DD143663A1 - METHOD FOR CONDUCTIVITY, CAPACITY AND INDUCTIVITY MEASUREMENT OF COMPLEX TWO-POLE - Google Patents

Abstract

Das Verfahren dient zur vorzugsweise rechnergesteuerten, programmierten, schnellen Leitwerts-, Induktivitäts- und Kapazitäts-, · messung eines komplexen, auch bipolaren Zweipols, gegebenenfalls eines Ersatzzweipols innerhalb eines umgebenden Schaltungskomplexes, der aus einer Parallelschaltung von Widerstand, Induktivität und Kondensator, aus der Kombination zweier dieser Elemente oder auch nur aus einem dieser Elemente besteht, durch die Beaufschlagung des Zweipols mit einer von 0 Volt bis zu einer wählbaren Spannung innerhalb einer wählbaren Zeit zeitproportional ansteigenden Spannungsrampe positiver oder negativer Polarität und aus maximal zu vier verschiedenen Zeitpunkten erfolgenden Augenblickswertmessungen des durch den unbekannten Zweipol fließenden Gesamtsfcromes, wobei aus den so ermittelten Wertepaaren die Pararaeterwerte durch rechnerische Auswertung gewonnen werden. - Fig.1 -The method is preferably computer-controlled, programmed, fast conductance, inductance and capacitance measurement of a complex bipolar bipole, if necessary a spare dipole within a surrounding circuit complex, which consists of a parallel circuit of resistance, inductance and Capacitor, from the combination of two of these elements or even only consists of one of these elements, by the action of the Two poles with one from 0 volts to a selectable voltage within a time-proportional increasing voltage ramp positive or negative polarity and from a maximum of four various instantaneous instantaneous measurements of by the unknown Zweipol flowing Gesamtsfcromes, where from the value pairs determined in this way determine the pararaeter values by arithmetic Evaluation are obtained. - Fig.1 -

Description

- .... Titel ,4ft:q Erfindung - .... Title, 4ft: q invention

-· --'VVrfahren ^:zur Leitwerts-, Kapazitäts- und Induktivitäts· ^:r messung komplexer-Zweipole- · - ^'VVrfahren: to Leitwerts-, capacity and inductance · ^r measurement of complex two-pole

·;.Γ'--"^wenduarsgebiet der Erfindung The invention relates to the invention

\ ' ., Me .Erfindung betrifft ein Verfahren das bei kurzer Ein- -.*·.-^.örj.iv;;iiigjr'-^föd Meßzeit die, vorzugsweise rechnergesteuerte, pro- ~ " ^:.-^gra:m?nier±e Messung der Kennwerte eines komplexen, auch bipola-' "... '^ζχψή .Zseipois, bestehend aus parallel geschaltetem Widerstand, induktivität und Kondensator, aus der Kombination zweier dieser Elemente oder auch nur einem dieser Elemente gestattet.'., Me .The invention relates to a method in the short input - * .- ^ · örj.iv iiigjr ;;..' - \ ^ FPS measuring time the, preferably computer-controlled, pro- ~ ^': .- ^ gra: m Measurement of the characteristic values of a complex, also bipolar, "" ... ^ .Zseipois , consisting of parallel-connected resistance, inductance and capacitor, from the combination of two of these elements or only one of these elements permitted.

1'"'[IQJJ.^skteris.tik der bekannten technischen Lösungen 1 '''[IQJJ. ^ Skteris .tik the be can th technical rule Solutions

-.. , Bei einer bekannten Meßvorrichtung (DE-OS 1 516 325) zur digitalen Messung von Kapazitäten und Widerständen wird davon Ge- ...,,,- :^τψ.ρφ,^£θΐΏ^.ϊι±, Spannungen durch Zählen von Taktimpulsen eines Taktgenerators zu messen, indem die Taktimpulse während eines dem Betrage der Spannung proportionalen Zeitintervalles, das von zwei in Amplituden-Komparatoren beim Überschreiten von -^j,:;l^:ritucle:Becliv/ellen durch eine lineare Sägezahn-Spamiungsflanke -^- au3gelö3teji..Begrenzungsimpulsen eingeschlossen wird, in einem /:;v:-\E-ä.bXer,.""gf^:fcZ.ä{LLt und gespeichert werden und die gewonnene Im- -\ ;^r ^ulöanF^hl r;ach Beendigung des Zählvorganges in einem Dezimal- - .. , In a known measuring device (DE-OS 1 516 325) for the digital measurement of capacitances and resistors of which Ge ... ,,, - : ^ τψ.ρφ, ^ £ θΐΏ ^ .ϊι ±, voltages through to measure counting clock pulses of a clock generator by the clock pulses during the absolute value of the voltage proportional to the time interval, the in amplitude comparators when crossing of two - ^j,:; l ^: ritucle: Becliv / Ellen by a linear sawtooth Spamiungsflanke - In this case, you will be able to save and save in a /; v ^: - \\ e-e.bXer,.""gf ^: fcZ.ä {LLt and stored and the won im- - \ ; ^r ^ ^ ulöanF hectolitre; oh completion of the counting in decimal

;. · ziffern-Anzeigegerät dargestellt wird. Eine bistabile Kippstufe , -Lkann dabei von den Begrenzungsimpulsen so gesteuert werden, daß;. · Numeric display device is displayed. A bistable flip-flop, -L can be controlled by the limiting pulses so that

sie-"'das' Vorzeichen der Spannung gegenüber einer durch die eine .- . ^Änwli-tudeiJi'chwelle festgelegten Bezugsgröße (Erdpotential) an- =^;- '· zeigt. Bei. .diesen bekannten Digita 1-Voltnietern ist für eine ^;o ^rL4^:-- Steilheit der Säge sahnflanke vorgegeben«, Die unter-they - '' the 'sign of the voltage with respect to a through which a ^ .- Änwli tudeiJi'chwelle-established reference (ground potential) Toggle ^=, -...' · shows known If .diesen Digita 1-Voltnietern is ^a; o ^{r L4:} - slope of the saw sahnflanke given "Subletting

schiedlichen spannungsproportionalen Längen des ausgezählten Zeitintervall ergeben sich dadurch, daß der Amplitudenbereich, •welcher von der Sägezahnflanke zwischen den beiden Amplitudenschwellen durchstiegen wird, dem Meßwert proportional veränderlich ist j indem die zu messende Spannung einem der Komparatoren zugeführt \i?ird. Es sind auch Verfahren bekannt, eine digitale Anzeige der Größe von Kapazitäten oder Widerständen durch Zeitaussählung in der ¥/eise zu gewinnen, daß der Prüfling in eine Schaltung als ein Zeitkonstantenglied einschaltbar ist und die Zeit ausgezählt ¥/ird, in der eine von der Schaltung von einem Anfangsv/ert ausgehend erzeugte Spannung einen zweiten vorgegebenen Wert erreicht* Es wurde hierbei die Charakteristik einer Kondensator-Entladung benutzt. Bei einer dieser bekannten Lösungen mrd ein zu messender Kondensator in eino monostabile. Transistor-Kippschaltung- als das deren Verweilzeit in dem astabilen Zustand bestimmende kapazitive Glied eingeschaltet und es wird diese Yerweilzeit - gegebenenfalls mehrmals unter periodischem instoßen der Kippschaltung - gemessen. Abgesehen von möglichen Streuungen im Anlaufverhalten der Transistoren kommt hier für das Rückkippen der schon flacher werdende Teil der Exponentialkurve der Kondensatorentladung ins Spiel mit der Folge, daß die Meßgenauigkeit bei kleinen Kapazitäten erheblich abnimmt. Die Messung von Widerständen (indem der Prüfling anstelle des die Verweilzeit bestimmenden H eingestellt v/ird) ist j bedingt u.a* durch den benutzbaren Arbeitsbereich der Transistoren, mit dieser Schaltung nur in einem sehr beschränkten Y/iderstandsbereich möglich. Eino andere bekannte Meßschaltung enthält Mittel, um einen Kondensator·, auf einen Sparmungsbetrag U aufzuladen und ihn dann über einen Widerstand R zu entladen j sowie einen Differenzverstärker, der feststellt, v/enn bei der Entladung der Spannungswer-t O.3679.U erreicht ist. Die Zeit vom Beginn der Entladung bis zu dem genannten Referenzpunkt wird ausgezählt, da sie direkt proportional RG ist, ergibt sie ein Maß für C bzw· R, wenn R bzw. C vorgegeben ist. Auch hier wird die Genauigkeit der Diskriminierung des Meßseit-Endes durch den schon flacher gewordenen Verlauf der e;cponentiellen Entladungskurve beeinträchtigt, und desgleichen durch z.Be, temperaturbedingte Änderungen der dem DifferenzverstärkerDifferent voltage-proportional lengths of the time interval counted out result from the fact that the amplitude range, which is risen from the sawtooth edge between the two amplitude thresholds, is proportionally variable with the measured value, by supplying the voltage to be measured to one of the comparators. Methods are also known for obtaining a digital indication of the magnitude of capacitances or resistances by time selection in such a way that the device under test can be switched into a circuit as a time constant element and the time counted out in the one of the circuit voltage generated from an initial value reaches a second predetermined value. Here, the characteristic of a capacitor discharge was used. In one of these known solutions, a capacitor to be measured is in monostable. Transistor flip-flop as the residence time in the astable state determining capacitive member turned on and it is this Yerweilzeit - possibly several times under periodic instusten the flip-flop - measured. Apart from possible variations in the startup behavior of the transistors comes here for the tipping of the already flatter part of the exponential curve of the capacitor discharge into play with the result that the accuracy decreases significantly at low capacitances. The measurement of resistances (by setting the device under test instead of the residence time determining H) is conditionally possible inter alia by the usable operating range of the transistors, with this circuit only in a very limited range of resistance. Another known measuring circuit includes means for charging a capacitor to a voltage U and then discharging it through a resistor R, as well as a differential amplifier which detects when voltage reaches O.3679.U is. The time from the beginning of the discharge to the said reference point is counted out, since it is directly proportional to RG, it gives a measure of C or R when R and C are given. Again, the accuracy of the discrimination of Meßseit-end is affected by the flattened course of the e; cponentiellen discharge curve, as well as by, for example, temperature-induced changes of the differential amplifier

-3 - 213 QQ6 -3 - 213 QQ6

über Widerstände zugeführten zu vergleichenden Steuerspannungen. : . . . . Es ist auch eine Meßvorrichtung zur digitalen Messung von Kapazitäten oder von Widerständen bekannt, in der der Prüfling als ein Zeitkonstantenglied einschaltbar ist, und mit einem Zähler zur Auszählung der Zeit, in der eine von der Schaltung von einem Anfangswert ausgehend erzeugte Spannung einen zweiten durch eine Vergleicherschaltung vorgegebenen Wert erreicht. Diese Meßvorrichtung beruht darauf, daß die Zeitdauer von Amplitudenänderungen einer von einer integrierenden Schaltung erzeugten linearen Sägezahnflanke ausgezählt werden und daß der zu messende Kondensator bzw. der zu messende Widerstand an Klemmen des Sägezahngenerators so angeschlossen wird, daß er dessen Integrationsgeschwindigkeit und damit die Plankensteilheit des Sägezahnes mitbestimmt.supplied via resistors to be compared control voltages. :. , , , There is also known a measuring device for the digital measurement of capacitances or resistances, in which the device under test can be switched on as a time constant element, and with a counter for counting the time in which a voltage generated by the circuit from an initial value passes through a second one Comparator circuit predetermined value reached. This measuring device is based on the fact that the duration of amplitude changes of a linear sawtooth generated by an integrating circuit are counted out and that the capacitor to be measured or the resistance to be measured at terminals of the sawtooth generator is connected so that its integration speed and thus the plank steepness of the sawtooth influenced.

Die Meßvorrichtung ist so ausgebildet, daß Umschalter vorgesehen sind, um entweder Kapazitäts- oder Widerstandsmeßklemmen anstelle eines internen, durch einen Wahlschalter unterschiedlich einstellbaren Widerstandes in den Verstärkerkreis des Sägezahngenerators einzuschalten, sowie Schaltmittel zur Zuführung von zwei Pestspannungen an die Vergleicherschaltung, vorzugsweise dor Sagezahnspitzenspannung und des Erdpotentials. Komplexe Zweipole, bei denen Kapazitäten, Induktivitäten und Widerstände parallel geschaltet sind, lassen sich mit vorstehenden Einrichtungen nicht ohne Umschaltung messen. Die DE-OS 2 646 765 offenbart ein Verfahren zur Messung von Kondensatoren oder Induktivitäten und zur direkten Anzeige ihrer Worte durch Messung des Stromanstieges durch den Kondensator oder Spannungsanstieges über der Induktivität, wobei der zur Speisung vorgesehene Spannungsgenerator oder Stromgenerator während feines Zeitabschnittes innerhalb einer Periode eine konstant veränderliche Ausgangegröße aufweist. Nur während dieses Zeitabschnittes ist die Anzeigeeinheit mit der Meßeinheit mittels eines gesteuerten Schalters verbunden. Mit diesem Verfahren sind ebenfalls keine Zweipole meßbar, die sowohl Kapazität als auch Induktivität aufweisen. Durch das V/P iO6 900 ist ein Verfahren zur Messung der Kennwerte eines komplexen Stromkreises bekannt, nach welchem zumThe measuring device is designed so that switches are provided to turn either capacitance or resistance measuring terminals instead of an internal, by a selector switch adjustable resistance in the amplifier circuit of the sawtooth generator, and switching means for supplying two surge voltages to the comparator circuit, preferably the Sagezahnspitzenspannung and ground potential. Complex two-pole, in which capacitances, inductances and resistors are connected in parallel, can not be measured with the above devices without switching. DE-OS 2 646 765 discloses a method for measuring capacitors or inductances and for directly displaying their words by measuring the increase in current through the capacitor or voltage increase across the inductance, wherein the supply voltage generator or current generator during a fine period of time within a period a has constantly variable output size. Only during this period of time is the display unit connected to the measuring unit by means of a controlled switch. With this method, also two-pole can not be measured, which have both capacitance and inductance. The V / P iO6 900 is a method for measuring the characteristics of a complex circuit is known, according to which the

Meßkreis, der den komplexen Stromkreis umfaßt, ein elektrisches Signal gelangt und eine Umsetzung der Kennwerte der am Ausgang des .Meßkreises empfangenen elektrischen Signale in Zeitintervalle erfolgt, nach deren Größe die Kennwerte des komplexen Stromkreises beurteilt werden können.Measuring circuit, which includes the complex circuit, an electrical signal passes and an implementation of the characteristics of the received at the output of .Meßkreises electrical signals in time intervals, according to the size of the characteristics of the complex circuit can be assessed.

Nach diesem Verfahren zur Messung der Kennwerte eines komplexen Stromkreises wird an den Eingang des Meßkreises Gleichspannung angelegt, ¥^obei der Meßkreis einen Spannungsteiler darstellt, der durch die Reihenschaltung eines Formalv/iderstandes und eines parallelen RC-Kreises bei Messung der Kennwerte des letzteren, durch die Reihenschaltung des in Reihe geschalteten RL-Kreises und eines Bbrmalwiderstandes beim Hessen der Kennwerte des in Reihe geschalteten RL-Kreises, durch die Reihenschaltung des in Reihe geschalteten RC-Kreises und eines Normalkondensators beim Messen der Kennwerte des in Reihe geschalteten RC-Kreises gebildet Y^ird. Dabei erfolgt im Meßkreis ein Übergangsprozeßj der die Spannungsänderung am Ausgang des Meßkreises, d.h., des erwähnten Spannungsteilers bedingt. Nachdem der Übergangsprozeß praktisch zu Ende ist, wird im eingeschwungenen Zustand vom Ausgang des Meßkreises eine Gleichspannung abgenommen, aufgespeichert und in ein Zeitintervall umgesetzt, das nachher gemessen wird. Danach wird an den Eingang des, Meßkreises ein Nullpotential angelegt und das Zeitintervall von diesem Zeitmoment an bis zum Zeitmoment gemessen, da die dem Ausgang des Meßkreises abgenommene Spannung des wiederholt angeregten Übergangsprozesses und ein bestimmter Teil der frliher aufgespeicherten Gleichspannung einander gleich sind. Im obenbeschriebenen Verfahren zur Messung der Kennwerte eines komplexen Stromkreises bestehen keine linearen Abhängigkeiten zwischen den Größen der sich ergebenden Zeitintervalle und den Größen der Elemente und der Zeitkonstante des komplexen Stromkreises, andererseits ist zum Erhalten einer getrennten Information über die Größen der Elemente und der Zeitkonstante des komplexen Stromkreises eine mathematische Bearbeitung der ziffernmäßigen Äquivalente erforderlich, die sich beim Messen der erwähnten Zeitintervalle ergeben. Außerdem ermöglicht nicht das beschriebene Verfahren die Messung der Kennwerte eines komplexen Stromkreises, das Messen der Größe der Elemente und dieAccording to this method for measuring the characteristics of a complex circuit, DC voltage is applied to the input of the measuring circuit, where the measuring circuit is a voltage divider formed by the series connection of a formalism and a parallel RC circuit when measuring the characteristic values of the latter the series connection of the RL circuit connected in series and a Bbrmalwiderstandes Hessen the characteristics of the series-connected RL circuit, formed by the series connection of the series RC circuit and a normal capacitor when measuring the characteristics of the series RC circuit Y ^ ill. In this case, in the measuring circuit, a transition process occurs which causes the voltage change at the output of the measuring circuit, that is, the voltage divider mentioned. After the transition process is practically over, in the steady state from the output of the measuring circuit, a DC voltage is removed, stored and converted into a time interval, which is subsequently measured. Thereafter, a zero potential is applied to the input of the measuring circuit and the time interval measured from this time instant until the time instant, since the output of the measuring circuit removed voltage of the repeatedly excited transition process and a certain part of the previously stored DC voltage are equal to each other. In the above-described method of measuring the characteristics of a complex circuit, there are no linear dependencies between the magnitudes of the resulting time intervals and the sizes of the elements and the time constant of the complex circuit, on the other hand, to obtain separate information about the sizes of the elements and the time constant of the complex Circuit requires a mathematical treatment of the numerical equivalents that result when measuring the mentioned time intervals. In addition, the method described does not allow the measurement of the characteristics of a complex circuit, the measurement of the size of the elements and the

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der Zeitkonstante des parallelen RL-Kreises, da für diesen Fall der Meßkreis aus einer in Reihe geschalteten Normalinduktivitätsspule und einem parallelen RL-Kreis bestehen muß, im eingeschwungenen Zustand die dem Ausgang des Meßkreises abgenommene Spannung nicht durch die Größe der Induktivität L der Induktivitätsspule des parallelen RL-Kreises bestimmt werden wird, sondern durch das Verhältnis zwischen den Widerstandsgrößen (Verlusten) der Induktivitätsspule des parallelen RL-Kreises und einer Normalinduktivitätsspule. All dies begrenzt in gewissem Maße das Anwendungsgebiet des obenbeschriebenen Verfahrens zum Messen der Kennwerte eines komplexen Stromkreises infolge der niedrigen Präzision des Verfahrens (durch die Unlinearität der Umsetzungsfunktion) zum Messen der Größen der Elemente und der Zeitkonstante de3 parallelen RC-Kreises und der in Reihe geschalteten RL- und RC-Kreise sowie infolge der Unmöglichkeit die Größen der Elemente und der Zeitkonstante des parallelgeschalteten RL-Kreises zu messen.the time constant of the parallel RL circuit, since in this case the measuring circuit must consist of a series-connected normal inductance and a parallel RL circuit, in the steady state the voltage taken from the output of the measuring circuit not by the size of the inductance L of the inductance coil of the parallel RL circuit, but by the ratio between the resistance (loss) of the inductance coil of the parallel RL circuit and a normal inductance coil. All this limits to a certain extent the field of application of the method described above for measuring the characteristics of a complex circuit due to the low precision of the method (by the nonlinearity of the conversion function) for measuring the sizes of the elements and the time constant de3 parallel RC circuit and the series connected RL and RC circuits and due to the impossibility to measure the sizes of the elements and the time constant of the parallel-connected RL-Kreis.

Bekannt ist eine Einrichtung zum Anwenden des Verfahrens zum Messen der Kennwerte eines komplexen Stromkreises, in welcher ein Umschalter, dessen erster Eingang an den Ausgang der Gleichspannungsquelle angeschaltet und dessen zweiter Eingang geerdet ist, dem Signal des Steuerblocks zufolge, das zeitmäßig mit dem äußeren Signal übereinstimmt, an seinen Ausgang seinen ersten Eingang anschaltet, dabei ist der Ausgang des Umschalters entweder über einen komplexen Stromkreis an die mit dem Spannungsmeß- und dem Vergleichsblock elektrisch verbundene Herausführung des Normalelements oder über das Normalelement an die mit dem Spannungsmeß- und dem Vergleichsblock elektrisch verbundene Herausführung des komplexen Stromkreises angeschaltet, der Ausgang des Vergleichsblocks ist an den Eingang des Steuerblocks angeschaltet, der einerseits an den Block zum Messen der Zeitintervalle angeschlossen ist.A device is known for applying the method for measuring the characteristics of a complex circuit, in which a changeover switch whose first input is connected to the output of the DC voltage source and whose second input is grounded, according to the signal of the control block, which coincides in time with the outer signal , to its output its first input turns on, while the output of the switch is either a complex circuit to the electrically connected to the Spannungsmeß- and the comparison block lead out of the normal element or the normal element to the electrically connected to the Spannungsmeß- and the comparison block lead out of the complex circuit is turned on, the output of the comparison block is connected to the input of the control block, which is connected on the one hand to the block for measuring the time intervals.

Der Steuerblock gibt einem äußeren Signal zufolge ein Steuersignal zum Umschalter, der demgemäß den Ausgang der Gleichspannungsquelle an den Eingang des Meßkreises anschaltet, welcher eine Reihenschaltung des Normalwiderstandes und des parallelen RC-Kreises beim Messen der Kennwerte dieses letzteren,The control block gives, according to an external signal, a control signal to the changeover switch which accordingly switches on the output of the DC voltage source to the input of the measuring circuit, which series connection of the normal resistance and the parallel RC circuit when measuring the characteristics of the latter,

eine Reihenschaltung des in Reihe geschalteten RL-Kreises und eines Normalwiderstandes beim Messen der Kennwerte des in Reihe geschalteten RL-Kreises, eine Reihenschaltung des in Reihe geschalteten RC-Kreises und eines liormalkondensators beim Messen der Kennwerte des in Reihe geschalteten RC-Kreises darstellt, wobei der andere Eingang des Meßkreises an den geerdeten Eingang des Umschalters angeschaltet ist« Uach Verlauf der für das praktische Ende des Übergangsprozesses im Meßkreis erforderlichen Zeit gibt der Steuerblock ein Signal zum Spannungsmeßblock und zur Speichereinrichtung, deren Eingang mit dein Ausgang des Meßkreises, d.h. mit dem gemeinsamen Zusammenschaltungspunkt . des ITormalelernentes und des komplexen Stromkreises verbunden ist, "während der Ausgang über einen den Teilfaktor e aufweisenden Spannungsteiler an einen Eingang des Vergleichsblocks angeschaltet ist. Diesem Signal zufolge speichert die Speichereinrichtung die Ausgangsspannung des Meßkreises auf, während der Spannungsmeßblock, dessen Eingang mit dem Ausgang des Meßkreises verbunden ist, die Ausgangsspannung des letzteren mißt. Daraufhin gibt der Steuerblock ein Signal, demzufolge der Umschalter den Eingang des Meßkreises an seinen geerdeten Eingang ausschaltet, während der Block zum Messen der Zeitintervalle das Zeitintervall zu messen anfängt, über dessen Ende ein Signal an den Block zum Messen der Zeitintervalle vom Vergleichsblock im Zeitmoment anfällt, in welchem die Spannung des wiederholt angeregten Übergangsprozesses, die vom Ausgang des Meßkreises abgenommen wird, der vom Ausgang des Spannungsteilers abgenommenen Spannung gleichkommt.a series circuit of the series connected RL circuit and a normal resistance in measuring the characteristics of the series connected RL circuit, a series connection of the series RC circuit and a liormalkondensators in measuring the characteristics of the series-connected RC circuit, wherein The other input of the measuring circuit is connected to the grounded input of the switch «Uach course of the time required for the practical end of the transition process in the measuring circuit, the control block gives a signal to Spannungsmeßblock and the memory device whose input to the output of the measuring circuit, ie with the common interconnection point. of the ITormal and complex circuits, "while the output is connected to an input of the comparison block via a voltage divider having the partial factor E. According to this signal, the memory device stores the output voltage of the measuring circuit while the voltage measuring block has its input connected to the output of the comparator Then, the control block outputs a signal according to which the switch turns off the input of the measuring circuit to its grounded input, while the block for measuring the time intervals begins to measure the time interval, at the end of which a signal is applied to the measuring circuit Block for measuring the time intervals of the comparison block in the time instant arises in which the voltage of the repeatedly excited transition process, which is taken from the output of the measuring circuit, equal to the voltage taken from the output of the voltage divider voltage.

Beim Messen der Kennwerte eines komplexen Stromkreises nach dem erwähnten Verfahren kann eine hohe Meßgenauigkeit nicht erreicht werden, da die sich bei der Messung ergebenden ziffernmäßigen Äquivalente der Spannung und des Zeitintervalls keine lineare Abhängigkeit mit den Kennwerten des komplexen Stromkreises besitzen. Mehr noch, das ziffernmäßige Äquivalent des Zeitintervalls, dessen· Ende vom Vergleichsblock verzeichnet wird, hängt gleichzeitig von den Größen der beiden Elemente des komplexen Stromkreises ab, während das ziffernmäßige Äquivalent eines solch wichtigen Kennwertes des komplexen Stromkreises, wie es die Zeitkonstante ist, überhaupt fehlt. Die zusätzliche Herabsetzung der Meßgenauigkeit erfolgt durch die ÜberbrückungWhen measuring the characteristics of a complex circuit according to the mentioned method, a high measurement accuracy can not be achieved because the numerical equivalents of the voltage and the time interval resulting in the measurement have no linear dependence with the characteristics of the complex circuit. Moreover, the numerical equivalent of the time interval, the end of which is recorded by the comparison block, depends simultaneously on the magnitudes of the two elements of the complex circuit, while the numerical equivalent of such an important characteristic of the complex circuit as the time constant is absent , The additional reduction of the measuring accuracy takes place by the bridging

des komplexen Stromkreises oder des Musterelementes durch den Eingangswiderst and des Vergleichsblocks. Als wesentlicher Nachteil gilt auch die Unmöglichkeit der Messung der Kennwerte des parallelen RL-Kreises infolge des Umstandes, daß nach dein Abschluß des anfänglich, angeregten Ubergangsprozesses der Strom (und folglich auch die Spannung am Ausgang) im Meßkreis, der in diesem Falle von der in Reihe geschalteten ETormalinduktivitätsspule und dem parallelen RL-Kreis gebildet wird, nicht durch die Größe der Induktivität L der Induktivitätsspule des parallelen RL-Kreises, sondern durch das "Verhältnis zwischen den Widerstandsgrößen (Verlusten) der Normalinduktivitätsspule und der Induktivitätsspule des parallelen RL-Kreises bestimmt wird.of the complex circuit or pattern element through the input resistor and the comparison block. A major disadvantage is also the impossibility of measuring the characteristics of the parallel RL circuit due to the fact that after completion of the initial, excited transition process, the current (and consequently also the voltage at the output) in the measuring circuit, in this case of the in Series inductor inductance coil and the parallel RL circuit is formed, not by the size of the inductance L of the inductance coil of the parallel RL circuit, but by the ratio between the resistance (losses) of the normal inductance coil and the inductance coil of the parallel RL circuit ,

Es ist ein weiterentwickeltes Verfahren zur Messung der Kennwerte eines komplexen Stromkreises durch die DE-OS 2 335 832-bekannt, in welchen dem einen komplexen Stromkreis enthaltenen Meßkreis ein elektrisches Signal gegeben wird, und die Kennwerte der vom Ausgang des Meßkreises im Laufe von bestimmten Zeitintervallen abgenommenen elektrischen Signale umgesetzt und nach den Größenwerten dieser Zeitintervalle die Kennwerte des komplexen Stromkreises beurteilt werden, wobei als elektrisches Signal Gleichspannung benutzt wird, die unmittelbar an den Eingang des komplexen Stromkreises bei Parallelschaltung seiner Elemente angelegt wird· Zum Umsetzen der vom Ausgang des Meßkreises abgenommenen elektrischen Signale wird in Zeitintervallen der Strom oder das Integral des Stromes, der durch den komplexen Stromkreis bei Parallelschaltung seiner Elemente fließt, mit swei Bezugsströmen verglichen, von welchen der kleinere großer als die Gleichstromkomponente des erwähnten Stromes oder des Stromintegrals ist« Das Zeitintervall wird gemessen zwischen den Zeitmomenten, in welchen der erwähnte Strom oder das Integral des Stromes zweiten Besugsströmen oder die erwähnte Spannung zweiten Bezugsspannungen gleichkommt, danach wird nach einem geeichten Zeitintervall, das die Größe der Zeitkonstante des komplexen Stromkreises übersteigt und vom Zeitnoment an abgezählt wird, in welchem an den Stromkreis Gleichspannung angeschaltet wird, die Polarität der angeschalteten Gleichspannung oder die Richtung des Gleichstromes wird geändert und das Zeitintervall gemessen von diesem Zeitmoment anIt is an advanced method for measuring the characteristics of a complex circuit by DE-OS 2,335,832-known, in which the measuring circuit containing a complex circuit is given an electrical signal, and the characteristics of the output of the measuring circuit during certain time intervals converted electrical signals and evaluated according to the magnitude of these time intervals, the characteristics of the complex circuit, being used as an electrical signal DC voltage which is applied directly to the input of the complex circuit in parallel connection of its elements · For converting the output from the measuring circuit removed electrical Signals is compared at time intervals, the current or the integral of the current flowing through the complex circuit in parallel connection of its elements, with swei reference currents, of which the smaller than the larger than the DC component of said current or d the time interval is measured between the time moments in which the mentioned current or the integral of the current equals second supply currents or the mentioned voltage second reference voltages, then after a calibrated time interval which exceeds the magnitude of the time constant of the complex circuit and from Time is counted on at which is connected to the circuit DC voltage, the polarity of the DC voltage or the direction of the DC is changed and the time interval measured from this time instant on

-β- -.· -sis m -β- -. · -sis m

bis zum Zeitmoment, in welchem der erwähnte Strom oder das Integral des Stromes, der durch den. komplexen Stromkreis bei Parallelschaltung seiner Elemente fließt, dem üullwert annähernd gleichkommt. Danach wird die angeschaltete Gleichspannung abgeschaltet oder die Änderung des angeschalteten linear veränderlichen Stromes unterbrochen oder der Gleichstrom abgeschaltet und der Strom oder das Integral des Stromes, der durch den komplexen Stromkreis bei Parallelschaltung seiner Elemente fließt, gemessen«until the moment of time in which the mentioned current or the integral of the current passing through the. complex circuit flows in parallel connection of its elements, which approximates the zero value. Thereafter, the switched-on DC voltage is switched off or the change of the switched-on linearly variable current is interrupted or the direct current is switched off and the current or the integral of the current flowing through the complex circuit when its elements are connected in parallel is measured.

Bei einer Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ist es bekannt, einen Umschalter vorzusehen, dessen erster Eingang an den Ausgang der Gleichspannungsquelle angeschaltet und dessen zweiter Ausgang geerdet ist, und der, einem Signal des •Steuerblocks zufolges das zeitliche mit dem äußeren Signal zusammenfällt, an seinen Ausgang seinen ersten Eingang anschaltet, wobei der Ausgang des Umschalters über einen komplexen Stromkreis an die Herausführung des normalelementes angeschaltet ist, das mit dem Spannungsmeßblock und mit dem Vergleichsblock elektrisch gekoppelt ist, oder über das normalelement an die Herausführung des komplexen Stromkreises angeschaltet ist, der elektrisch mit dem Spannungsmeßblock und mit dem Vergleichsblock gekoppelt ist, dessen Ausgang an den Eingang des Steuerblocks angeschaltet ist, der seinerseits an den Block zum Messen der Zeitintervalle angeschaltet ist. Die Einrichtung ist mit einem Gleichstromverstärker ausgerüstet, in dem parallel negative Rückkopplung vorgesehen ist und der die elektrische Kopplung des gemeinsamen Zusammenschaltpunktes des komplexen Stromkreises und der Herausführung des normalelementes oder des Normalelemente3 und der Herausführung des komplexen Stromkreises mit dem Spannungsmeßblock und mit dem Vergleichsblock zustande bringt, der in den Zeitmomenten, in welchen die Span~ nung-am Ausgang des Gleichstromvsrstärkers der Reihe nach zwei~ ten Bezugsspannungen und dem llullwert gleichkommt, entsprechend drei Signale zum Spannungsmeßblock und zum Steuerblock gibt, der den Block sum Messen der Zeitintervalle derart steuert, daß der Anfang des ersten zu messenden Zeitintervalls zeitlich mit dem ersten vom Vergleichsblock ausgehenden Signal und. das Ende mit dem zweiten Signal zusammenfällt, der Anfang des zweiten zu. In a device for carrying out this method, it is known to provide a switch whose first input is connected to the output of the DC voltage source and the second output is grounded, and which, a signal of • control block zufolges the time coincides with the outer signal to his Output turns on its first input, wherein the output of the switch is connected via a complex circuit to the lead out of the normal element, which is electrically coupled to the Spannungsmeßblock and with the comparison block, or via the normal element connected to the lead-out of the complex circuit, the electrical is coupled to the Spannungsmeßblock and to the comparison block whose output is connected to the input of the control block, which in turn is connected to the block for measuring the time intervals. The device is equipped with a DC amplifier, in which parallel negative feedback is provided and which brings about the electrical coupling of the common interconnection point of the complex circuit and the lead-out of the normal element or the normal elements 3 and the lead-out of the complex circuit with the Spannungsmeßblock and with the comparison block in the moments of time in which the voltage at the output of the DC amplifier in turn equals two reference voltages and the zero value, correspondingly gives three signals to the voltage measuring block and the control block, which controls the block to measure the time intervals such that Beginning of the first time interval to be measured in time with the first signal outgoing from the comparison block and. the end coincides with the second signal, the beginning of the second one too.

: - 9 - 113 etö: - 9 - 113 eto

messenden Zeitintervalls zeitlich mit dem Ende des geeichten Zeitintervalls zusammenfällt, das vom Zeitmoment des Eintreffens des äußeren Signals abgezählt wird, und das Ende mit dem dritten vom Vergleichsblock eintreffenden Signal zusammenfällt, wobei der Steuerblock auch den Zustand des Umschalters ändert, bei welchem nach einem geeichten Zeitintervall nach dem Eintreffen des äußeren Signals der Ausgang des Umschalters an seinen dritten Eingang angeschaltet ist, der seinerseits.an den Ausgang der eine andere Polarität aufweisenden Gleichspannungsquelle angeschaltet ist, wobei im Zeitmoment, in welchem das dritte Signal vom Vergleichsblock eintrifft, der Ausgang des Umschalters an seinen zweiten Eingang angeschaltet ist und der Spannungsmeßblock die Spannung am Ausgang des Gleichstromverstärkers zu messen anfängt. Im Falle,wenn der komplexe Stromkreis eine Parallelschaltung von PJJ-Elementen bildet, ist es bekannt, als Formalelement einen Widerstand zu benutzen, der in den Stromkreis -der parallelen negativen Rückkopplung des Gleichstromverstärkers eingeschaltet ist. Im Falle, wenn der komplexe Stromkreis eine Parallelschaltung von RC-Elementen bildet, ist es bekannt, als Normalelement einen Kondensator zu benutzen, der in den Stromkreis der parallelen negativen Rückkopplung des Gleichspannung«Verstärkers eingeschaltet ist. Diesem Verfahren mit seiner aufwendigen Einrichtung zur Durchführung haften die schwerwiegenden Mangel an, daß, abhängig von der Zeitkonstante des Zweipols, erhebliche Meßzeiten benötigt werden, daß der komplexe Zv/eipol erdfrei vorliegen muß und daß ein Hormal benötigt wird, Darüber hinaus ist die programmierte Bereitstellung der erforderlichen hohen Anzahl von Normalen mit hohem Aufwand verbunden«time interval coincides with the end of the calibrated time interval counted from the time instant of arrival of the outer signal and the end coincides with the third signal arriving from the comparison block, the control block also changing the state of the changeover switch at which after a calibrated time interval after the arrival of the external signal, the output of the switch is connected to its third input, which in turn is connected to the output of the other polarity having DC voltage source, wherein at the moment in time, in which the third signal from the comparison block arrives, the output of the switch on its second input is turned on and the Spannungsmeßblock begins to measure the voltage at the output of the DC amplifier. In the case when the complex circuit forms a parallel circuit of PJJ elements, it is known to use as a formal element a resistor which is turned on in the circuit of the parallel negative feedback of the DC amplifier. In the case when the complex circuit forms a parallel circuit of RC elements, it is known to use as a normal element a capacitor which is turned on in the circuit of the parallel negative feedback of the DC voltage amplifier. This method with its elaborate means of implementation are liable to the serious shortcoming that, depending on the time constant of Zweipol, considerable measurement times are required that the complex Zv / eipol must be free of earth and that a hormone is needed, In addition, the programmed provision the high number of normals required for high effort «

Durch WP 122 72? ist ein Verfahren für Zweipole ohne Induktivität bekannt, bei dem der Zweipol mit einem zunächst konstanten maximalen Speisestrom entsprechender Richtung beaufschlagt wird und die der Kapazität des Zweipcls proportionale Zeitdifferenz vorn Beginn des Stromflusses bis zum Erreichen eines be-, stimmten oder während dieses Stromflusses zwischen zwei bestimmten Spannungsschwellwerten über dem Zweipol gemessen wird. Mit Erreichen des letzteren oder eines bestimmten weiteren Spanmuigsschwellwertes über dem Zweipol wird mittels eines Regelkreises der'Speisestrom auf einen selchen, dem Leitwert desThrough WP 122 72? a method for two-pole without inductance is known, in which the two-pole is applied to a first constant maximum supply current corresponding direction and the capacity of Zweipcls proportional time difference from the beginning of the current flow until reaching a certain, or during this current flow between two determined Voltage thresholds across the two-pole is measured. Upon reaching the latter or a certain further Spanmuigsschwellwertes above the Zweipol is by means of a control loop der'Speisestrom on a self, the conductance of

. - 10 - fc I ν ^^ w           , - 10 - fc I ν ^^ w

Zweipols proportionalen Wert zurückgeregelt, daß die Spannung über dem Zweipol nunmehr auf dem konstanten Wert verbleibt_e Durch TiVP 125 16? wird für einen Zweipol mit Induktivität eine Weiterentwicklung bekannt, bei der die Parallelkapazität in vorstehend beschriebener Verfahrensweise bestimmt wird und daß nach Erreichen der konstanten Spannung über dem Zweipol nunmehr die einer Induktivität des Zweipols näherungsweise proportionale Zeitdifferenz zwischen zwei bestimmten Stromwerten des durch den Zweipol fließenden Stromes gemessen wird. Schließlich wird die Zeitdifferenz zwischen den Erreichen eines Schwellwertes, vorzugsweise des halben Spannungsendwertes, der über dem Zweipol ausgeregelten Spannung und eines vorgegebenen Stromwertes des durch den Zweipol fließenden Stromes gemessen und daraus mit den anderen Parametern der Leitwert G berechnet. Dabei ist es bekannt, die Ermittlung der Zeitdifferenzen mit drei Zeitintervallmessern parallel in einem einzigen Meßvorgang vorzunehmen oder die Zeitdifferenzen mit einem Zeitintervallmesser in drei aufeinanderfolgenden Meßvorgängen zu ermitteln, wobei die Start- und Stoppschwellepannungen sowie der Stoppeingang zwischenzeitlich entsprechend umgeschaltet werden. Diesem Verfahren haften die Mangel an, daß auf Grund der Stromeinspeisung und Messung der Spannung der untersuchte Zweipol nicht ohne weiteres aus dem Schaltungsverband elektrisch herausgelöst werden kann und somit der eingespeiste Strom nicht ausschließlich durch den untersuchten Zweipol fließt, sondern sich aufteilt und teilweise über dem untersuchten Zweipol parallel· gegen Bezugspotential geschaltete Nebenschluss e abfließt. Weiterhin ist bei Kurzschluß einer Komponente des untersuchten Zweipols kein definierter Meßwert zu erhalten, da für die Messung des Zeitintervalls bis zum Erreichen eines bestimmten Spannungsschwellwertes dieser Schwellwert nicht erreicht werden kann«Zweipol proportional value back regulated that the voltage across the two-pole now remains at the constant value _e By TiVP 125 16? is known for a two-pole with inductance a further development in which the parallel capacitance is determined in the above-described procedure and that measured after reaching the constant voltage across the two-pole now an inductance of Zweipols approximately proportional time difference between two specific current values of the current flowing through the two-pole current becomes. Finally, the time difference between the reaching of a threshold value, preferably half the voltage end value, of the voltage regulated via the two-pole voltage and a predetermined current value of the current flowing through the two-pole current is calculated and the conductance G is calculated therefrom with the other parameters. It is known to perform the determination of the time differences with three time interval meters in parallel in a single measurement or to determine the time differences with a time interval meter in three successive measurements, the start and stop threshold voltages and the stop input are switched in the meantime accordingly. This method is liable to the lack of that due to the power supply and voltage measurement of the examined two-pole can not be easily removed electrically from the circuit association and thus the injected current does not flow exclusively through the examined dipole, but divides and partly over the examined Two-pole parallel · Shunt bypass e connected to reference potential. Furthermore, in the case of a short-circuit of a component of the tested bipolar, no defined measured value is to be obtained since this threshold value can not be reached for the measurement of the time interval until a certain voltage threshold value is reached. «

Da die zu messenden Zweipole gemäß Aufgabenstellung durch Anwendung rechnergesteuerter programmierter komplexer Maßnahmen zur Eliminierung der Einflüsse umgebender Schaltungsstrukturen vorwiegend als Ersatzzweipole für einzelne bestimmte Bauele-Since the two-pole to be measured according to the task by using computer-controlled programmed complex measures for eliminating the influences of surrounding circuit structures mainly as a substitute bipolar for individual specific components

mente innerhalb einer komplett geschalteten Baugruppe vorliegen, können sie in der Regel nur gegen Masse oder einem Be-. triebsspannungspotentialpunkt gemessen werden. Die parallel zum Zweipol liegen weitere Nebenschlüsse, sowie Kurzschlüsse dürfen die Meßwertgewinnung nicht behindern.elements are present within a completely connected assembly, they can usually only against mass or a loading. operating voltage potential point to be measured. The parallel to Zweipol are further shunts, and short circuits must not hinder the acquisition of the measured value.

Die Erfindung verfolgt das Ziel, diese Forderung zu erfüllen und die vorstehenden geschilderten Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden. . ·The invention aims to meet this requirement and to avoid the above-described disadvantages of the prior art. , ·

'Darlegung des Wesens der Erfindung Explanation of the essence of the invention

Ausgehend vom vorstehend formulierten Ziel besteht die Aufgabe darin, ein Verfahren unter Vermeidung einer Konstantstromeinspeisung zur vorzugsweise rechnergesteuerten, programmierten, schnellen Leitwerts-, Induktivitäts- und Kapazitätsmessung vorzuschlagen, das bei kurzer Einschwing- und Meßzeit gestattet, die einzelnen Komponenten eines komplexen, auch bipolaren Zweipols gegebenenfalls eines Ersatzzweipols innerhalb eines umgebenden Schaltungskomplexes, der aus einer Parallelschaltung von Widerstand, Induktivität und Kondensator, aus der Kombination zv/eier dieser Elemente oder- auch nur aus einem dieser Elemente besteht, durch die Beaufschlagung des Zweipols mit einem elektrischen Signal und aus zeitlich nachfolgend gemessenen Größen zu bestimmen.Starting from the above formulated object, the object is to propose a method while avoiding a constant current feed for preferably computer-controlled, programmed, fast Leitwerts-, inductance and capacitance measurement, which allows a short transient and measuring time, the individual components of a complex, bipolar bipolar optionally a Ersatzzweipols within a surrounding circuit complex, which consists of a parallel circuit of resistance, inductance and capacitor, the combination zv / eier of these elements or even only one of these elements, by the application of two-pole with an electrical signal and from in chronological order to determine measured quantities.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Zweipol mit einer von 0 Volt bis zu einer wählbaren Spannung innerhalb einer wählbaren Zeit zeitproportional ansteigenden Spannungsrampe positiver oder negativer Polarität beaufschlagt wird und zu maximal vier verschiedenen Zeitpunkten der-Augenblickswert d.es durch den unbekannten Zweipol fließenden Gesamtstromes gemessen wird und aus den so ermittelten Wertepaaren die Parameterwerte -durch rechnerische Auswertung gewonnen werden e According to the invention, the object is achieved in that the two-terminal voltage is applied from 0 volts to a selectable voltage within a selectable time proportional increase in voltage ramp positive or negative polarity and flowing to a maximum of four different times the instantaneous value d.es by the unknown Zweipol Total current is measured and from the value pairs thus determined, the parameter values are obtained by computational evaluation e

Eine bevorzugte Variante der Erfindung sieht vor, daß die Zeitabschnitte vom Beginn des Spannungsanstieges bis zum Erreichen von maximal vier verschiedenen Augenblickswerten des durch den unbekannten Zweipol fließenden C-esamtstromes gemessen werden* Dabei ist vorgesehen, daß die Spannung, mit der der unbekannte Zweipol beaufschlagt-wird, nach Erreichen des wählbaren WertesA preferred variant of the invention provides that the time segments are measured from the beginning of the voltage increase until a maximum of four different instantaneous values of the C-full current flowing through the unknown two-pole * It is provided that the voltage applied to the unknown two-pole becomes, after reaching the selectable value

-12- £ 1 S -12- £ 1 S

ab der wählbaren Rampenzeit konstant gehalten wird. Zur richtigen Meßbereichswahl geht man so vor, daß bei vorgegebener maximaler Spannung des Generators oder der maximal in der Schaltung zugelassenen Spannung die Anstiegszeit der Span-.nungsrampe entsprechend den Parametererwartungswerten in der Größe der Zeitkonstante, errechnet aus der Kapazität und dem Parallelwiderstand, eingestellt wird und der Meßbereich des Strommessers oder der maximale Strom des Rampengenerators etwa dreimal größer als der maximale Stromanteil durch den Parallelwiderstand eingestellt wird.is kept constant from the selectable ramp time. For the correct measuring range selection, the procedure is such that, given the maximum voltage of the generator or the maximum voltage permitted in the circuit, the rise time of the voltage ramp is set in accordance with the parameter expectation values in the magnitude of the time constant, calculated from the capacitance and the parallel resistance, and the measuring range of the current meter or the maximum current of the ramp generator is about three times greater than the maximum current component is set by the parallel resistor.

Eine besonders einfache Bestimmungsformel für die Kapazität ergibt sich, wenn man den ersten Meßzeitpunkt nahe dem Startpunkt der Spannungsrampe legt« Die Vorteile dieses Verfahrens bestehen darin, daß auf Grund des durch die Strommeßeinrichtung geschaffenen virtuellen Erdpunktes eine einfache Möglichkeit des elektrischen Herauslösens des untersuchten Zweipoles aus dem Schaltungsverband gegeben ist und daß bei Messung der Zeit·= differenzen vom Beginn des Spannungsanstieges bis zum Erreichen bestimmter Schv/ellwerte des Stromes durch den Z?/eipol auch bei Kurzschluß von Komponenten dieses Z?/eipols definierte Meßwerte erhalten werden.A particularly simple determination formula for the capacity results when the first measuring time is set close to the starting point of the voltage ramp. The advantages of this method are that due to the virtual earth point created by the current measuring device, a simple possibility of electrical detachment of the tested bipole from the Circuit association is given and that when measuring the time · = differences from the beginning of the voltage rise to reaching certain Schv / ellwerte the current through the Z? / Eipol even under short circuit of components of this Z / eipols defined measured values are obtained.

Die Erfindung soll nachstehend näher erläutert werden. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen:The invention will be explained in more detail below. In the accompanying drawings show:

Fig. 1 . den zeitlichen Verlauf der über dem untersuchten Zweipol liegenden Spannung U_G(t) und den zeitlichen Verlauf der durch den untersuchten Zweipol fließenden Ströme i„(t)Fig. 1. the time course of the voltage U _G (t) lying above the two-pole investigated and the time course of the currents i "(t) flowing through the two-pole investigated

Pig_e 2 u· 3 Prinzipschaltbilder von Anordnungen zur Durchführung des VerfahrensPig _e 2 u 3 schematic diagrams of arrangements for carrying out the method

Gemäß Fig» 2 wird ein Rampengenerator 1 durch das von der Steuer·» und Auswerteeinheit 5 erzeugte"Startsignal zum Zeitpunkt t β tQ getriggert und erzeugt die Spannung U^(t) als zeitproportional ansteigende Spannung positiver oder negativer Polarität. Gleichzeitig wird der Meßvorgang des Zeitintervallmesaers (ZIM) 4 gestartet. Der Stoppkanal des Zeitintervall-2, a ramp generator 1 is triggered by the "start signal" generated by the control and evaluation unit 5 at time t β tQ and generates the voltage U ^ (t) as a time-proportional increasing voltage of positive or negative polarity Time interval mesaers (ZIM) 4 started.

messers 4 ist durch die Steuer- und Ausv/erteeinheit 5 auf einen bestimmten Spannungsschwellwert eingestellt. Der durch den untersuchten Zweipol 2 fließende Strom i_G(t) wird in dem Strommesser 3 (Strom-Spannungs-Wandler) in eine proportionale Spannung gewandelt, die auf den Stoppkanal des Zeitintervallmessers 4 gelegt ist. Erreicht diese Spannung den am Zeitintervallmesser 4 voreingestellten Schwellwert, so ist der erste Meßvorgang beendet, ein Wertepaar i.; t₁ steht.zur weiteren Auswertung bereit. Nach Änderung der Stoppschwellspannung des Zeitintervallmessers 4 wird der Meßvorgang zur Gewinnung weiterer Wertepaare i ; t wiederholt. LIit einer anderen Anordnung (Fig. 3) wird durch einen von der Steuer- und Ausv/erteeinheit voreingestellten Zeitgeber 6 eine Sample-hold-Schaltung 8 betätigt, wenn eine bestimmte Zeit t erreicht ist. Der zu dieser Zeit vorliegende Augenblickswert i(t ) = i wird durch den A/D-Wandler 9 als digitaler Wert für die rechnerische Auswertung bereitgestellt. Nach erneuter Voreinstellung des Zeitgebers 6 ist eine.weitere Messung möglich. Durch viermalige Wiederholung des Meßvorganges lassen sich bei beiden Varianten die zur rechnerischen Auswertung benötigten vier Wertepaare i ; t gewinnen .4 is set by the control and Ausv / terteeinheit 5 to a certain voltage threshold. The current i _G (t) flowing through the tested two-terminal 2 is converted in the current meter 3 (current-voltage converter) into a proportional voltage which is applied to the stop channel of the time interval meter 4. If this voltage reaches the threshold value preset on the time interval meter 4, then the first measuring operation is completed, a value pair i .; t _{1 is} available for further evaluation. After changing the stop threshold voltage of the time interval meter 4, the measuring process for obtaining further value pairs i; t repeatedly. With another arrangement (Fig. 3), a sample-hold circuit 8 is operated by a timer 6 preset by the control and output unit when a certain time t is reached. The present at this time instantaneous value i (t) = i is provided by the A / D converter 9 as a digital value for the arithmetic evaluation. After presetting the timer 6 ein.weitere measurement is possible. By repeating the measurement process four times, the two value pairs i; t win.

Gestatten der Zeitimpulsmesser 4 bzw. der Zeitgeber 6 eine Mehrfachauslösung, se ist die Gewinnung der Wertepaare i ; t bei einem Meßvorgang möglich.Allow the time pulse 4 or the timer 6 a multiple trigger, se is the recovery of the value pairs i; t possible during a measuring process.

Die vielfältigen Variationsirtöglichkeiten der Werte der einzelnen zu messenden Schaltungskomponenten macht eine Auswahl der Meßbereiche für den StromepaTinungswandler 3 und der Bereiche¹ für den Spannungsanstieg des Rampengenerators 1 schwieriger als bei Messung einec einzelnen Parameters. Ausgangspunkt sind wie üblich Emvartungswsrte für die Paramatergroßen des zu messenden Zweipols 2, für die geeignete Wertepaarungen für den Strommeßbereich in und Spannungsanstieg U-pj/t-. angegeben werden können. Hauptkriterien für die Bereichsv/ahl sind einmal der maximale Strom i-n, den der Strommesser 3 ohne Umschaltung verarbeiten kann bzw. der von dem liampengenerator 1 geliefert werden kann, zum anderen bildet die maximal in der zu prüfenden Schaltung zulässige Spannung U_x. um s_eB» HalbloiterÜbergänge noch unterhalb der Schwellenspannung zu betreiben bzw. die maximal vom Rampengenerator 1 lieferbare Spannung, bei der noch keinThe variety of possible variations of the values of the individual circuit components to be measured makes selection of the measuring ranges for the current transformer 3 and the regions ¹ for the voltage increase of the ramp generator 1 more difficult than when measuring a single parameter. The starting point is, as usual, values for the paramater sizes of the dipole 2 to be measured, for the suitable value pairings for the current measuring range in and voltage rise U-pj / t-. can be specified. The main criteria for the range selection are once the maximum current in which the ammeter 3 can process without switching or which can be supplied by the lamp generator 1, and secondly the maximum voltage U _x permissible in the circuit to be tested . to s _e B "HalbloiterÜbergänge still operate below the threshold voltage or the maximum deliverable by the ramp generator 1 voltage at which no

. - η - ff 3, - η - ff 3

Linearitätsfehler auftritt, eine v/eitere Begrenzung, Ein dritter charakteristischer Wert ist die Rampenzeit t-n, zu der der Rampengenerator 1 die Spannung ILg erreicht, und die eine wesentliche, im allgemeinen umschaltbare Eigenschaft des Rampengenerators 1 darstellt. Nach Möglichkeit v/ird man die Rampenzeit t-n so legen, daß der zu diesem Zeitpunkt fließende Strom nahe unter der öfteren Grenze des Strommeßbereiches i-g liegt. Läßt man zunächst den Serienwiderstand R-d der Induktivität L unberücksichtigt, so setzt sich der Strom durch den Strommesser aus drei wesentlich voneinander unterschiedlichen Teilen zusammen: den konstanten Stromanteil i durch den Kondensator C . den zeitlinear ansteigenden Strom ip durch den Parallelwiderstand R_v "und den quadratisch mit der Zeit ansteigenden Strom i^ durch die Induktivität L^./Erfindungsgemäß legt men den Strommeßbereich i-g und den Anstieg U-ß/t-g des Ra.mpengenerators 1 vorzugsweise so, daß zur Zeit t-g die drei Stromanteile etwa gleich sind. Für die Wahl der Rampenzeit t-g und damit des Anstieges üg/t-g der Spannungsrampe des Rampengenerators 1 gelten dann folgende Kriterien:A third characteristic value is the ramp time tn at which the ramp generator 1 reaches the voltage ILg, which represents a substantial, generally switchable property of the ramp generator 1. If possible, set the ramp time tn such that the current flowing at this time is close to the more frequent limit of the current measuring range ig. If one first disregards the series resistance Rd of the inductance L, the current through the ammeter is composed of three substantially different parts: the constant current component i through the capacitor C. the time-linear rising current ip through the parallel resistor R _v "and the quadratic with time increasing current i ^ through the inductance L ^. / According to the invention sets the current measuring range ig and the increase U-ß / tg of the Ra mpengenerators 1 preferably so, that the three current components are approximately the same at the time t.sub.g.The following criteria then apply to the selection of the ramp time t.sub.G and thus of the increase .gamma. / t.sub.g of the voltage ramp of the ramp generator 1:

^Cx ^C x

oder t-g =5or t-g = 5

oder t_B sä 2 . I-^/R^or t _B 2. I - ^ / R ^

Für die Wahl des Strommeßbereiches i^ gilt: . __u _ -.,.--„For the selection of the current measuring range i ^:. _ _u _ -., .-- "

Der Strommeßbereich i-g v/ird wesentlich durch den unbekannten Widerstand R_v bestimmt, die Rampenzeit t-g durch die vorhandenen Blindschaltelemente C und L . Kann die Rampenzeit t-g nicht für beide Blindschaltelemente L ; C gleichzeitig optimal gewählt werden, so kann man die Genauigkeit der Messung verbessern, .wenn man zwei Messungen ausführt und dabei z.B. einmal für die Kapazität C eine optimale Ranroenzeit t_T> wählt und bei der zweiten Messung eine für die Induktivität L^ optimale Rampenzeit t^, Stimmen die tatsächlich vorliegenden Parameterwerte nicht mit den Erwartungswerten überein, so sind verschiedene Fälle zu unterscheiden, die unterschiedliches Vorgehen zum Bestimmen desThe current measuring range ig v / ird essentially determined by the unknown resistance R _v , the ramp time tg by the existing dummy switching elements C and L. Can not the ramp time tg for both dummy switching elements L; C are optimally selected at the same time, so you can improve the accuracy of the measurement .wenn if you perform two measurements and eg once for the capacitance C an optimal Ranroenzeit t _T> selects and in the second measurement for the inductance L ^ optimal ramp time t ^, If the actually existing parameter values do not agree with the expected values, different cases have to be distinguished, the different procedure for determining the

-is- 213-is- 213

eaea

richtigen Strommeßbereiches i_p bzw. des richtigen Spannungsanstieges U-n/t-n erforderlich machen. Liegen alle Strommeßwerte icorrect current measuring range i _p or the correct voltage rise Un / tn. If all current measured values i

U JJ Xl U JJ Xl

im Bereich des Strommessers 3» so können aus den noch nicht optimalen Bedingungen Grobwerte für die Parameter des Prüflings berechnet werden. Aus den Grobwerten können dann unter Zuhilfenahme der angegebenen Gleichungen die optimalen Bereiche i-g für Strommesser 3 und Anstiegszeit U-n/t« berechnet werden.in the area of the ammeter 3 »coarse values for the parameters of the test object can be calculated from the not yet optimal conditions. From the coarse values, the optimal ranges i-g for current meter 3 and rise time U-n / t can then be calculated with the aid of the equations given.

Wird der Strommesser 3 aber zum letzten Tastzeitpunkt übersteuert, können einmal die Tastzsitpunkte t so gelegt werden, daß bei einer zweiten Messung der letzte Tastzeitpunkt nicht in die Übersteuerung des Strommessers 3 fällt oder es wird ej.n anderer Strommeßbereich i_ß eingestellt, mit dem bei den gleichen Tastzeitpunkten t eine erneute Messung ausgeführt wird_? die dann innerhalb des Strommeßbereiches liegt. Wird dagegen d.er Strommesser 3 bereits zum ersten Tastseitpunkt t. übersteuert, liegt eine zu große Kapazität C vor und es ist vorzugsweise die Rampenzeit t-ß zu vergrößern, um den Strom durch den Kondensator C zu vermindern. In den beiden letzteren Fällen berechnet man bei Vorliegen auswertbarer Ströme 1 zunächst Grobwerte der Parameter C ; L ; R , van danach die optimalen Meßbedingungen wie im erstenIf the flow meter 3 but overrides the last sampling instant, the Tastzsitpunkte can be t placed so even that does not fall in a second measurement the last sampling instant in the overdriving of the flow meter 3 or it is set ej.n other current measuring i _ß, with at the same sampling times t a re-measurement is performed _? which then lies within the current measuring range. If, however, the current meter 3 is already at the first touch point t. overdrives, there is too large a capacitance C, and it is preferable to increase the ramp time t-β to decrease the current through the capacitor C. In the latter two cases, coarse values of the parameters C are first calculated in the case of evaluable currents 1; L; R, van then the optimal measuring conditions as in the first

X. ,λ. JL X., λ. JL

Falle zu ermitteln.Trap to determine.

Für den Strom i«(t) erhält man aus der Summe der Einzelströme im zu messenden ZweiDcl I_n - ί-r- + I_n + it, den AusdruckFor the current i «(t) one obtains the expression from the sum of the individual currents in the two Dcl to be measured, I _n - ί-r- + I _n + it

U Jj U XtU Jj U Xt

r -^RR i - ^B r - ^R R i - ^B

"G"G

( e* - 1 + jf± t) + C_x +(e * - 1 + jf ± t) + C _x +

Setzt liian in diese Gleichung zur Bestimmung der Schaltelemente verschiedene gemessene Wertep&are t„; i für I_n und t ein, soIn this equation, to determine the switching elements, set different measured value values t "; i for I _n and t, so

η π, urη π, ur

ist diese nicht geschlossen lösbar. Daher wird eine geeignete Näherungslösung vorgeschlagen.this is not closed solvable. Therefore, a suitable approximate solution is proposed.

Bei Schwingkreisen stellt L/R_p die Zeitkonstante dar. die maßgeblich für die Verluste im Schwingkreis ist; bei kleinen Verlusten ist die Zeitkonstante groß. Wenn man die e-Funktion als Reihe entwickeltIn the case of oscillating circuits, L / R _{p represents} the time constant which is decisive for the losses in the resonant circuit; with small losses, the time constant is large. When you develop the e-function as a series

Rr R^Rr R ^

X ch X ch

so erhalt man "bei Abbruch nach dem quadratischen Glied eine quadratische Gleichung, die bis etwa t 4 0,1 . L/R_R gilt:thus we obtain a quadratic equation for the quadratic term which is valid until about t 4 0,1 L / R _R :

TJTJ

¹G = ¹ G =

2L2L

. t, t

. t +.C., t + .C.

Durch die Näherung bleibt der Widerstand Rp in Reihe zur Induktivität L zunächst unberücksichtigt, so daß zur Bestimmung der Parameterwerte L , C . R drei Wertepaare (i*; t_i), Ci₉; t₀), (i.,; tO genügen. Die Auswertung für drei Wertepaare ergibt folgende Gleichungen, nach denen R , C_ und L berechnet werden können.Due to the approximation, the resistance Rp in series with the inductance L initially remains unconsidered, so that for determining the parameter values L, C. R three value pairs (i *; t _i ), Ci ₉ ; t _0), (i,;. suffice tO The evaluation of three pairs of values results in the following equations, after which R, C_ and L can be calculated..

τ:τ:

B -B -

II L_ =II L_ =

III C =III C =

t„ it "i

I₂Tb 2-"I ₂ Tb 2- "

**"ρ 2 *** "ρ 2 *

-2 3""⁰I 1 * 3"*" 3 \t₂*"t ^ /-2 3 "" ⁰ I 1 * 3 "*" 3 \ t ₂ * "t ^ /

-t,)(t,-t₂)-t,) (t, -t ₂ )

Enthält die Schaltung nur Kapazität C und Widerstand R , vereinfachen sich die Ausdrücke zuIf the circuit contains only capacitance C and resistance R, the expressions become simpler

U.U.

rf 2Ξ ·**rf 2Ξ · **

*x t* x t

B ^t2~^t1B ^t 2 ~ ^t 1

c =c =

Liegt als Keßobjekt nur eine Induktivität vor, so müssen Kapazität C und Widerstand R_v trotsdem berücksichtigt werden, da durch die Heßschaltung parallelliegende Kapazitäten und Wider-If there is only one inductance as the key object, then capacitance C and resistance R _v must be taken into account, since capacitances and resistances lying parallel through the hosing circuit are taken into account.

stände meist nicht zu vermeiden sind.usually unavoidable.

Die Resonanzfrequenz f_p des durch L und C gebildeten Schwingkreises läßt sich ebenfalls aus diesen drei V/ertepaaren berechnen. Für sie ergibt sich der Ausdruck:The resonant frequency f _{p of} the resonant circuit formed by L and C can also be calculated from these three pairs of values. For them, the expression follows:

Tastet man den Momentanwert des Stromes i zu bestimmten Zeiten t„, die in einfachen Verhältnissen zueinander stehen, ab, so vereinfachen sich diese Gleichungen erheblich und nehmen von einem Rechner leicht auswertbare Formen an. Als besonders günstig erweist sich die Kombination t.. = 0; t- = 2tp, wobei die Zeit t, dicht unterhalb der Zeit t_ß gewählt wird. Dann lauten die Gleichungen für die Parameterwerte R , C und L ίIf one measures the instantaneous value of the current i at given times t ", which are in simple proportions, then these equations simplify considerably and take easily evaluable forms from a computer. The combination t .. = 0 proves to be particularly favorable. t is = 2tp, wherein the time t, just below the time t _ß selected. Then the equations for the parameter values R, C and L ί are

"R — P +"R - P +

x ~ t^j * 2 -3±_Λ + 4i_o - ix ~ t ^ j * 2 -3 ± _Λ + 4i _o - i

_T ^UB , 2 1 _T ^U B, 2 1

x t_B ^ I₁ » Ix₂ + I₃ xt _B ^ I ₁ » Ix ₂ + I ₃

oder bei fehlendem Lor if there is no L

Berücksichtigt man den Serienwiderstand R_p zur Induktivität L se wird der Stromverlauf i-_r(t) dtirch die ZeitkonstanteTaking into account the series resistance R _p for the inductance L se, the current profile i _r (t) becomes the time constant

χιχι

t - L /Rp veD^zerrt, so dai3 er nicht mehr psxabolisch verläuft. Wählt man die Hampenseit t_fi nach den oben angeführten Gleichungen aus, so ergibt sich für die Güte des Schwingkreises aus den Elementen G und L unter Vernachlässigung des Parallel-Widerstandes R t - L / Rp veD ^ tightens so that it no longer runs psxabolically. If one selects the hopper side t _fi according to the equations given above, the result for the quality of the oscillatory circuit is the elements G and L, neglecting the parallel resistance R

, , . - 18 - ^U 1₍_,,, - 18 - ^ U 1 ₍ _

:$ = ^{Ύ/ 17}B : $ = ^{Ύ / 17} B

Bei Schwingkreisen ist also die Zeitkonstante t immer groß gegen die Rainpenzeit t,, und der parabolische Stromverlauf wird bis zum Zeitpunkt t_ß nur vernachlässigbar gestört. Im allgemeinen ist bei der gemäß Aufgabenstellung vorgesehenen Parametermessung der Wert für den Reihenwiderstand R_R ohne wesentliche Bedeutung, so daß er kaum sehr genau benötigt wird, um Bestückungsfehler festzustellen. Soll trotzdem der V/ider- , stand R-n mit einem einzigen Einschwingvorgang bestimmt werden, kann die Spannungsrampe nach Erreichen der maximal zugelassenen Spannung U₅ konstant gehalten werden. Dadurch bleibt der Strom durch den Widerstand R konstant, der Strom durch die Kapazität C verschwindet, und der Strom durch die Reihenschaltung L und Rp steigt linear an, solange t <g f ist. Den vierten Meßpunkt gewinnt man vorzugsweise nach einer Zeit t., die so groß ist, daß der Strom durch die Induktivität L^ eingeschwungen ist und nur durch Rp bestimmt-wird. Das ist der Fall für ty,- > 5 . ^r* » vorausgesetzt der Fehler soll kleiner als 1 % sein. λ .In resonant circuits so the time constant t is always great against the Rainpenzeit t ,, and the parabolic current curve up to time t _ß disturbed only negligible. In general, the value for the series resistance R _{R is of} no significance in the case of the parameter measurement provided according to the task, so that it is hardly required very precisely in order to detect mounting errors. If, nevertheless, the V / ider, stand Rn be determined with a single transient, the voltage ramp can be kept constant after reaching the maximum permitted voltage U ₅ . As a result, the current through the resistor R remains constant, the current through the capacitor C disappears, and the current through the series circuit L and Rp increases linearly as long as t <gf. The fourth measuring point is preferably obtained after a time t . , which is so large that the current through the inductance L ^ has settled and is determined only by Rp. That's the case for ty, -> 5. ^ r * »provided the error should be less than 1 % . λ.

Da der Strom in diesem Falle durch, den im allgemeinen niederohmigen Wert des Spulenwiderstandes Rp ö.ev Induktivität L hoch werden kann, muß zur Bestimmung des Stromes der Meßbereich des Strommessers umgeschaltet werden. Die Berechnung von R„ erfolgt nach der FormelSince the current can be high in this case, the generally low value of the coil resistance Rp ö.ev inductance L, must be switched to determine the current of the measuring range of the current meter. The calculation of R "is done according to the formula

^UB IV R_R = ~TT* ^U B IV R _R = ~ TT *

bei Vernachlässigung von Parallelwiderstand R ·neglecting parallel resistor R ·

Claims (1)

- 19 - 1- 19 - 1 Erfind unscsansriruchInvented by uscsansriruch Verfahren zur schnellen, vorzugsweise rechnergesteuerten Widerstands-, Induktivitäts- und Kapazitätsmessung, das gestattet, bei kurzer Meßzeit die Komponenten eines komplexen, auch bipolaren Zweipols, der aus einer Parallelschaltung von Widerstand R , Induktivität L und Kondensator C , ausMethod for fast, preferably computer-controlled resistance, inductance and capacitance measurement, which allows for a short measuring time, the components of a complex, bipolar bipolar, consisting of a parallel circuit of resistor R, inductance L and capacitor C, from WV Jim WVWV Jim WV der Kombination zweier dieser Elemente oder auch nur aus einem dieser Elemente besteht, gekennzeichnet dadurch, daß der Zweipol mit einer von 0 Volt bis zu einer wählbaren Spännung (U^) innerhalb einer wählbaren Zeit (t-n) zeitproportional ansteigenden Spannungsrampe positiver oder negativer Polarität beaufschlagt wird und zu maximal vier verschiedenen Zeitpunkten (t ) der Augenblickswert des durch den unbekannten Zweipol fließenden Gesamtstromes (i =" iß(t) ) gemessen wird und aus den so ermittelten Wertepaaren (i ; t ) die Parameterwerte (R„; L„; C ; Rp) durch rechnerische Aus'-vertung mittels nachfolgender IJäherungsformeln gewonnen werden;the combination of two of these elements or even only one of these elements, characterized in that the two-pole with a time proportional from 0 volts to a selectable Schännung (U ^) within a selectable time (tn) increasing voltage ramp positive or negative polarity is applied and at a maximum of four different points in time (t) the instantaneous value of the total current flowing through the unknown two-pole (i = "iβ (t)) is measured and from the value pairs (i; t) determined in this way the parameter values (R"; L "; C Rp) are obtained by computational expression by means of subsequent approximation formulas; u_B Ct₃^₁) Ct₂^t₁ )(t₃-t₂)u _B Ct ₃ ^ ₁ ) Ct ₂ ^ t ₁ ) (t ₃ -t ₂ ) B 13 2 2B 13 2 2 111 Ce ^f .111 Ce ^ f . 2· Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitabschnitte (t_n) vom Beginn des Spannungsanstieges bis Erreichen von maximal vier verschiedenen Augenblickswerten (i ) des durch den unbekannten Zweipol fließenden Gesamt-2 * Method according to item 1, characterized in that the time segments (t _n ) from the beginning of the voltage increase until reaching a maximum of four different instantaneous values (i) of the total current flowing through the unknown two-pole ft)
Btromes (;u, ) geraessen werden.ft)
Btromes (u,) are to be risen. - 20 - & \ ο - 20 - & \ ο Verfahren nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Spannung TJ (t), mit der der unbekannte Zweipol beaufschlagt wird, nach Erreichen des wählbaren Wertes (U-p) ab der wählbaren Rarnpenzeit (t-n) konstant gehalten wird»Method according to items 1 and 2, characterized in that the voltage TJ (t) applied to the unknown dipole is kept constant after the selectable value (U-p) has been reached from the selectable Rarnpen time (t-n) » Verfahren nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei vorgegebener maximaler Spannung (U-g)" des Generators (1) oder der maximal in der Schaltung zugelassenen Spannung (U-g die Anstiegszeit (tg) der Spannungsrampe entsprechend den P.araraetererv/artungsvrerten (R ; C ; L) nach den folgendenMethod according to items 1 and 2, characterized in that at a given maximum voltage (Ug) "of the generator (1) or the maximum voltage allowed in the circuit (Ug the rise time (tg) of the voltage ramp corresponding to P.araraetererv / artungsvrerten (R ; C; L) according to the following Λ. Λ jCΛ. Λ jC Formeln errechnet und eingestellt wirdFormulas are calculated and adjusted „ *» R * C
B-xx"*» R * C
B-xx oder t_B κor t _B κ oder t-g *or t-g * und der Meßbereich (i-g) des Strommessers oder der maximale Strom des Rainpengenerators entsprechend der Formeland the measuring range (i-g) of the current meter or the maximum current of the rainpen generator according to the formula errechnet und eingestellt wird.calculated and adjusted. 5. Verfahren nach Punkt 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste .Augenblickswertmessung (t.,) noch vor Ablauf eines Zehntels der Rampenzeit (0,1 . t-g) gewonnen wird und der Wert für die Kapazität (C^) aus der Formel5. The method according to items 1, 2 and 4, characterized in that the first .Eugenblickswertmessung (t.,) Before the expiration of a tenth of the ramp time (0.1. Tg) is obtained and the value for the capacity (C ^) from the formula 1*-D1 * D bestimmt wird*it is determined *