DE1950170A1 - Method and arrangement for measuring capacities and inductances - 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.Method and arrangement for measuring capacitances and inductances The known Xeßverfahren for measuring capacitances and inductances in particular with display of the result are based on the feeding of a measuring device with a sinusoidal alternating current or a sinusoidal alternating voltage of constant frequency and amplitude, in which case the current flowing through the capacitance or inductance or the voltage applied to them is measured.

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. Therefore, the known devices use sur spoofing of the measuring circuit AC mains voltage or a built-in battery-powered alternator. The disadvantage of this method is that as a result of the use of a sinusoidal Voltage either a network alternating voltage is required, which is a hazard with brings itself, if there is no galvanic separation of the test object by means of a transformer takes place, or a complex circuit for a battery-powered alternator for sinusoidal waveform, defined frequency and amplitude got to.

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. The aim of the invention is to simplify the process using a modified method and thus to achieve a cheaper arrangement of the wet arrangement. For this purpose, the invention a square wave voltage or a square wave current of constant frequency and amplitude silver at least one ohmic resistor or parallel to at least one ohmic one Resistance of the capacitance or inductance to be measured supplied, whereupon the over the capacitance or inductance to be measured or the current flowing through it Voltage is measured and serves as a measure of the value of the measured variable sought.

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. A further feature is used to carry out the process the invention proposed an arrangement in which at least one battery-powered Generator is provided, which has a square-wave voltage or a Reohteckstrom constant Frequency and amplitude generated and that this is related to the capacitance to be measured or Inductance over at least one ohmic resistor or in parallel, see at least such can be connected, and that for measuring the capacitance or inductance the current flowing through it or the voltage drop across it, an alternating current meter or an AC voltage measuring device of known type is provided.

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. A major advantage of the invention is that a measuring and display device any broadband alternating voltage or ammeter can be used is, furthermore that the current bsw. Voltage requirement is low and that different measuring ranges with a series resistor chain, a voltage divider or a shunt circuit, as already present in most multimeters, in can be realized in a simple way.

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. For a better understanding of the invention, the reference is made to the drawings explained. These show in FIGS. 1 and 2 the basic circuit arrangement and 3 to 5 show a circuit using the series and shunt resistors of a multimeter.

In den Figuren bezeichnet R einen ohmschen Widerstand, C eine zu messende Kapazität, L eine zu messende Induktivität, M eine Meßeinrichtung für Wechselstrom bzw. In the figures, R denotes an ohmic resistance, C denotes to measuring capacitance, L an inductance to be measured, M a measuring device for alternating current respectively.

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.AC voltage, ST a series resistor chain or a voltage divider, SK a shunt circuit, GU a voltage generator, GI a current generator constant frequency and amplitude and rectangular shape of the generated size.

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 FIGS. 1 and 2, the Eapasität C bsw to be measured lies. Inductance L in series bsw. parallel to an ohmic resistance R. The currents i and voltages u shown in the two figures are a measure of the value of the capacitance or inductance to be measured and can be used according to the rectifier method used in measuring devices, in particular multimeters, to measure the mean value, rms value or Peak value are displayed. For example, with mean value rectification and measurement of a capacitance according to FIG. 1, a current ic results and according to Fig. 2 a voltage uc With a constant magnitude of the amplitude of the square-wave voltage U or the square-wave current I and the frequency f as well as the resistance R, the magnitude of the capacitance C to be measured can be determined from the displayed mean values of the current ic or the voltage uc.

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. In an analogous way, from influencing a square-wave voltage or a square-wave current through the unknown inductance shown in FIGS their value can be inferred.

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. The known measuring instruments can thus be calibrated for a certain Combination of constant voltage or current, frequency and amplitude of the former akalieren so that the capacity to be measured bsw. Indutivity is directly readable.

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. Without changing the measuring principle, a measuring circuit can be supplied instead of a square-wave alternating voltage or a corresponding alternating current a pulsating direct voltage or a pulsating direct current can be used. This enables the measurement of electrolytic capacitors while being connected at the same time Balancing stress. It is important to ensure that only the next time the loading or unloading process formed alternating voltage or alternating current of the mean value gauging bsw.

der Effektivwert oder der Spitzenwert der Messung sugeführt wird.the effective value or the peak value of the measurement is suggested.

Pttr die Bildung der benötigten Rechteckspannung bzw. des Rechteckstromes können bekannte elektronische Schaltungen oder mechanische Zerhacker verwendet werden. Pttr the formation of the required square wave voltage or the square wave current Known electronic circuits or mechanical choppers can be used.

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 FIGS. 3 and 4, the universal shunt and the Series resistance chain of a multiple measuring instrument in a measuring posture according to Fig. 1 and 2 shown. In Fig. 3 the series resistor St is a constant square wave voltage U fed. A measuring device for alternating current or voltage M is connected to one the resistances of the series resistance chain. The capacitance C or inductance to be measured L can be applied to the existing taps depending on the selection of the measuring range.

In Fig. 4 wird an eine Anzapfung des Shuntkreises ein konstanter Rechteckstrom J zugeführt Beine Meßeinrichtung M für Wechselstrom bzw. In FIG. 4, a tap of the shunt circuit becomes a constant Rectangular current J supplied Legs measuring device M for alternating current respectively.

Spannung ist parallel zum Shuntwiderstand geschaltet.Voltage is connected in parallel to the shunt resistor.

Die su messende Kapazität 0 oder Induktivität L kann je naoh Wahl des Meßbereiches an die Anzapfungen aes Shuntkreises angeschaltet werden.The capacitance 0 or inductance L to be measured can depend on the choice of the measuring range can be connected to the taps of a shunt circuit.

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 In Fig. 5 the in measuring devices, in particular multiple measuring devices, frequently uses shunt or series resistor chains according to the invention to measure capacities and inductors are used. Depending on the measuring range, a Reohteck current resp. a square-wave voltage source GJ1 or GU1 via switch S1 to the series resistor chain or a source GJ2 or GU2 is connected to a shunt resistor via switch S2. One and the same measuring device M can be used to measure in all measuring ranges. The measuring range is when a square wave voltage or a square wave current with constant or a defined frequency is used, through the replacement series or parallel resistor to the unknown capacitance or inductance, i.e. through an equivalent circuit after Pig. 1 or 2 determined. With the duroh, this results in the current and voltage measurement Defined divider resistances fixed in measuring devices, in particular with decadic steps Measuring range for the capacitance to be measured. Inductance. 1

Claims (5)

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. Claims 1. Method for measuring capacitances and inductances, daduroh characterized in that a square-wave voltage or a square-wave current is more constant Frequency and amplitude over at least one ohmic resistance or parallel to at least one ohmic resistance of the capacitance or inductance to be measured is supplied and that the flowing over the capacitance or inductance to be measured Electricity or die daran abfallende Spannung gemessen wird und als Naß für den Wert der gesuchten Meßgröße dient.the voltage drop across it is measured and as wet for the value is used for the measured variable sought. 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. 2. The method according to claim 1, characterized in that as ohmeohe Resistors The series and shunt resistances found in the usual measuring instruments and that these instruments are used to measure the subject matter Alternating current flowing through the switching element or the one applied to the switching element Serving alternating voltage. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Rechteckstrom bzw. Rechteckspannung ein pulsierenden Gleichstrom bzw. eine pulsierende Gleichspannung verwendet wird. 3. The method according to claim 1, characterized in that as a rectangular current or square wave voltage, a pulsating direct current or a pulsating direct voltage is used. 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. 4. Arrangement for performing the method according to one of the claims t to 3, characterized in that at least one battery-powered generator intended is that of a square wave voltage or a square wave current constant frequency and amplitude generated and that this to the capacitance to be measured or inductance via at least one ohmic resistor or parallel to at least such can be connected, and that for measuring the capacitance or inductance current flowing through it or the voltage dropping across it or an ac voltmeter of a known type is provided. 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 5. Arrangement for performing the method naoh claim 2, characterized characterized that the existing series or shunt resistances of a measuring instrument, preferably multiple measuring instrument, as ohmic resistances at least in part are switched on in the measuring circuit, whereby eioh different, especially decadic result in graduated measuring ranges, with the reading of the measured value from a single or from several scales of a measuring instrument for direct current or alternating voltage he follows, L e r s e i t e