CH662655A5 - Tiefpass fuer eine elektronische waage. - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Tiefpass zur Glättung eines von Störsignalen überlagerten Gleichspannungs-Messsignals in einer elektronischen Waage, wobei dieser Tiefpass in einem Signalpfad zwischen einem Messwertaufnehmer mit analogem Ausgangssignal und einem integrierenden Analog/Digital-Wandler geschaltet ist.
Um Verfälschungen des Messsignals beispielsweise durch die Offsetspannung oder das niederfrequente Rauschen der benutzten Operationsverstärker zu vermeiden, ist es bekannt, den Tiefpass in Form eines Nebenschlussfilters auszubilden, bei dem das Störsignal an einer Stelle des Signalpfades kapazitiv ausgekoppelt wird und nach dem Durchlaufen einer Verstärker- und Filteranordnung an derselben Stelle des Signalpfades kapazitiv wieder eingekoppelt wird. Eine Schaltung dieser Art ist beispielsweise in der DE-AS 2 647 981 in verschiedenen Varianten gezeigt.
Nachteilig an dieser bekannten Schaltung ist, dass Ein-und Auskopplung des Störsignals an derselben Stelle erfolgen, so dass immer ein Reststörsignal erhalten bleiben muss, um das Eingangssignal für die Verstärker- und Filteranordnung zu liefern.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, den Tiefpass so weiterzubilden, dass unter Beibehaltung des günstigen Rausch- und Offset-Verhaltens eines Nebenschlussfilters eine verbesserte Unterdrückung von Störungen erreicht wird.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass im Signalpfad ein Widerstand liegt, dass das eine Ende dieses Widerstandes mit dem Eingang einer invertierenden Verstärkerschaltung verbunden ist und dass der Ausgang dieser invertierenden Verstärkerschaltung über eine Serienschaltung von einem Kondensator und einem Widerstand mit dem anderen Ende des erstgenannten Widerstandes verbunden ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der einzigen Figur, die die Schaltung des Tiefpasses zeigt, beschrieben.
Der Messwertaufnehmer der elektronischen Waage ist nur schematisch durch das Teil 1 mit der Waagschale 2 angedeutet, da er allgemein bekannt ist. Beispielsweise kann er als kraftkompensierendes System, wie es in der DE-OS 3 012 979 beschrieben ist, ausgeführt sein. Das analoge Ausgangssignal steht in Form einer Gleichspannung am Ausgang 3 zur Verfügung, wobei dieser Gleichspannung beispielsweise bei Erschütterungen der Waage Störsignale überlagert sind. Dieses Ausgangssignal des Messwertaufnehmers wird in einem Tiefpass 4, der weiter unten näher erläutert wird, geglättet und dem Eingang 18 eines integrierenden Analog/ Digital-Wandlers 13 zugeführt. Die Eingangsstufe dieses Analog/Digital-Wandlers 13 besteht aus einem Integrator 14, so dass der Eingang des Analog/Digital-Wandlers 13 eine Stromsenke bildet. Dem Integrator 14 wird weiter über einen Widerstand 15 und einen Schalter 16 zeitweise ein Strom aus einer Referenzspannungsquelle 17 mit zur Messspannung entgegengesetzter Polarität zugeführt. Das Schaltverhältnis des Schalters 16 wird durch eine digitale Steuerung 19 so eingestellt, dass der dem Integrator 14 zufliessende Strom im zeitlichen Mittel null ist. Aus diesem Schaltverhältnis kann in bekannter Weise der digitale Wert der Messspannung hergeleitet werden, der in der Anzeige 20 angezeigt wird. Einzelheiten der Schaltung und Funktion des Analog/Digital-Wandlers 13 sind beispielsweise in der DE-PS 2 114 141 beschrieben.
Der Tiefpass 4 besteht aus einem Widerstand 5, der im Signalpfad liegt und der gleichzeitig den Eingangswiderstand für den Integrator 14 des Analog/Digital-Wandlers 13 bildet; weiter besteht der Tiefpass aus einer invertierenden Verstärkerschaltung 6, deren Eingang mit dem vorderen Ende (in Signalflussrichtung gesehen) des Widerstandes 5 verbunden ist und deren Ausgang über einen Kondensator 7 und einen weiteren Widerstand 8 mit dem hinteren Ende (in Signalflussrichtung gesehen) des Widerstandes 5 verbunden ist. Die invertierende Verstärkerschaltung 6 ist in der Figur durch zwei Operationsverstärker 9 und 10 realisiert, von denen der erste Operationsverstärker 9 als Impedanzwandler und der zweite Operationsverstärker 10 als Inverter geschaltet ist. Der Verstärkungsfaktor der Verstärkerschaltung 6 ist dann näherungsweise durch das Verhältnis der beiden Widerstände 12 und 11 gegeben.
Die Funktionsweise des Tiefpasses 4 ist folgende: Tritt am Messwertausgang 3 eine Störwechselspannung höherer Frequenz auf, so fliesst dadurch über den Widerstand 5 ein Störwechselstrom in den Eingang 18 des Analog/Digital-Wandlers 13. Durch die invertierende Verstärkerschaltung 6 wird diese Störwechselspannung verstärkt und invertiert, so dass über den Kondensator 7 und den Widerstand 8 ein Störwechselstrom mit entgegengesetztem Vorzeichen in den Eingang 18 des Analog/Digital-Wandlers 13 eingespeist wird. Sind diese beiden Störwechselströme über den Widerstand 5 und über den Widerstand 8 in ihrer Amplitude gleich, so heben sie sich vollständig auf, so dass der Analog/Digital-Wandler 13 nur das reine Gleichspannungs-Messsignal erhält. Die Gleichheit der Amplituden der beiden Störwechselströme lässt sich leicht über die richtige Wahl des Widerstandes 8 im Verhältnis zum Widerstand 5 erreichen. Ist der Verstärkungsfaktor der invertierenden Verstärkerschaltung 6 beispielsweise zehn, so muss auch der Widerstand 8 um den Faktor zehn grösser sein als der Widerstand 5. Der Kondensator 7 dient in bekannter Weise zur Potentialtrennung und zur Einstellung der Eckfrequenz des Tiefpasses.
Der Tiefpass ist in der Figur als Filter erster Ordnung gezeichnet. Selbstverständlich kann in entsprechender Weise
2
s
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
auch ein Filter zweiter Ordnung realisiert werden, beispielsweise indem der Ausgang des Operationsverstärkers 9 und der Eingang des Operationsverstärkers 10 nicht über einen Ohmschen Widerstand, sondern über ein phasenschiebendes
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Netzwerk verbunden sind. Oder die Rückführung des Operationsverstärkers 10 wird nicht durch einen Ohmschen Widerstand, sondern durch eine Impedanz mit entsprechender Frequenzabhängigkeit gebildet.
B
1 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Tiefpass zur Glättung eines von Störsignalen überlagerten Gleichspannungs-Messsignals in einer elektronischen Waage, wobei dieser Tiefpass in einem Signalpfad zwischen einem Messwertaufnehmer mit analogem Ausgangssignal und einem integrierenden Analog/Digital-Wandler geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet,
- dass im Signalpfad ein Widerstand (5) liegt,
- dass das eine Ende dieses Widerstandes (5) mit dem Eingang einer invertierenden Verstärkerschaltung (6) verbunden ist
- und dass der Ausgang dieser invertierenden Verstärkerschaltung (6) über eine Serienschaltung von einem Kondensator (7) und einem Widerstand (8) mit dem anderen Ende des erstgenannten Widerstandes (5) verbunden ist.
2. Tiefpass nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die invertierende Verstärkerschaltung (6) durch zwei Operationsverstärker (9,10) gebildet wird.
3. Tiefpass nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Operationsverstärker (9) als Impedanzwandler und der zweite Operationsverstärker (10) als Inverter geschaltet ist.
4. Tiefpass nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Operationsverstärker (9,10) durch ein phasenschiebendes Netzwerk verbunden sind.
5. Tiefpass nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass der zum Kondensator (7) in Serie liegende Widerstand (8) um einen Faktor, der gleich dem Verstärkungsfaktor der invertierenden Verstärkerschaltung (6) ist, grösser ist als der im Signalpfad liegende Widerstand (5).
Applications Claiming Priority (1)
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