine weitere, ebenfalls nicht dargestellte Variente ableiten, bei der der nichtlineare Widerstand 5 in Reihe mit der Erregerwicklung 4 und der Tauchspulwicklung 2 liegt und der lineare Widerstand beide Wicklungen überbrückt.
• Wird zur Erzeugung der Kempensationskraft ein Zug@agnetsystem an Stelle des Tauchspulsystems verwendet, se ist analog zur Darstellung in Fig. 1 der nichtlineare Widerstand 5 in Reihe mit der Wicklung des Zugmagneten und der lineare Widerstand 6 au der Reihensehaltung parallel zu @ schalten.
• Fig<2aaigteineändertAuafuhrungavariante,bai welcher am Waagebalken 7 ein Dämpfung@magnetsystem mit veiner als Kur@schlu#spule ausgebildeten Hilfstauchcpulo 13 zut Schwingungsdämpfung vorgesehen ist und die Hilfstauchspule 13 eine Hilfswicklung 14 traite Hierbei lie der nichtlineare Widerstand 17 parallel zu der Hilfswicklung 14. Durch die Lagerung 8 und die Nullpunktfeder 9 wird wieder der Waagebalken 7 dort gefesselt, da# Eingangsaignale im Bereich des Störpegels keine Aussteuerung zur Folge ha@@. Erst, wenn das Eingangssignal einen bestimmten Wert überschreitet, beginnt der Ausgangsstrom zu flie#en und erzeugt nun durch die Hilfswicklung 14 der Hilfstauchspule 13 eine Zusatzkraft, die der Grö#e der Federfesselung angepa#t und dieser entgegengesetzt gerichtet ist, wodurch der Ausgangsstrom in stärkerem Ma# ansteigen mu#. Nach Erreichen eines bestimmten Stromwertes sinkt der Wert des r be s d wicklung 14 wird nahezu kurzgeschlossen bzw. der Teilstrom über diese Wicklung begrenzt.
• Zur gegenseitigen Anpassung der H ilfswicklung 14 und de snichtlinearen Widerstandes 17 und zur Pestlegung des gewünschten Arbeitsbereiches kann ein linearer Widerstand 15 mit der Hilfswicklung in Reihe geschaltet sein. Des weiteren kann zur besseren Anpassung an die theeretische Kennlinie im Arbeitzbereich ein zusätzlicher linearer Widerstand 16 in Reihe mit dem nichtlinearen Widerstand 17 geschaltet sein. Eine Variante besteht daxin, da# die 17--dmlto vom Ausgangestrom durchflossen, sondern von der Ausgangs-17 pan@@@ng des Verstärkers gespeist werden@.
• Die besdhriebenen Anerdnungen und Varianten lassen sich durch andere Dimansichierung der Beuelemente in ihrer Wirkung dahingehend abwandeln, da# Kennlinienkorrekturen eder anders, nichtlineare Besinflussungem der Kennlinie im genzem Arbeitzbereich möglich mind, wodurch diese Anerd@@@gen auch für linears kraftkempensierande Me#einrichtungen Bedautung haben.

Claims (8)

1. Anordnung zur nichtlinearen Beeinflussung der Kennlimie elektrischer kraftkempensierender Me#einrichtungen, dadurch gekennzeichnst, da# mit den vorhandenen, vom Ausgangsstrom durchflossenen Wicklungen (2; 4; 14) lineare und nichtlineare Widerstände (5; 6; 15; 16; 17) zusammengeschaltet @ind, von denen die nichtlinearen Widerstände (5; 17) im gewählten Arbeitsbereich des Gerätes ihren Widerstand quasi konstant halten, bei Unterschreiten desselben sperrend werden.

3 Anerdnung nach Anspruch 1, dadurch gekennseichnet, da# der nichtlineare Widerstand (5) mit der Erregerwicklung (4) in Reihe und der lineare Widerstand (6) zu dieser Reihenschaltung parallel geschaltet ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennseichnet, da# der nichtlineare Widerstand (5) mit der Tauchspulenwicklung (2) in Reihe und der lineare Widerstand (6) parallel su dieser llthelltt 7uzt

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da# der nichtlineare Widerstand (5) mit der Erregerwicklung (4) und der Tauchspulenwicklung (2) in Reihe und der lineare Widerstand (6) zu dieser Reihenschaltung parallel liegt.

5. Anerdnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da# der nichtlineare Widerstand (17) parallel zu der Hilfzwicklung (14) geschaltet ist.

6. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, da# ein linearer Widerstand (15) in Reihe mit dar Hilfzwicklung (14) liegt.

7 Anordnung nach don @prüchen 1 1 5 und eventuell nach 6 6, dadurch gekennzeichnet, da# ein linearer Widerstand (16) mit dem nichtlinearen widerstand (17) in Reihe liegt.

8. Anordnung nach den Ansprüchen 1, 5 bis 7. dadurch gekennzeichnet, da# die Hilfswicklung (14) und die Widerstände ( 15; 16; 17) von der Ausgengsspannung des es Verstärkers (11) gespeist sind.

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