DE1950170A1 - Verfahren und Anordnung zum Messen von Kapazitaeten und Induktivitaeten - Google Patents

Description

• Verfahren und Anordnung zum Messen von Kapazitäten und Induktivitäten Di. bekannten Xeßverfahren zum M essen von Kapazitäten und Induktivitäten insbesondere mit Anzeige des Ergebnisses beruhen auf der Speisung einer Meßsohaltung mit einem sinusförmigen Wechselstrom bzw. einer sinusförmigen Wechselspannung konstanter Frequenz und Amplitude, wobei dann der die Kapazität bzw. Induktivität durohfließende Strom oder die an ihnen anliegende Spannung gemessen wird.
• Daher verwenden die bekannten Geräte sur Spoisung der Meß-Schaltung Netzwechselspannung oder einen eingebauten batteriegespeisten Wechselstromgenerator. Der Nachteil dieses Verfahrens ist, daß infolge der Verwendung einer sinusförmigen Spannung entweder eine Netswechselspannung benötigt wird, die eine Gefährdung mit sich bringt, falls keine galvanische trennung des Xeßobjektes mittels Tranntransformator erfolgt, oder eine aufwendige Schaltung für einen batteriegespeisten Wechselstromgenerator für sinusförmige Kurvenform, definierter Frequenz und Amplitude vorgesehen werden muß.
• Ziel der Erfindung ist es, duroh ein geändertes Verfahren eine Vereinfachung und damit Verbilligung der Neßanordnung zu erreichen. Zu diesem Zweok wird erfindungsgemäß eine Rechteckspannung bzw. ein Rechteckstrom konstanter Frequenz und Amplitude silber mindestens einen ohmschen Widerstand bzw. parallel zu mindestens einem ohmschen Widerstand der zu messenden Kapazität oder Induktivität zugeführt, worauf der über die zu messende Kapazität oder Induktivität fließende Strom bzw. die daran abfallende Spannung gemessen wird und als Maß für den Wert der gesuchten Meßgröße dient.
• Zur Durchführung des Verfahrens wird nach einem weiteren Merkmal der Erfindung eine Anordnung vorgeschlagen, bei welcher mindestens ein batteriegespeister Generator vorgesehen ist, der eine Rechteckspannung oder einen Reohteckstrom konstanter Frequenz und Amplitude erzeugt und daß dieser an die zu messende Kapazität bzw. Induktivität über mindestens einen ohmschen Widerstand oder parallel su mindestens einem solchen anschließbar ist, und daß zur Messung des die Kapazität bzw. die Induktivität durchfließenden Stromes oder der daran abfallenden Spannung ein Wechselstrommeßgerät oder ein Wechselspannungs meßgerät bekannter Art vorgesehen ist.
• Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß ein Meß- und Anzeigegerät jedes breitbandige -Wechselspannungs oder -Strommeßgerät verwendbar ist, ferner daß der Strom- bsw. Spannungsbedarf gering ist und daß sich unterschiedliche Meßbereiche mit einer Vorwiderstandskette, einem Spannungsteiler oder einem Shuntkreis, wie in den meisten Vielfachmeßgeräten schon vorhanden, in einfacher Weise realisieren lassen.
• Zum besseren Verständnis der Erfindung sei die noch anhand der Zeichnungen erläutert. Diese zeigen in Fig. 1 und 2 die prinzipielle Schaltungsanordnung und in den Fig. 3 bis 5 eine Schaltung unter Verwendung der Vor-und Nebenwiderständer eines Vielfachmeßgerätes.
• In den Figuren bezeichnet R einen ohmschen Widerstand, C eine zu messende Kapazität, L eine zu messende Induktivität, M eine Meßeinrichtung für Wechselstrom bzw.
• Wechselspannung, ST eine Vorwiderstandskette bzw. einen Spannungsteiler, SK einen Shuntkreis, GU einen Spannungsgenerator, GI einen Stromgenerator Jeweils konstanter Frequenz und Amplitude und rechteckiger Form der zeugten Größe.
• In den Fig. 1 und 2 liegt die zu messende Eapasität C bsw. Induktivität L in Serie bsw. parallel zu einem ohmschen Widerstand R. Die in den beiden Figuren eingezeichneten Ströme i und Spannungen u sind ein Maß für den Wert der su messenden Kapazität bzw. Induktivität und könnon nach den in Meßgeräten, insbesondere Vielfachmeßgeräten, angewendeten Gleichriohterverfahren zur Messung des Mittelwertes, Effektivwertes oder Spitzenwertes angezeigt werden. Z. B. ergibt sich bei Mittelwertgleichrichtung und Messung einer Kapazität gemäß Fig. 1 ein Strom ic und nach Fig. 2 eine Spannung uc Bei konstanter Größe der Amplitude der Rechteckspannung U bzw. des Rechteckstromes I und der Frequenz f sowie des Widerstandes R kann also aus den angezeigten Mittelwerten des Stromes ic bzw. der Spannung uc die Größe der zu messenden Kapazizät C bestimmt werden.
• In analoger Weise kann aus der Beeinflussung einer Rechteckspannung oder eines Rechteckstromes durch die in Fig. 1 und 2 eingezeichnete unbekannte Induktivität auf deren Wert geschlossen werden.
• Die bekannten Meßinstruments lassen eich somit für eine bestimmte Kombination von konstanter Spannung bzw. Strom, Frequenz und Amplitude der ersteren akalieren, so daß die zu messende Kapazität bsw. Indutivität direkt ablesbar wird.
• Ohen Änderung des Meßprinzipes kann zur Versorgung eines Meßkreises anstelle einer rechteckförmigen Wechselspannung bzw. eines entsprechenden Wechselstromes eine pulsierende Gleichspannung bzw. ein pulsierender Gleichstrom verwendet werden. Dies ermöglicht die Messung von Elektrolytkondensatoren bei gleichzeitig anliegender Gleiohspannung. Dabei ist darauf zu achten, daß nur die naoh dem Lad- bzw. Entladevorgang gebildete Wechselspannung bzw. Wechselstrom der Mittelwertgleiohriohtung bsw.
• der Effektivwert oder der Spitzenwert der Messung sugeführt wird.
• Pttr die Bildung der benötigten Rechteckspannung bzw. des Rechteckstromes können bekannte elektronische Schaltungen oder mechanische Zerhacker verwendet werden.
• In den Fig. 3 und 4 sind als Beispiel der Universalshunt und die Vorwiderstandskette eines Vielfachmeßinstrumentes in einer Meßsohaltung nach Fig. 1 und 2 dargestellt. In Fig. 3 wird dem Vorwiderstand St ein onstante Rechteckspannung U zugeführt. Eine Meßeinrichtung für Wechselstrom bzw. Spannung M liegt an einem der Widarstände der Vorwiderstandskette. Die zu messende Kapazität C oder Induktivität L kann an die vorhandenen Anzapfungen Je naoh Wahl dee Meßbereiches angelegt werden.
• In Fig. 4 wird an eine Anzapfung des Shuntkreises ein konstanter Rechteckstrom J zugeführt Beine Meßeinrichtung M für Wechselstrom bzw.
• Spannung ist parallel zum Shuntwiderstand geschaltet.
• Die su messende Kapazität 0 oder Induktivität L kann je naoh Wahl des Meßbereiches an die Anzapfungen aes Shuntkreises angeschaltet werden.
• In Fig. 5 wird die in Meßgeräten, insbesondere Vielfachmeßgeräten, häufig benützt Shunt- bzw. Vorwiderstandskette erfindungsgemäß zur Messung von Kapazitäten und Induktivitäten benutzt. Dabei wird, Je nach Meßbereich eine Reohteckstrom- bzw. eine Rechteckspannungsquelle GJ1 oder GU1 über den Schalter S1 an die Vorwiderstandkette oder eine Quelle GJ2 oder GU2 über den Schalter S2 an einen Shuntwiderstand gelegt. In allen Meßbereichen kann mit ein und derselben Meßeinrichtung M gemessen werden. Der Meßbereich wird, wenn eine Rechteckspannung bzw. ein Reohteckstrom mit konstanter oder definierter Frequenz verwendet wird, durch den Ersatsvor- bzw. Parallelwiderstand zu den unbekannten Kapazität bzw. Induktivität, also durch eine Ersatzschaltung nach Pig. 1 oder Fig. 2 bestimmt. Das ergibt bei den duroh die Strom- und Spannungsmessung in Meßgeräten festgelegten Teilerwiderstände definiert, insbesondere dekadisch gestufte Meßbereiohe für die zu messende Kapazität bew. Induktivität. 1

Claims (5)

1. Patentansprüche t 1. Verfahren zum Messen von Kapazitäten und Induktivitäten, daduroh gekennzeichnet, daß eine Rechteckspannung bzw. ein Rechteckstrom konstanter Frequenz und Amplitude über mindestens eien ohmschen Widerstand bzw. parallel zu mindestens einem ohmschen Widerstand der zu messenden Kapazität oder Induktivität zugeführt wird und daß der über die zu messende Kapazität oder Induktivität fließende Strom bzw.

   die daran abfallende Spannung gemessen wird und als Naß für den Wert der gesuchten Meßgröße dient.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als ohmeohe Widerstände die in den üblichen Meßinstrumenten vorhandenen Vor- und Nebenwiderstände verwendet werden und daß diese Instrumente zur Messung des das zu untersuchende Schaltelement durchfließenden Wechselstromes bzw. der an dem Schaltelement anliegenden Wechselspannung dienen.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Rechteckstrom bzw. Rechteckspannung ein pulsierenden Gleichstrom bzw. eine pulsierende Gleichspannung verwendet wird.
4. 4. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche t bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein batteriegespeister Generator vorgesehen ist, der eine Rechteckspannung oder einen Rechteckstrom konstanter Frequenz und Amplitude erzeugt und daß dieser an die zu messende Kapazität bzw. Induktivität über mindestens einen ohmschen Widerstand oder parallel zu mindestens einem solchen anschließbar ist, und daß zur Messung des die Kapazität bzw. die Induktivität durchfließenden Stromes oder der daran abfallenden Spannung ein Weehselstrommeßgerät oder ein Wechselspannungsmeßgerät bekannter Art vorgesehen ist.
5. 5. Anordnung zur Durchführung des Verfahrene naoh Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die an sich vorhandenen Vor- bzw. Nebenwiderstände eines Meßinstrumentes, vorzugsweise Vielfachmeßinstrumentes, als ohmsche Widerstände mindestens zum Teil in den Meßkreis eingeschaltet sind, wodurch eioh verschiedene, insbesondere dekadisch gestufte Meßbereiche ergeben, wobei die Ablesung des Meßwertes von einer einzigen oder von mehreren Skalen eines Meßinstrumentes für Gleichstrom bzw. Wechselspannung erfolgt, L e e r s e i t e