DE2332943A1 - Elektrische schaltungsanordnung zur verminderung der temperaturdrift von brueckenschaltungen - Google Patents

Description

• Elektrische ßchaltungsanordnirng zur Verminderung der Xemperaturdrift von Brückenschaltungen Die Erfindung betrifft eine elektrische Schaltungsanordnung zur Verminderung der Temperaturdrift von Brückenschaltungen, die mindestens teilweise aus temperaturabhängigen Widerständen bestehen.
• Vielfach werden für Nesszwecke temperaturabhängige elektrische Widerstände verwendet. Um den Einflussder Umgebungstemperatur zu eliminieren, werden diese temperaturabhängigen elektrischen Widerstände häufig zu elektrischen Brücken, z.B. zu der bekannten Wheatston'schen Brücke, geschaltet.
• Ein wesentlicher Nachteil dieser Brückenschaltungen, der insbesondere dann zum Tragen kommt, wenn sehr genaue messungen erforderlich sind, besteht darin, dass durch Unterschiede der Temperatur-Widerstandskennlinien der einzelnen temperaturabhängigen Widerstände bei wechselnder Umgebungsteiperaturan der Bruckendiagonale ein Fehlersignal in Abhängigkeit von der Brückentemperatur auftritt, das dem korrekten Signal überlagert wird.
• Aufgabe der Erfindung ist es, die sich aufgrund der unvermeidbaren Unterschiede der Temperatur-Widerstandskennlinien der einzelnen temperaturabhängigen Bruckenwiderstände ergebenden Fehlersignale soweit zu reduzieren bzw. zu beseitigen, dass ein auch für sehr genaue Messungen ausreichend korrektes Signal erhalten wird.
• Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass ein Organ zur Ermittlung eines für die Temperatur wenigstens eines der tarp sraturabhängigen Brückenwiderßtändereprä s entativen Signals vorgesehen ist und dass dieses Signal als Korrektursignal zur Kompensation der Temperaturdrift der Brücke verwendet ist.
• Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
• Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in der Zeichnung zeigt: Fig. 1 ein Schaltbild der bekannten Wheatstongschen Brücke, Fig. 2 + 3 zwei Ausführungsformen der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung, bei denen die Temperaturmessung der Brückenwiderstände auf eine Widerstandsmessung zurückgeführt ist, und die Fig. 4 + 5 Prinzipschaltbilder zur Erläuterung der Auswertung des gewonnenen Korrektursignsls.
• Fig. 1 zeigt die bekannte Wheatston'sche Brücke mit den Speisespannungsanschlüssen 1 und 2, sowie der Brückendiagonalen mit den anschlüssen 3 und 4 und den Widerständen 5,6,7 und 8.
• Nach Fig. 2 wird die Temperaturmessung der Brückenwiderstände auf eine Widerstandsmessung zurückgeführt. Der Speisestrom der Brücke (5,6,7,8), die mindestens zum Teil aus temperaturabhängigen Widerständen besteht, erzeugt am Widerstand 16 einen Spannungsabfall. Dieser Spannungsabfall ist abhängig vom Brückenwiderstand und somit ein Mass für die Temperatur der Widerstände der Brücke. Die Speisung erfolgt über die Klemmen 12 und 13, während das temperaturabhängige Korrektursignal an den Ausgängen 14 und 15 zur Verfügung steht.
• Auch bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 3 wird die Temperaturmessung der Brückenwiderstände auf eine Widerstandsmessung zurückgeführt. Die mindestens zum Teil temperaturabhängigen Brücke widerstände 5,6,7 und 8 bilden dabi einen variablen Widerstand einer weiteren ebenfalls als Brücke zu betrachtenden Widerstandsanordnung aus den Widerständen bzw. Viderstandsgruppen 9,10,11 einerseits und den Widerständen 5,6,7 und 8 andererseits.
• An der einen Brückendiagonalen, z.B. 12 und 13, erfolgt die Speisung und an der anderen Diagonalen 14,15 steht ein Ausgangssignal in Funktion der Temperatur der Widerstände 5,6,7 und 8 zur Verfügung.
• Eine Temperaturmessung der Brückenwiderstände kann nach einer vorteilhaften Ausführungsform auch indirekt durch ein Fühlerelement vorgenommen werden. Dabei ist zu berücksichtigen, dass das Fühlerelement eine kleine thermische Masse besitzt und mit den Brückenwiderständen thermisch sehr eng gekoppelt sein muss.
• Beste thermische Kopplung wird erreicht, wenn das Fühlerelement in einem Stück mit den Brückenwiderständen gefertigt wird. Je nach verwendetem Fühler steht am Ausgang eine Spannung oder ein Widerstand in Funktion der Brückentemperatur zur Verfügung.
• Die Auswertung des Korrektursignals kann wie folgt vorgenommen werden: Das an den Klemmen 14,15 (Fig. 2 und 3) abgegriffene Sorrektursignal 14, 15 gelangt an die Eingänge 18 und 19 eines Operationsverstärkers 17. Das verstärkte Signal beeinflusst mindestens einen Widerstand 16 in der Brücke 5,6,7 und 8 derart, dass die Temperaturdrift korrigiert wird. Beim Widerstand 16 kann es sich um ein motorgetriebenes Potentiometer handeln, das über eine Nachlauf steuerung durch das Ausgangssignal des Verstärkers 17 angetrieben wird. Es ist auch möglich, dass es sich bei diesem Widerstand um ein magnetisch steuerbares Element handelt; in diesem Fall speist der Verstärkerausgang einen Elektromagneten.
• Ebenso kann der Widerstand 16 aus einem indirekt geheiztem Thermistor besihen, wobei der Verstärker die Heizwicklung, die den Thermistor beheizt, zu speisen hat. Der Widerstand 16 kann sich sinngemäss an verschiedenen Stellen der Brücke befinden und daher z.B. auch parallel zu einem der Widerstände 5,6,7 oder 8 liegen.
• Bei der Anordnung nach Fig. 5 wird das Korrektursignal über ein Anpassungsglied 20 derart dem Brückensignal überlagert, dass die Temperaturdrift der Brücke kompensiert wird. Die Uberlagerung kann direkt am Brückenausgang erfolgen; es ist jedoch auch möglich, die Korrektur in einem eventuell nachfolgenden Verstärker vor zunehmen.
• - Patentantprüche -

Claims (10)

1. Patentansprüche 1, Elektrische Schaltungsanordnung zur Verminderung der Temperaturdrift von Brückenschaltungen, die mindestens teilweise aus temperaturabhängigen Widerständen bestehen, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass ein Organ zur Ermittlung eines für die Temperatur wenigstens eines der temperaturabhängigen Brückenwiderstände repräsentativen Signals vorgesehen ist und dass dieses Signal als Korrektursignal zur Kompensation der Temperaturdrift der Brücke verwendet ist.
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , dass das Organ zur Ermittlung des Korrektursignals in den Speisekreis der Brücke geschaltet und das Korrektursignal an den Klemmen dieses Organs abgegriffen ist.
3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , dass das Organ zur Ermittlung des Korrektursignis aus einem Widerstand (16) besteht.
4. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , dass die Brückenschaltung mit den zumindest teilweise temperaturabhängigen Widerständen (5,6,?, 8) insgesamt als variabler Widerstand in eine weitere Brücke (9,10,11; 5,6,7,8) geschaltet und das Korrektursignal an der nicht gespeisten Bruckendiagonale(14,15) abgegriffen ist.
5. 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , dass das Organ zur Ermittlung des Korrektursignals aus einem Fühleementmit kleiner thermischer Masse besteht.
6. 6. Schaltungsanordnung nach Anspruch5, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , dass das Fühlerelement mit wenigstens einem Brückenwiderstand thermisch eng gekoppelt ist.
7. 7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , dass das Fühlerelement einen Teil wenigstens eines der Brückenwiderstände bildet.
8. 8. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass das Korrektursignal mindestens einen zusätzlichen Widerstand (16) in der Brücke beeinflusst.
9. 9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , dass der Widerstand (16) in Serie oder parallel zu einem der Brückenwiderstände (5,6,7,8) geschaltet ist.
10. 10. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass das Korrektursignal mittels eines Anpassungsgliedes (20) dem Ausgangssignal der Brücke überlagert ist.