8. Strukturelle Maßnahmen in Meßsystemen zur Verbesserung der ...

334 8 Strukturelle Maßnahmen
8.3 Kreisstruktur
Wenn das Ausgangssignal einer Signalverarbeitungskette benutzt wird, um an irgendeiner
Stelle der Kette wieder einzugreifen, dann liegt eine Kreisstruktur vor. Man bezeichnet
eine solche Verschaltung auch als eine kontinuierliche Rückkopplung. Für eine solche
Rückkopplung gibt es nun zwei Möglichkeiten:
- Prinzip der Gegenkopplung
Das Prinzip der Gegenkopplung ist aus der Regelungstechnik bekannt. Das Ausgangssignal
der Meßkette wird mit einem Sollwert verglichen, indem die Differenz gebildet wird.
Diese Differenz wird dann geeignet verstärkt und auf das Eingangssignal so rückgekoppelt,
daß ein Korrektureingriff entsteht. Weicht also das Ausgangssignal vom gewünschten
Sollwert ab, wird in die Richtung korrigiert, die zu einer Verringerung der Differenz
führt.
Bei der Mitkopplung wird im Gegensatz dazu das Ausgangssignal so rückgekoppelt, daß
die Tendenz des Ausgangssignals noch verstärkt wird, d. h. das System arbeitet als Verstärker.
Dieses Prinzip der Mitkopplung wird beispielsweise in der Elektronik bei Oszillatorschaltungen
angewandt.
8.3.1 Gegenkopplung, Anwendungsbeispiele
Die Anwendung des Prinzips der Gegenkopplung soll an zwei Beispielen exemplarisch
dargestellt werden. Das erste Beispiel ist die Umsetzung eines Spannungssignals in eine
Wegstrecke. Diese Funktion wird benötigt bei der Aufzeichnung von Meßsignalen mit
Hilfe von Schreibern.
Das Prinzip zeigt Bild 8-9:
Mit Hilfe eines Potentiometers mit variablem Abgriff wird aus einer konstanten Versorgungsspannung
eine variable Teilspannung abgegriffen. Der Potentiometerabgriff bildet
gleichzeitig die Schreibernadel, die über eine lineare Skala bewegt wird. Der Papiervorschub
erfolgt mit konstanter Geschwindigkeit. Die variable Teilspannung des Potentiometers
wird mit der dem Meßsignal entsprechenden externen Spannung verglichen. Dieser
Vergleich wird ausgeführt, indem beide Signale auf die Eingänge eines Differenzverstärkers
geführt werden. Das Ausgangssignal dieses Differenzverstärkers steuert einen
Motor an, der über eine Spindel den Abgriff am Potentiometer verstellt. Der Schreibstift
wird dabei mitgeführt. Der Motor wird nun solange angesteuert, bis die Differenzspannung
am Verstärkereingang zu Null geworden ist. Dann sind beide Spannungen abgeglichen
und die Position des Schreibstifts entspricht dem externen Spannungssignal.