DE2210764C3 - Schaltungsanordnung zur Messung symmetrischer oder unsymmetrischer Zweipole - Google Patents

Description

messenden aktiven Zweipols das erste Anzeigegerät cichung bzw. deren Ablesefaktor. Vor dem An-

seine Ruhestellung in der Skalenmitte hm. Schluß des Prüflings 3 ist das Anzeigegerät 4 offen

Bei der Messung symmetrischer Zweipole oder und unwirksam. Zunächst zeigt dann das zweite Impedanzen bleibt der Anzeiger dieses Geräts in Anzeigegerät 5 eine Maximalspannung über den Ruhestellung, und es ist nur erforderlich, einen ein- 5 Widerständen 1 und 2 an. Nach dem Anschluß des zigen, beiderseits gültigen Meßwert am anderen An- Prüflings 3 senkt sich die Spannung über dem Gezeigegeräl abzulesen oder abzunehmen. Das erste rät 5 durch die hinzukommende parallele Belastung. Anzeigegerät kann in Gütewerten geeicht sei», Jas und dieses zeigt einen Kalibrierwert, welcher die heißt, das Verhältnis der Vorwärts- zur Rücksvärts- Impedanz des zu messenden Prüflings 3 angibt. Wenn impedanz wird ohne Rechnung oder zusätzlichen io die Impedanz oder der Widerstand des Prüflings 3 Meßaufwand erfaßt. Schließlich kann auch die Sym- den Extremwert Null annimmt (Kurzschlußfall), dann mctrie als solche bei jedem zu messenden Zweipol. zeigt das Gerät 5 nunmehr die Restspannung über Widerstand oder Prüfling festgestellt oder ein Rieht dem Anzeigegerät 4 an. Bei einer geeigneten Dimenleiter auf Übereinstimmung mit einem bzw. mehreren sionierung des Anzeigegeräts 4 entspricht diese anderen ausgesucht werden. Hierbei können zwei 15 genau dem Anzeigeschwellenwert des zweiten AnBauelemente gleichzeitig antiparallel oder antiserie zeigcgeräts 5. Damit kompensiert das erste Anzeigeangeschlossen werden. Das Vergleichsergebnis gilt gerät 4 die Abweichung des elektrischen Nullpunkts dann jccloch nur für Impedanzwerte in einer einzigen, zum mechanischen heim zweiten Anzeigegerät 5.
gleichartigen Stromriehlung. Im Anzeigegerät 4 selbst heben sich die sym-

Die Charakteristik unsymmetrischer Zweipol«; 20 metrischen Wechselstromhälhe·- gegenseitig auf.

oder Bauelemente wird in der Form knnipensiert. womit die Anzeige bei der Messung ohmscher, kapa-

daß zumindest für eines der beiden Anzeigegeräte zitiver und induktiver Impedanzen oder Widerstände

der Meßwertanteil unwirksam gemachi euer aus- (symmetrisch) stets Null.bleibt.

jeglichen wird, der das MeÜergebiiis verfälschen Im folgenden soll der Prüfling 3 ein Richtleiterwürde. Dies ist deshalb notwendig, weil tlieses An- 25 wider tand sein. Auch in diesem Fall zeigt das zweite zeigegerät einerseits bei symmetrischen Zweipolen Anzeigegerät 5 vor dem Anschluß des Prüflings 3 oder Bauelementen aus allen beiden Stromriclitunuen dieselbe Maximalspannung an. Sobald aber ein Prüfpespeist wird und andererseits bei Richl'.eiiein mil ling 3 mit unsymmetrischer Kennlinie angeschlossen eiern einseitig abgeschwächten Signal auskommen wird, dann ändern sich die Wirkungen der einzelnen muß. Nur dann gilt bei dessen Anzeige für al'e 30 Widerstand'.¹ wie folgt:
Messungen dieselbe Kalibrierung. Je nach der Anschlußpolarität des Prüflings 3 bil-

Das erste Anzeigegerät, das seme Ruhestellung in det dieser in der einen Stromrichtung eine größere tier Mitte der Skala hat (Mittelpunktsanzeiger) ist Belastung als in der anderen und umgekehrt. Im dagegen nur heim Anschluß von Richtleitern wirk- Takt der Generatorwechselspannung stehen also am sam. und seine Anzeigekaliliiierung nut nur in di - 35 zweiten Anzeigegerät 5 zwei verschiedene Meßsem Fall, so daß keine gleichartige Kompensation größen zeitlich hintereinander zur Verfügung. Das notwendig ist. Trotzdem kompensiert auch das erste zweite Anzeigegerät soll nun, beispielsweise bei Anzeigege. it durch den besonders bemessenen Span- Gleichrichtern, ausschließlich und automatisch den nungsabfall an ihm den Anzeigeschwellenwert des größeren Widerstandswert anzeigen, also den Sperrzweiten Anzeigegeräts und ermöglicht damit dessen 40 widerstand. Die zur richtigen Anzeige notwendige NullpunktdnMellung für sämtliche Messungen. Spannungsversorgung für das zweite Anzeigegerät 5

Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ist aber nicht (,leichmäßig, sondern -veist taktische

ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung Lücken auf, in denen die Spannung nahezu zusam-

■ines Ausführungsbcispiels an Hand der Figuren. mcnbricht. Durch diese Unterbrechungen könnte das

Fs zeigt 45 zweite Anzeigegerät 5 den richtigen Meßwert nicht

F-'i g. 1 schematisch die erfindungsgemäße Schal- festhalten und würde einen geringeren Wert mit

tung und unzulässiger Abweichung anzeigen. Die zur Bei-

F i g. 2 eine Schalung gemäß der Erfindung, behaltung der Anzeigekalibrierung erforderliche Lci-

In der F-" i g. I sind ein zweiter Kompensation- stungsdifFcrcnz wird aber erfindungsgemäß durch widerstand!, ein Meßbereichswiderstand 2. der zu 50 den Prüfling 3 mit seiner Widerstandskennliiiie ausmessende Zweipol oder Widerstand oder Prüfling 3 geglichen. Durch die einseitige Belastung verschiebt und ein erstes Anz.eigcuerät 4, das seine Ruhestellung der Prüfling 3 nämlich indirekt über den Meßinder Mitte der Skala hat und das einen ersten Korn- bereichswidcr; taiul 2 und das Anzeigegerät 4 die pensalionswidersland hat. in der Form eines Oua- Nullinic der sonst symmetrischen Wechselspannung drats aneinandergeschlossen. Auf der Diagonalen des 55 am zweiten Kom|>etv,ationswiders!and 1 in der Rich-Quadrats liegt ein zweites Anzeigegerät 5. das bei tun» und in genau jener Größenordnung, welche den allen Messungen wirksam ist. Das zweite Anzcifte- Ausgleich ermöglicht. Dies Hidcuiet. daß im Augengerät 5 ist ein Allstrom-Spitzenspannungsmesser, bei- blick des Absinken^ der Spannung die eig'-ntiichc spielsweise ein Gleichrichterinstrumeni mit zusatz- Anzeigespannung entgegengesetzt hinaufsteigt. Die lichem Kondensator. Die Schaltung wird in Betrieb 60 so verstärkten Anzeigeimpulse bringen die Leistung genommen durch einen Wechselstromgenerator G, auf, die zur Beibehaltung der Univcrsalkalibrierung der nicht direkt, sondern mittels eines Kompensa- erforderlich i .t. Der Kompensationswiderstand 1 tionskondcnsators K parallel zum zweiten Kotnpen- dient dabei zui Einstellung des richtigen Arbcitssationswidcrstand 1 angeschlossen ist. Punktes der Kompensation. Je nach der zulässigen

Der Prüfling 3 ist eine ohmsche, kapazitive oder 65 Mcßtoleranz kann der Kompensationswklcrsiancl 1

induktive Impedanz. Der Kompensationswiderstand 1 eine einfach lineare bis symmetrisch gekrümmte

dient als Vorbelastuti£ der Speisespannung. Für den Kennlinie haben.

Meßbereichswiderstand 2 gilt die jeweilige Anzeige- Das erste Anzeigegerät 4 tritt nunmehr in Funk-

lion, weil die Unsymmetrie seines Betriebsstromes vom Prüfling 3 her eine einseitige Anzeige verursacht. Dieser Anzeigewert entspricht im vorliegenden Fall dem Verhältnis vom Durchlaß- zum Sperrstrom des Prüflings 3, also der »Güte« des Richtleiters. Dieser Wert ändert sich analog zum Verhalten des zweiten Anzeigegerätes 5 beim Umpolen des Prüflings 3 nicht. Es ändert sich nur die Anzeigerichtung, womit gleichzeitig die Polarität des Prüflings 3 festgestellt werden kann. Auch in diesem Fall kompensiert das erste Anzeigegerät 4 durch seine Dimensionierung den elektrischen Nullpunkt des zweiten Anzeigegeräts 5, wie bereits oben beschrieben wurde.

Ein die erfindungsgemäße Schaltung verwendendes Gerät hat an seiner Außenfront zwei entsprechende, handelsübliche Anzeigeinstrumente, einen Generator-Regelknopf zur Einstellung der Kalibrierspannung, zwei Schalter und zwei Steckbuchsen. Der erste Schalter A (Fig. 2) dient zum Ein- und Ausschalten des Gerätes, während der zweite Schalter B der Meßbereichsumschalter ist. In der einen Stellung de^c Schalters B gilt die Skalenkalibrierung direkt, in der anderen um den Faktor 10 erweitert bzw. umgekehrt. Das Hauptanzeigeinstrument zeigt hier ohmsche Widerstände und Kapazitätswerte an, während das Anzeigeinstrument (Anzeigegerät 4) nur ein kleiner Indikator mit Markierungen ohne Kalibrierung ist. Allgemein ist diese Skala aber verschiedenartig, mit spiegelbildlicher Kalibrierung ausführbar, etwa für Gütewerte und Durchlaßwiderstände gemeinsam. Direkt würden letztere bei vorliegender Vereinfachung nur gelten, wenn die Hauptanzeige, beispielsweise durch Meßbereichswahl, vernachlässigt werden kann. Der Prüfling wird an zwei Steckbuchsen direkt oder über Kabelkontakte, etwa Prüfspitzen, angeschlossen. Bei einem Nachlassen der Batteriespannung bleibt das Gerät und dessen Kali brierung so lange benutzbar, bis der Kalibrierpunkt mittels Spannungsregelung nicht mehr erreichbar ist. Das Gerät selbst ist mit Halbleiterbauelementen ausgerüstet, transportabel und einschließlich der handelsüblichen Batterien betriebsbereit.

In der F i g. 2 ist ein ausführlicher Gesamtschaltplan der erfindungsgemäßen Schaltung dargestellt. Dabei ist der eingeschaltete Zustand für den Meßbereich »mal 10« bezüglich der Ohmskala dargestellt. Soll der Meßbereich »mal 1« betrachtet werden, dann sind sämtliche Einzelschalter des Umschalters B geschlossen.

Im einzelnen bestimmt der Widerstand R% (Einstellregler mit 47 kß/0,2 W, linear) die zeitliche Symmetrie der Gcneratorwedisclspannung. also die Genauigkeit der Periodcnmilte. Die Gcncratorfrcijuenz, die im Ausfiihrungsbeispicl 1 kHz beträgt, beeinflußt die Anzeigemöglichkeit der zu messenden Kapazitätswertc. Mit Hilfe des Kohleschichtpotcntiometcrs R 6 (300 oder 35(1 Ω, linear, 1 W) ist von außen her mittels Drehknopf der Kalibrierpunkt am Skalencnde zu justieren. Ein Einstellregler R9, der dieselben Daten besitzt wie der Widerstand R 8. und

ίο ein Einstcllreglcr R12 (IOD <2/0.2 W. linear) ermöglichen die Arhcitspunkteinstcllung jener Kompensation, welche die Anzeige symmetrischer Impedanzen mit der unsymmetrischer am zweiten Anzeigegerät in Übereinstimmung bringt. Der Einstcllreglcr R 10 hat ebenfalls dieselben Dalen wie der Widerstand Λ8. Durch den Einstellrcgler «14 (1 k<2/ 0,2 W, linear) werden die beiden Meßbereiche auf das genaue Umschaltverhältnis 1 : 10 abgeglichen. Mit Hilfe der Einstellrcgler R 15 und /Π6 (10 kL> 0.2 W, linear bzw. 470 Ω/0,2 W, linear) sind die elektrischen Nullpunkte für alle zwei Meßbereiche einstellbar. Der Einstellregler RIO und der Eirwdlregler Λ 19 (22 kQ/0,2 W, linear) dienen den Kalibrierpunktkorrekturen für eine Batteriespannung

»5 — im Ausführungsbeispiel 10 Volt statt volle 12 Voii —. mit der das Gerät noch brauchbar sein muß.

Die Kompensationskondensatoren sind mit Cd und C 8 bezeichnet (Tantal-F.lektroly (kondensatoren

mit 22 _tiF/16 V bzw. 2,2 _tiF/35 V). C 9 ist ein Ladekondensator (dieselben Daten wie CH) und CA (220nF/250V) ein Schutzkondensator. Div Dioden Dl bis D4 bilden den Meßgleichrichter in Brückenschaltung für das zweite Anzeigegerät (in der F i si. 2

mit H bezeichnet), das ein Drehspulmeßwerk mit 100_(lA/750Qist.

Im übrigen sind Rl und Rl zwei Widerstände mit 3,3kQ/0,25W, R2> ein Widerstand mit 82 kiV 0,25 W, R 4 ein Widerstand mit 68 kQ/0,25 W, R 5

ein Widerstand mit 2,2 ki2/O,25 W, R7 ein Widerstand mit 5,6kfi/0,25W, RIl ein Widerstand mit 150 Ω/0,25 W, «13 ein Widerstand (Einstellregler) mit 10kQ/0,25 W, (linear), Ä17 ein Widerstand mit l,5ß/0,25W, /?18 ein Widerstand mit 1,2 k.Q'

0,25 W, R 20 ein Widerstand mit 15 kΩ/0,25 W, Cl und Cl zwei Kondensatoren mit 10 nF/50 V, C3 ein Kondensator mit 6,8 nF/50 V, CS ein Kondensator mit denselben Daten wie C6, Cl ein Kondensator mit denselben Daten wie die Kondensatoren C 8 und C 9, und Γ1 bis Γ 3 drei npn-Siliziumtransistoren. Die in diesen Abschnitt genannten Bauelemente lassen sich auch aus der Fi g. 1 herleiten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

ι 2 doch nur beschrankt einsetzbar und eignet sich nicht Patentansprüche. zur Messung beliebiger elektrischer Zweipole. Aus der Zeitschrift »Gruudig Technische Informa-

1. Schaltungsanordnung zur Messung symme- tionen«, 3/1967, S. 220 bis 231, ist eine Schaltungsirischer oder unsymmetrischer Impedanzen iso- 5 anordnung bekannt, die einen Polumschalter zur trop bzw. anisotrop leitender elektrischer Zwei- Umpolung der Batteriespannung aufweist. Mit einer pole, insbesondere passiver Bauelemente, bei der derartigen Anordnung ist es möglich, beispielsweise in Serie zu dem zu messenden Zweipol ein erstes den Durchlaß- und den Sperrsirom von Dioden zu Anzeigegerät mit einem ersten !Compensations- messen. Diese Ströme sind direkt proportional zum widerstand und parallel zum Zweipol und dem io Durchlaß- und Sperrwiderstand. Jedoch ist mit dieser ersten Anzeigegerät ein zweites Anzeigegerät -vor- bekannten Anordnung keine schnelle und einfache gesehen ist, dadurch gekennzeichnet. Messung elektrischer 7weipole möglich. Denn hierzu daß parallel zum zweiten Anzeigegerät (5) ein muß für jede Änderung der Stromrichtung ein Po!- zweiter Kompensationswiderstand (1) und ein umschalter von Hand betätigt werden. Auch wird !Heßbereichswiderstand (2) in Serie liegen und 15 der Widerstand nicht direkt angezeigt, so daß das daß parallel zum zweiten Kompensationswider- Arbeiten mit einem mit dieser bekannten Schaltungs-Wand (1) ein Wechselstromgenerator (G) und ein anordnung ausgestatteten Gerät einen beträchtlichen Kondensator (K) in Serie liegen. Aufwand erfordert.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch l.da- Viele elektrotechnische Geräte, wie 1 ransistordurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung der 20 radios, TransiMorpIattenspieler und dergleichen, sind Polarität des zu messenden aktiven Zweipols (.1) nämlich unentbehrliche Gebrauchsgegenstände, deren das erste Anzeigegerät (4) seine Ruhestellung in Außenform nur allmählich unmodern wird, deren der Skalenniitte hat. " Reparaturkohlen bei Versagen aber oft sehr hoch

3. Schallungsanordnung nach Anspruch 2, da- sind, da allein die Felllerfeststellung an defekten durch gekennzeichnet, daß das erste Anzeige- as Geräten sehr viel Arbeitszeit erfordert, die so teuer gerät (4) in Gütewerten (Verhältnis der Vor- geworden ist. daß viele Firmen die Reparatur hilwärtszur Rückwärtsimpedanz) kalibriert ist. liger Geräte ablehnen, weil tue zur Fehlersuche

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch l.da- benötigte Arbeitszeit in \ielen Fällen kostenmäßig durch gekenr.-eichnet. daß der zweite Kompcn- dem Wert des defekten Geräts nicht mehr entspricht, sationswiderstand (1) abhängig von der zulässigen 30 Fs ist daher Aufgabe der vorliegenden F.rtindung. Meßtoleranz eine lineare bL symmetrisch j:c- eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten krümmte Kennlinie aufwüs·.. Art anzuueben, dir eine schnelle und einfache Mes-

5. Schaltungsanordnung nach einem der An- sung und" Überprüfung elektrischer Zweipol·· oder Sprüche I bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß Bauelemente ermöglicht.

das zweite Anzeigegerät (5) ein Allstrom-Spitzen- 35 Diese Aufgabe wird erfindungsyemiiß dadurch ge-

spannungsmesser ist. löst, daß parallel zum zweiten Anzeigegerät ein zweiter Kompensationswiderstand uivi ein Meßbereichswiderstand in Serie liegen und daß parallel zum

zweiten Kompensationswiderstand ein Wechsel-

40 stromgenerator und ein Kondensator in Serie liegen.

Die in bezug auf die Stromrichtung bzw. Polarität

unsymmetrische Charakteristik von Zweipolen oder

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung Bauelementen, wie beispielsweise auch Kapazitäislur Messung symmetrischer oder unsymmetrischer dioden. Zenerdioden oder Stabilisierdioden, wird in Impedanzen isotrop bzw. anisotrop leitender elek- 45 der Form symmetricrt, daß bei den verwendeten Irischer Zweipole, insbesondere passiver Bauelemente. Anzeigegeräten oder Meßwertanzeigern der eine kei der in Serie zu dem zu messenden Zweipol ein stets einen gesuchten Widerstand in positiver und der trstes Anzeigegerät mit einem ersten Kompensation- andere stets einen solchen in negativer Stromrichtung Kiderstand und paralcl zum Zweipol und dem ersten abgibt. Bei Richtleitern, wie Gleichrichtern, ist daher Anzeigegerät ein zweites Anzeigegerät vorgesehen ist. ,₀ auf einem Anzeiger nur der Sperrwiderstand ab-Aus der Zeitschrift »Funk-Technik«. 1965. Nr. 24. zulesen. während der andere den Durchlaßwiderstand S. 1003 bis 1005, ist eine derartige Schaltungsanord- anzeigt. Dies ist auch dann der Fall, wenn der Riclitiung bekannt, die jedoch zur Messung von Gleich- leiter umgekehrt angeschlossen wird,
llromwiderständen dient. Für eine vollständiee Unter Widerstand oder Impedanz sind hier ohm-Vi'iderstandsmessung eines elektrischen Zweipols ist 55 sehe, kapazitive und induktive Widerstände zu verts jedoch erforderlich, daß diese Messung in beiden stehen. Weiterhin kann mit der erfindungsgemäßen Stromriclitungen durchgeführt wird, da bekanntlich Schaltung auch das Vor= und Rück verhältnis von beispielsweise zahlreiche Widerstände eine unsym- Richtleitern, die sogenannte Richtleitergüte, die Symmetrische Charakteristik aufweisen. Mit der bekann- metrie der Zweipole oder Bauelemente als solche ten Schaltungsanordnung ist eine Jerartige Messung 60 und die Übereinstimmung zweier Richtleiter gleichnur umständlich durchführbar, da selbst ein von zeitig hinsichtlich einer gleichartigen Richtung erHand zu betätigender Polunischalter nicht vorge- mittelt werden.

sehen ist. Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ver-Weiterhin ist aus der Zeitschrift »Elektronorm«, kürzt die Arbeitszeit auf ein Minimum und ist zur Jg. 21 (1967), Heft 9, S. 388, ein Meßverfahren für 65 Mitnahme in den Außendienst und zum Betrieb mit Elektrolyt-Kondensatoren bekannt, bei dem mit zwei überall erhältlichen Batterien geeignet.
Generatoren einer Gleichspannung eine Wechsel- In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorspannung überlagert wird. Dieses Verfahren ist je- gesehen, daß zur Ermittlung der Polarität des zu