DE2343550C3 - Verfahren und Einrichtung zur Messung von Parametern der Bauelemente eines komplexen Stromkreises - Google Patents
Verfahren und Einrichtung zur Messung von Parametern der Bauelemente eines komplexen StromkreisesInfo
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Description
15
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1 und auf eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs
3.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Messung von Parametern der Bauelemente eines komplexen Stromkreises
und die zu seiner Durchführung bestimmte Einrichtung werden hauptsächlich zur Messung der
Kennwerte von komplexen RC- und ÄL-Stromkreisen
verschiedener nachrichtentechnischer und elektronischer Einrichtungen angewendet, können aber auch zur
Messung der Kennwerte von filmartigen ÄC-Bauelementen
und zur Messung von Signalen von RCL-Gebern und Mikrogebern dienen.
Bekannt ist ein Verfahren zur Messung der Kennwerte eines komplexen Stromkreises, bei dem zum
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, aus
deren Größe die Kennwerte des komplexen Stromkreises ermittelt werden (vergleiche z. B. SU-Erfinderschein
Nr. 219 013).
Nach diesem Verfahren zur Messung der Kennwerte eines komplexen Stromkreises wird an den Eingang des
Meßkreises eine Gleichspannung angelegt, wobei der Meßkreis einen Spannungsteiler darstellt, der gebildet
wird durch die Reihenschaltung eines Normalwiderstan des und eines parallelen ÄC-Kreises bei Messung der
Kennwerte des letzteren, durch die Reihenschaltung
eines in Reihe geschalteten ÄL-Kreises und eines
Normalwiderstandes beim Messen der Kennwerte des in Reihe geschalteten ÄL-Kreises, durch die Reihenschaltung eines in Reihe geschalteten ÄC-Kreises und
eines Normalkondensators beim Messen der Kennwerte des in Reihe geschalteten ÄC-Kreises. Dabei erfolgt
im Meßkreis ein Obergangsprozeß, der die Spannungsänderung am Ausgang des Meßkreises, d.h. des
erwähnten Spannungsteilers, bedingt Nachdem der Obergangsprozeß praktisch zu Ende ist, wird im
eingeschwungenen Zustand vom Ausgang des Meßkreises eine Gleichspannung abgenommen, gespeichert und
in ein Zeitintervall umgesetzt, das nachher gemessen wird. Danach wird an den Eingang des Meßkreises ein
Nuüpotential angelegt und das Zeitintervall von diesem Zeitpunkt und bis zu einem Zeitpunkt gemessen, zu dem
die am Ausgang des Meßkreises abgenommene Spannung des wiederholt angeregten Obergangsprozesses und ein bestimmter Teil der früher gespeicherten
Gleichspannung einander gleich sind.
Beim oben beschriebenen Verfahren zur Messung der Kennwerte eines komplexen Stromkreises bestehen
keine linearen Abhängigkeiten zwischen den Größen der sich ergebenden Zeitintervalle und den Größen der
Bauelemente und der Zeitkonstante des komplexen Stromkreises, andererseits ist zum Erhalten einer
getrennten Information über die Größen der Bauelemente und der Zeitkonstante des komplexen Stromkreises
eine mathematische Verarbeitung der ziffernmäßigen oder digitalen Äquivalente erforderlich, die sich
beim Messen der erwähten Zeitintervalle ergeben. Außerdem ermöglicht das beschriebene Verfahren
keine Messung der Kennwerte eines komplexen Stromkreises, kein Messen der Größe der Bauelemente
und der Zeitkonstante des parallelen ÄL-Kreises, da für
diesen Fall der Meßkreis aus einer Reihenschaltung einer Normalinduktivititätsspule und eines parallelen
AL-Kreises bestehen muß und im eingeschwungenen Zustand die am Ausgang des Meßkreises abgenommene
Spannung nicht durch die Größe der Induktivität L der Induktivitätsspule des parallelen ÄL-Kreises bestimmt
wird, sondern durch das Verhältnis zwischen den Widerstandsgrößen (Verlusten) der Induktivitätsspule
des parallelen ÄL-Kreises und der Normalinduktivitätsspule.
All dies begrenzt in gewissem Maße das Anwendungsgebiet des oben beschriebenen Verfahrens zum
Messen der Kennwerte eines komplexen Stromkreises infolge der niedrigen Präzision des Verfahrens (durch
die Nichtlinearität der Umsetzungsfunktion) zum Messen der Größen der Bauelemente und der
Zeitkonstante des parallelen ÄC-Kreises und der in Reihe geschalteten RL- und ÄC-Kreise sowie infolge
der Unmöglichkeit, die Größen der Bauelemente und der Zeitkonstante des parallelgeschalteten ÄL-Kreises
zu messen.
Bekannt ist eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Messen de; Kennwerte eines komplexen
Stromkreises, in welcher ein Umschalter, dessen erster Eingang an den Ausgang einer Gleichspannungsquelle angeschaltet und dessen zweiter Eingang geerdei
ist, auf ein Signal von einem Steuerblock, das zeitlich mit
einem äußeren Signal zusammenfällt an seinen Ausgang seinen ersten Eingang anschaltet, wobei dei
Ausgang des Umschalters entweder über einen komplexen Stromkreis an den mit einem Spannungs-
meß- und einem Vergleichsblock elektrisch verbundenen
Anschluß des Normalbauelementes oder über das Normalbauelement an den mit dem Spannungsmeß- und
dem Vergleichsblock elektrisch verbundenen AnschluO des komplexen Stromkreises angeschaltet ist, ferner dei
Ausgang des Vergleichsblocks an den Eingang d« Steuerblocks angeschaltet ist der seinerseits an einer
Block zum Messen von Zeitintervallen angeschlossen isi (vergleiche z. B. SU-Erfinderschein Nr. 243 732).
Der Steuerblock gibt auf ein äußeres Signal eir Steuersignal zum Umschalter, der demgemäß der
Ausgang der Gleichspannungsquelle an den Einganf des Meßkreises anschaltet welcher eine Reihenschal
tung eines Normalwiderstandes und eines paralleler ÄC-Kreises beim Messen der Kennwerte diese;
letzteren, eine Reihenschaltung eines in Reihe geschal
teten ÄL-Kreises und eines Normalwiderstandes bein
Messen der Kennwerte des in Reihe geschaltetei ÄL-Kreises, eine Reihenschaltung eines in Reih«
geschalteten ÄC-Kreises und eines Normalkondensa tors beim Messen der Kennwerte des in Reih«
geschalteten ÄC-Kreises darstellt wobei der anden
Eingang des Meßkreises an den geerdeten Eingang des Umschalters angeschaltet ist. Nach Ablauf der für das
praktische Ende des Übergangsprozesses im Meßkreis erforderlichen Zeit gibt der Steuerblock ein Signal zum
Spannungsmeßblock und zu einer Speichereinrichtung, deren Eingang mit dem Ausgang des Meßkreises, d. h.
mit dem gemeinsamen Zusammenschaltungspunkt des Normalbauelementes und des komplexen Stromkreises
verbunden ist, während der Ausgang über einen den Teilfaktor e~' aufweisenden Spannungsteiler an einen
Eingang des Vergleichsblocks angeschaltet ist. Auf dieses Signal hin speichert die Speichereinrichtung die
Ausgangsspannung des Meßkreises, während der Spannungsmeßblock, dessen Eingang mit dem Ausgang
des Meßkreises verbunden ist, dessen Ausgangsspannung mißt. Daraufhin gibt der Steuerblock ein Signal,
auf das der Umschalter den Eingang des Meßkreises an seinen geerdeten Eingang anschaltet, 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 Zeitpunkt abgegeben wird, zu dem die
Spannung des wiederholt angeregten Übergangsprozesses, die vom Ausgang des Meßkreises abgenommen
wird, der vom Ausgang des Spannungsteilers abgenommenen
Spannung gleichkommt.
Beim Messen der Kennwerte eines komplexen Stromkreises nach dem erwähnten Verfahren kann
keine hohe Meßgenauigkeit erreicht werden, da die sich bei der Messung ergebenden ziffernmäßigen Äquivalente
der Spannung und des Zeitintervalls nicht linear mit den Kennwerten des komplexen Stromkreises zusammenhängen.
Mehr noch, das ziffernmäßige Äquivalent des Zeitintervalls, dessen Ende vom Vergleichsblock
erfaßt wird, hängt gleichzeitig von den Größen der beiden Bauelemente des komplexen Stromkreises ab,
während das ziffernmäßige Äquivalent eines solchen wichtigen Kennwertes des komplexen Stromkreises,
wie es die Zeitkonstante ist, überhaupt fehlt Eine zusätzliche Herabsetzung der Meßgenauigkeit erfolgt
lurch die Überbrückung des komplexen Stromkreises oder des Normalbauelementes durch den Eingangswiderstand des Vergleichsblocks. Als wesentlicher
Nachteil gilt auch die Unmöglichkeit der Messung der Kennwerte des parallelen ÄL-Kreises infolge des
Umstandes, nach dem Abschluß des anfänglich angeregten Übergangsprozesses der Strom (und folglich auch
die Spannung am Ausgang) im Meßkreis, der in diesem Fall von der Reihenschaltung der Normalinduktivitätsspule und des parallelen ÄL-Kreises gebildet wird, nicht
durch die Größe der Induktivität L der Induktivitätsspule des parallelen ÄL-Kreises, sondern durch das
Verhältnis zwischen den Widerstandsgrößen (Verlusten) der Normalinduktivitätsspule und der Induktivitätsspule des parallelen RL-Kreises bestimmt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Beseitigung der erwähnten Nachteile ein Verfahren zur
Messung der Kennwerte der Bauelemente eines komplexen Stromkreises und eine Einrichtung zu dessen
Durchführung zu entwickeln, in weichen eine Änderung der Art der elektrischen Einwirkungen auf den
Meßkreis eine Steigerung der Meßgenauigkeit und eine Beschleunigung des Meßvorganges ermöglicht
Es ist nun bereits Gegenstand einer älteren Anmeldung (Aktenzeichen: P 23 29 4613-35 vom 8. 6.
1973, die auf dieselben Erfinder zurückgeht) ein Verfahren und eine Vorrichtung gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 2 bzw. 3 und 4. Dabei liegen der
komplexe Stromkreis und das Normalbauelement jeweils parallel an zwei verschiedenen Ausgängen des
Umschalters an.
Dagegen unterscheidet sich die Erfindung gemäß den Kennzeichen der Ansprüche 1 bis 4.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Messung der Kennwerte der Bauelemente eines komplexen Stromkreises
und die dazu bestimmte Einrichtung steigern die Genauigkeit der Messungen, verringern die Meßdauer
und erweitern die Anzahl und den Bereich der zu messenden Kennwerte. Außerdem zeichnet sich diese
Einrichtung durch die Einfachheit ihres Aufbaus und ihre geringen Außenabmessungen aus.
Machstehend wird die Erfindung durch die Beschreibung
von Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnung erläutert. Es zeigt
F i g. 1 das Funktionsschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels
der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur
Messung der Kennwerte der Bauelemente eines komplexen Stromkreises,
F i g. 2 das Funktionsschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels
der erfindungEgemäßen Einrichtung,
F i g. 3 das Funktionsschaltbild eines dritten Ausführungsbeispiels
der erfindungsgemäßen Einrichtung,
F i g. 4 das Funktionsschaltbild eines vierten Ausführungsbeispiels
der erfindungsgemäßen Einrichtung,
F i g. 5a, 5b das Zeitdiagramm der Spannungen Vi und
V2 am Ausgang eines Umschalters bzw. am Ausgang eines Gleichstromverstärkers.
Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Durchführung
des Verfahrens zur Messung der Kennwerte der Bauelemente eines komplexen Stromkreises ist mit
einem Umschalter 1 (Fig. 1) ausgestattet, der aus
elektronischen Schaltern 2,3 und 4 besteht deren jeder mit einem Transistor bestückt ist. Dabei gilt als erster
Eingang 5 des Umschalters 1 der Eingang des elektronischen Schalters 3, als zweiter Eingang 6 des
Umschalters 1 der Eingang des elektronischen Schalters 4 und als dritter Eingang 7 der Eingang des
elektronischen Schalters 2. Als Ausgang des Umschalters 1 gelten die untereinander verbundenen Ausgänge
der elektronischen Schalter 2, 3 und 4. Der erste Eingang 5 des Umschalters 1 ist an den Ausgang einer
Gleichspannungsquelle 8 angeschaltet, die nach einer für sich bekannten mit halbleiterbauelementen bestück
ten Schaltung ausgeführt ist während der zweite Eingang 6 geerdet ist
Die Einrichtung ist auch mit einem Steuerblock 9 ausgestattet der aus Triggern 10, 11, 12 und 12 und
einem Geber 14 eines geeichten Zeitintervalls besteht wobei als Geber 14 in diesem Ausführungsbeispiel ein
nach einer für sich bekannten Schaltung ausgeführter monostabiler Multivibrator verwendet wird. Dem
Einseingang des Triggers 11, dem Nulleingang des Triggers 12 und dem Eingang des Gebers 14 des
geeichten Zeitintervalls wird ein äußeres Signal von einer entsprechenden Quelle zugeführt (nicht gezeigt).
Der Ausgang des Gebers 14 des geeichten Zeitintervalls ist mit dem Einseingang des Triggers 10 und dem
Nulleingang des Triggers 11 verbunden. Die Ausgänge der Trigger 10, 11 und 12 sind entsprechend mit den
Steuereingängen der elektronischen Schalter 2,3 und 4 verbunden.
Der Ausgang des Umschalters 1 ist über einen komplexen Stromkreis, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Einrichtung aus der Parallelschaltung
eines Widerstands IS und einer Induktivitätsspule 16
703 607HIS
gebildet ist, sowohl mit einem Anschluß eines Normalbauelementes, das im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel der Einrichtung von einem Normalwiderstand 17 gebildet wird, als auch mit dem Eingang
eines Gleichstromverstärkers 18 verbunden. Der Ausgang des Verstärkers 18 ist mit dem freien Anschluß des
Normal Widerstandes 17, mit dem Eingang eines Spannungsmeßblocks 19, der als Digitalvoltmeter nach
einer für sich bekannten, mit Halbleiterbauelementen bestückten Schaltung ausgeführt ist, und mit dem
Eingang eines Vergleichsblockes 20 verbunden. Der Vergleichsblock 20 umfaßt Vergleichsschaltungen 21,
22, 23 und Spannungsteiler 24 und 25, deren jeder mit zwei Widerständen bestückt ist
Dem Gleichstromverstärker 18 und jeder der Vergleichsschaltungen 21, 22 und 23 liegt eine
integrierte Schaltung zugrunde.
Einer der Eingänge der Vergleichsschaltung 21 ist
geerdet, einer der Eingänge der Vergleichsschaltungen
22 und 23 ist entsprechend mit dem Ausgang der Spannungsteiler 24 und 25 verbunden, während die
anderen Eingänge der Vergleichsschaltungen 21,22 und
23 mit dem Ausgang des Gleichstromverstärkers 18 vereinigt und verbunden sind. Der Ausgang der
Vergleichsschaltung 21 ist mit dem Nulleingang des Triggers 10, mit dem Einseingang des Triggers 12 und
mit dem Eingang des Spannungsmeßblocks 19 verbunden. Der Ausgang der Vergleichsschaltung 22 ist mit
dem Einseingang des Triggers 13 und der Ausgang der Vergleichsschaltung 23 mit dem Nulleingang des
Triggers 13 verbunden.
Die Einrichtung ist auch mit einem Block 26 zum Messen von Zeitirttervallen ausgestattet, der aus einem
Impulsquarzgenerator 27 besteht, welcher nach einer für sich bekannten, mit Halbleiterbauelementen bestückten Schaltung ausgeführt ist, aus elektronischen
Schaltern 28 und 29, die den elektronischen Schaltern 2,
3 und 4 ähnlich sind, Dekadenziffernzählern 30 und 31, die nach einer für sich bekannten, aus Halbleitertriggern
aufgebauten Schaltung ausgeführt sind. Der Ausgang des Impulsquarzgenerators 27 ist mit den Eingängen der
elektronischen Schalter 28 und 29 verbunden, deren Steuereingänge entsprechend mit den Ausgängen der
Trigger 10 und 13 und deren Ausgänge mit den Eingängen der Ziffernzähler 30 und 31 verbunden sind
Der dritte Eingang 7 des Umschalters 1 ist mit Jen Eingängen der Spannungsteiler 24 und 25 und mit dem
Ausgang einer Gleichspannungsquelle 32 verbunden, die der Quelle 8 ahnlich ist, aber eine andere Polarität
aufweist So
Möglich ist auch eine andere, der oben beschriebenen
ähnliche Ausführungsform der Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Messung der Kennwerte
der Bauelemente eines komplexen Stromkreises.
Der Unterschied besteht hier darin, daß als komplexer Stromkreis eine Parallelschaltung eines
Widerstands 33 (Fig.2) mit einem Kondensator 34 dient, die ähnlich der in Fi g. 1 dargestellten Schaltung
des Widerstandes IS und der Induktivitätsspule 16 ist
Dabei wird hier als Normalbauelement ein Normalkondensator 35 (Fig.2) verwendet, der ähnlich wie der
Normalwiderstand 17 (F i g. 1) geschaltet ist
Möglich ist auch eine dritte, der oben beschriebenen
ihnliche Ausführungsform der Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Messung der Kennwerte
ier Bauelemente eines komplexen Stromkreises.
Der Unterschied besteht hier darin, daß als
komplexer Stromkreis die Reihenschaltung eines
Widerstands 36 (F i g. 3) und einer Induktivitätsspule 37 dient, die ähnlich wie der Normalwiderstand 17 (F i g. I)
geschaltet ist. Dabei wird als Normalbauelement eine Normalinduktivitätsspule 38 verwendet, die ähnlich wie
die Parallelschaltung des Widerstands 15 (Fig. 1) und der Induktivitätsspule 16 geschaltet ist
Möglich ist auch eine vierte, ebenfalls der oben beschriebenen ähnliche Ausführungsform der Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Messung der
Bauelemente der Kennwerte eines komplexen Stromkreises.
Der Unterschied besteht hier darin, daß als komplexer Stromkreis eine Reihenschaltung eines
Widerstandes 39 (Fig.4) und eines Kondensators 40 dient die ähnlich wie der Normalwiderstand 17 (F i g. 1)
geschähet ist Dabei wird als Normalbauelement ein Normalwiderstand 41 (Fig.4) verwendet der ähnlich
wie die Parallelschaltung des Widerstands 15 (Fig. 1) und der Induktivitätsspule 16 geschaltet ist
Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Messung der Kennwerte der
bauelemente eines komplexen Stromkreises arbeitet wie folgt:
Das von der (nicht gezeigten) Quelle ausgehende äußere Signal löst den Geber 14 (F i g. 1) des geeichten
Zeitintervalls des Steuerblocks 9 aus und vollführt die Umstellung der Trigger 11 und 12 in den Eins- bzw. in
den Nullzustand. Der Geber 14 des geeichten Zeitintervalle beginnt das Abzählen des geeichten
Zeitintervalls T0, wobei das vom Ausgang des sich im
Einszustand befindlichen Triggers 11 abzunehmende Potential den elektronischen Schalter 3 des Umschalters
1 öffnet und das vom Ausgang des Triggers 12 abzunehmende Potential den elektronischen Schalter 4
schließt Dies führt dazu, daß eine Gleichspannung - Eo vom Ausgang der Gleichspannungsquelle 8 unmittelbar
durch den offenen elektronischen Schalter 3 dem Eingang des komplexen Stromkreises zugeführt wird,
der von der Parallelschaltung des Widerstands 15 mit dem Widerstandswert R und der Induktivitätsspule 16
mit dem Induktivitätswert L gebildet wird.
Zum besseren Verständnis des Verfahrens zur Messung der Kennwerte der Bauelemente eines
komplexen Stromkreises sind in Fig.5a und 5b
Zeitdiagramme dargestellt wobei auf der Abszissenachse die Zeit und auf der Ordinatenachse die
Spannungen V, und V2 am Ausgang des Umschalters bzw. am Ausgang des Gleichstromverstärkers aufgetragen sind Die Spannung -E0 und das Zeitintervall T0
smd im Diagramm von F i g. 5a dargestellt
Durch den komplexen Stromkreis beginnt Strom zu tüeöen, der an den Eingang des Gleichstromverstärkers
18 gelangt, in dessen Stromkreis der parallelen gegenkopplung der Normalwiderstand 17 mit dem
Widerstandswert R0 geschaltet ist Vom Ausgang des
Weicnstromverstärkers 18 wird die Spannung V2
abgenommen (Fig.5b), die dem durch den komplexen
Stromkreis fließenden Strom proportional ist Deshalb
wird der Vergleich dieses Stromes mit zwei Bezugsströmen durch den Vergleich der Spannung V2 mit zwei
Bezugsspannungen ersetzt, welcher Vergleich mittels der Vergleichsschaltungen 22 und 23 des Vergleichsblocks 20 erfolgt An die anderen Eingänge der
schaltungen 22 and 23 werden die Bezugsspannungen Vj und Vi
angelegt die entsprechend von den Ausgängen der
Spannungsteiler 24 und 25 abgenommen werden, an deren Eingänge die Gleichspannung + E0 vom Ausgang
einer Gleichspannungsquelle 32 mit einer der Quelle 8 entgegengesetzten Polarität angelegt wird. Im Zeitpunkt,
zu dem die Bezugsspannung V3 gleich der S Spannung am Ausgang des Gleichstromverstärkers 18
ist, spricht die Vergleichsschaltung 22 an, das von ihrem Ausgang abgegebene Signal vollführt die Umstellung
des Triggers 13 in den Einszustand. Der elektronische Schalter 29 des Meßblocks 26 zum Messen der
Zeitintervalle wird geöffnet, und die vom Ausgang des Quarzgenerators 27 abgehenden Impulse beginnen an
den Eingang des Dekadenziffernzählers 31 zu gelangen, der das Zeitintervall fi (F i g. 5b) zwischen den Zeitpunkten
zu messen anfängt, zu welchen die Spannung am Ausgang des Gleichstromverstärkers 18 nacheinander
gleich den beiden Bezugsspannungen wird. Wenn die Bezugsspannung V* und die Spannung am Ausgang des
Gleichstromverstärkers 18 gleich sind, spricht die Vergleichsschaltung 23 an, wodurch das von ihrem
Ausgang abgehende Signal den Trigger 13 in den Nullzustand zurückbringt Der elektronische Schalter 29
wird geschlossen, und der Dekadenziffernzähler 31 beendet die Messung des Zeitintervalls fi.
Nach Beendigung des Abzählens des geeichten Zeitintervalls T0 (T0>L/R)tnlt am Ausgang des Gebers
14 des geeichten Zeitintervalls ein Signal auf, das den Trigger 10 in den Einszustand und den Trigger 11 in den
Nullzustand zurückbringt Der elektronische Schalter 3 wird geschlossen, während die elektronischen Schalter 2
und 28 geöffnet werden. Dabei beginnen die vom Quarzimpulsgenerator 27 ausgehenden Impulse, am
Eingang des Dekadenziffernzählers 30 einzutreffen, der das Zeitintervall h (F i g. 5, Diagramm b) zu messen
beginnt, während der Ausgang des Umschalters 1 über den geöffneten elektronischen Schalter 2 an seinen
dritten Eingang 7 angeschaltet wird. Dies führt dazu, daß auf den komplexen Stromkreis vom Ausgang der
Gleichspannungsquelle Λ2 die Spannung + E0 angelegt
wird (F i g. 5a), die in bezug auf die früher angelegte Spannung (F i g. 5b) eine entgegegengesetzte Polarität
aufweist Die Spannung V2 (F i g. 5b) am Ausgang des
Gleichstromverstärkers 18 beginnt sich zu verringern. Sobald diese Spannung Null nahekommt und dementsprechend
auch der durch den komplexen Stromkreis fließende Strom gleich Null ist spricht die einen
geerdeten Eingang aufweisende Vergleichsschaltung 21 an, wodurch das von ihrem Ausgang abgehende Signal
den Trigger 10 in den Nullzustand und den Trigger 11 in
den Einszustand zurückbringt
Die elektronischen Schalter 2 und 28 werden geschlossen und der elektronische Schalter 4 geöffnet
Dabei beendet der Dekadenziffemimpulszähler 30 das
Messen des Zeitintervalls f2 (Fig.5b), die an den
komplexen Stromkreis angelegte Gleichspannung wird abgeschaltet und der Ausgang des Umschalters 1 an
seinen zweiten geerdeten Eingang 6 angeschaltet Außerdem vollführt der Spannungsmeßblock 19 auf ein
vom Eingang der Vergleichsschaltung 21 eintreffendes Signal die Messung der vom Ausgang des Gleichstrom-Verstärkers
18 abgenommenen Spannung V2 bzw. V, die dem Strom proportional ist, der durch den komplexen
Stromkreis nach dessen Anschaltung an den geerdeten zweiten Eingang 6 des Umschalters 1 fließt
Auf Grund der erhaltenen, gemessenen Zeitintervalle
ti und h und der Spannung V können eindeutig die
Größe der Induktivität 11 der Induktivitätsspule 16 des
komplexen Stromkreises, die Größe seiner Zeitkonstante und die Größe des Wirkleitwerts Y-= MR de;
Widerstandes 15 dieses Stromkreises wie folgt ermitteil werden:
Lr
= En-
Der Betrieb der zweiten Ausführungsform der Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur
Messung der Kennwerte der Bauelemente eines komplexen Stromkreises ist dem oben beschriebenen
ähnlich.
Der Unterschied besteht nur darin, daß durch die Schaltung des Kondensators 35 in den Stromkreis der
parallelen Gegenkopplung des Gleichstromverstärkers 18 (F i g. 2) die Ausgangsspannung dieses Verstärkers
proportional dem Integral des Stromes ist, der durch den komplexen Stromkreis fließt
Auf Grund der erhaltenen, gemessenen Zeitintervalle t\ und f2 und der Spannung V können eindeutig der
Widerstandswert R des zum komplexen Stromkreis gehörenden Widerstandes 33, die Zeitkonsitante des
Stromkreises und die Kapazität C des zu diesem Stromkreis gehörenden Kondensators 34 wie folgt
ermittelt werden:
Ί ~
'2 = T0-C- R;
Der Betrieb der dritten Ausführungsform der Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur
Messung der Kennwerte der Bauelemente eines komplexen Stromkreises ist dem oben beschriebenen
ähnlich.
Der Unterschied besteht nur darin, daß durch die Verwendung der Induktivitätsspule (F i g. 3) als Normalbauelement
und durch die Schaltung der in Reihe mit dem Widerstand 36 geschalteten Induktivitätsspule 37
des komplexen Stromkreises in den Stromkreis der parallelen Gegenkopplung des Gleichstromverstärkers
18 der komplexe Stromkreis mit einem linear veränderlichen Strom gespeist wird und die Ausgangsspannung
des Gleichstromverstärkers 18 gleich der Spannung wird, die vom komplexen Stromkreis
abgenommen wird.
Auf Grund der erhaltenen, gemessenen Zeitintervalle fi und ti und der Spannung V können eindeutig die
Größe des Wirkleitwerts
Y =
des Widerstandes 36 des komplexen Stromkreises, die
Größe seiner Zeitkonstante und die Größe der
Induktivität L der Induktivitätsspule 37 diese, Strom- f—2"^«?*^ "^ " *
kreises wie folgt ermittelt werden: folgt ermittelt werden.
E0R
I2- J0 — -=r ,
R0-C;
= T0-RC;
Der Betrieb der vierten Ausführungsform der Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur
Messung der Kennwerte der Bauelemente eines komplexen Stromkreises ist dem oben beschriebenen
ähnlich.
Der Unterschied besteht nur darin, daß durch die Verwendung des Widerstandes 41 (F i g. 4) als Normalbauelement
und durch die Schaltung des mit dem Widerstand 39 in Reihe geschalteten Kondensators 40
des komplexen Stromkreises in den Stromkreis der parallelen Gegenkopplung des Gleichstromveirstärkers
18 der komplexe Stromkreis mit Gleichstrom gespeist wird und die Ausgangsspannung des Gleichstromverstärkers
18 gleich der Spannung wird, die vom komplexen Stromkreis abgenommen wird.
Auf Grund der erhaltenen, gemessenen Zeitintervalle t\ und h und der Spannung V können eindeutig die
Größe der Kapazität C des Kondensators 40 des komplexen Stromkreises, die Größe seiner Zeitkonstante
und die Größe des Widerstandswertes R des zu Das erfindungsgemäße Verfahren zur Messung der
Kennwerte der Bauelemente eines komplexen Stromkreises und die dazu bestimmte Einrichtung weisen eine
hohe Arbeitsgeschwindigkeit, ein weites Anwendungsgebiet und eine hohe Meßgenauigkeit auf.
Beim Messen der Kennwerte gesonderter ÄCZ^Bauelemente
ermöglichen das erfindungsgemäße Verfahren und die dazu bestimmte Einrichtung eine Steigerung der
Meßgenauigkeit durch Beseitigung der infolge einer Umsetzung bedingten Fehler, die durch Verluste in den
Kondensatoren und Induktivitätsspulen verursacht
werden. .
Das Verfahren und die dazu bestimmte Einrichtung ermöglichen eine Verringerung der Verlustleistung im
Meßkreis, wodurch die Kennwerte der filmartigen KC-Bauelemente gemessen werden und sich Ziffernäquivalente der ÄCL-Mikrogeber-Signale ergeben
können.
Die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Messung der Kennwerte eines komplexen Stromkreises
zeichnet sich durch einfachen Aufbau und geringe Außenabmessungen aus.
Hierzu 5 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Verfahren zum Messen von Parametern der Bauelemente eines komplexen Stromkreises, nämlieh
einer Parallelschaltung aus einerseits einem ohmschen Widerstand und andererseits einer Induktivitätsspule
bzw. einem Kondensator, also einerseits des Widerstandswerts R des Widerstands und
andererseits der Induktivität L der Induktivitätsspu-Ie bzw. der Kapazität Cdes Kondensators, wobei ein
elektrischer Meßkreis einschließlich des komplexen Stromkreises und eines Normalbauelements, nämlich
eines Normalwiderstands mit einem Normalwiderstandswert R0 bzw. eines Normaikondensators
mit einer Normalkapazität Ci, während bestimmter Zeiten mit Gleichspannung unmittelbar am Eingang
des komplexen Stromkreises versorgt wird, wobei der am Ausgang des elektrischen Meßkreises
abgegriffene Strom bzw. das Integral dieses Stroms in zwei Zeitintervalle t\, fe umgewandelt wird, indem
unter Verwendung eines geeichten Zeitintervalls T0 die Zeit zwischen dem Erreichen vorbestimmter
Werte durch den Strom vom Meßkreis bzw. das Stromintegral ermittelt wird, und wobei das
Abschalten der angelegten Gleichspannung in Abhängigkeit vom Wert des Stroms vom Meßkreis
bzw. des Stromintegrals erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom (~ V2) vom
Meßkreis einschließlich des komplexen Stromkrei- »es (15, 16 bzw. 33, 3*) und des letzterem
nachgeschalteten Normalbauelements (17 bzw. 35) bzw. das Integral dieses Stroms mit zwei Bezugsströmen
~ V2, ~ V4 verglichen wird, deren kleinerer
größer als die Gleichstromkomponente des Stroms (~ V2) vom Meßkreis bzw. des Integrals dieses
Stroms ist, daß das erste Zeitintervall fi zwischen
den Zeitpunkten gemessen wird, zu denen der Strom ( ~ ^J) gleich den beiden Bezugsströmen ~ V3, ~ V4
ist, daß bei Ablauf des geeichten Zeitintervalls T0,
das die Größe der Zeitkonstante des komplexen Stromkreises übersteigt und ab dem Zeitpunkt des
Anlegens der Gleichspannung - E0 an den komplexen
Stromkreis abgezählt wird, die Polarität der angelegten Gleichspannung - JSo geändert wird,
< laß vom Zeitpunkt der Polaritäts-Änderung das zwtte Zeitintervall f2 bis zu einem Zeitpunkt gemessen
wird, zu dem Strom (~ V2) vom Meßkreis bzw. das Stromintegral gleich Null wird, daß zu diesem
Zeitpunkt die angelegte, polaritätsgeänderte Gleichspannung + £b abgeschaltet und daß der dann vom
Meßkreis fließende Strom - V gemessen wird; worauf die gesuchten Parameter ermittelt werden
aus:
R =
_ E0 R0
L = f,
55
60
C =
,ν
E0
RC= T0-I2,
(Fig. 1 bzw. 2; 5a, b).
(Fig. 1 bzw. 2; 5a, b).
2. Verfahren zum Messen von Parametern der Bauelemente eines komplexen Stromkreises, nämlich
aus einerseits einem ohmschen Widerstand und andererseits einer Induktivitätsspule bzw. einem
Kondensator, also einerseits des Widerstandswerts R des Widerstands und andererseits der Induktivität
L der Induktivitätsspule bzw. der Kapazität C des Kondensators, wobei der elektrische Meßkreis
einschließlich des komplexen Stromkreises und eines Normalbauelements, nämlich eines Normalwiderstands
mit einem Normalwiderstandswert Ro bzw. eines Normalkondensators mit einer Normalkapazität
Co, während bestimmter Zeiten mit einem elektrischen Signal versorgt wird, wobei die am
Ausgang des elektrischen Meßkreises abgegriffene Spannung in zwei Zeitintervalle t\, h umgewandelt
wird, indem unter Verwendung eines geeichten Zeitintervalls 7Ό die Zeit zwischen dem Erreichen
vorbestimmter Werte durch die Spannung vom Meßkreis ermittelt wird, und wobei das am Meßkreis
angelegte Signal in Abhängigkeit vom Wert der Spannung vom Meßkreis gesteuert wird, dadurch
gekennzeichnet, daß der komplexe Stromkreis eine Reihenschaltung aus einerseits einem ohmschen
Widerstand (36 bzw. 39) und andererseits einer Induktivitätsspule (37) bzw. einem Kondensator (40)
ist, daß das angelegte Signal ein linear veränderbarer Strom bzw. ein Gleichstrom ~£b ist, daß die
Spannung vom Meßkreis einschließlich des komplexen Stromkreises und des letzterem vorgeschalteten
Normalbauelements (38 bzw. 41) mit zwei Bezugsspannungen V2, V4 verglichen wird, deren kleinere
größer als die Gleichspannungskomponente der Spannung (V2) vom Meßkreis ist, daß das erste
Zeitintervall fi zwischen den Zeitpunkten gemessen wird, zu denen die Spannung (V2) vom Meßkreis
gleich den beiden Bezugsspanuungen V2, V4 ist, daß
bei Ablauf des geeichten Zeitintervalls T0, das die
Größe der Zeitkonstante des komplexen Stromkreises übersteigt und ab dem Zeitpunkt der Einspeisung
des linear veränderbaren Stroms bzw. des Gleichstroms abgezählt wird, die Richtung der Änderung
des zugeführten linear veränderbaren Stroms bzw. die Richtung des Gleichstroms ~ Eo geändert wird,
daß vom Zeitpunkt der Richtungsänderung das zweite Zeitintervall h bis zu einem Zeitpunkt
gemessen wird, zu dem die Spannung (V2) vom
Meßkreis gleich Null wird, daß zu diesem Zeitpunkt die Änderung des eingespeisten linear veränderbaren
Stroms unterbrochen bzw. der Gleichstrom ~ fi abgeschaltet wird und daß die dann vom Meßkreii
abgenommene Spannung V gemessen wird; woraul die gesuchten Parameter ermittelt werden aus:
— '0
LJlL
E0
R ~
R =
RC = T0-I2,
(Fi g. 3 bzw. 4; 5)
(Fi g. 3 bzw. 4; 5)
3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem Umschalter, von dem
ein erster Eingang an den Ausgang einer ersten Gleichspannungsquelle, ein zweiter £:igang an Erde
und ein dritter Eingang an eine zweite Gleichspannungsquelle anderer Polarität angeschlossen ist und
der auf ein von dem Steuerblock ankommendes Signal, das zeitlich mit einem äußeren Meßauslösesignal
zusammenfällt, an seinen Ausgang seinen ersten Eingang anschließt, wobei der Ausgang des
Umschalters über einen Meßkreis einschließlich eines komplexen Stromkreises aus der Parallelschaltung
einerseits eines Widerstands und andererseits einer Induktivitätsspule bzw. eines Kondensators
und einschließlich eines nachgeschalteten Gleichstromverstärkers mit Gegenkopplung, von dem ein
Anschluß mit einem Normalbauelement, nämlich einem Normalwiderstand bzw. einem Normalkondensator,
verbunden ist, mit einem Spannungsmeßblock und mit einem Vergleichsblock elektrisch
gekoppelt ist, dessen Ausgang an den Eingang des Steuerblocks angeschlossen ist, der seinerseits mit
einem Block zum Messen von Zeltintervallen verbunden ist, und wobei zu den Zeitpunkten, zu
denen die Ausgangsspannung des Gleichstromverstärkers nacheinander gleich bestimmten Werten
einschließlich Null wird, der Vergleichsblock drei verschiedene Signale an den Spannungsmeßblock
und zum Messen der Zeitintervalle ft, t2 an den
Steuerblock abgibt, der unter Verwendung eines geeicnten Zeitintervalls den Block zum Messen der
Zeitintervalle und auch den Zustand des Umschalters steuert, der im Verlauf der Messung die
Verbindung der ersten und zweiten Gleichspannungsquelle mit dem Meßkreis steuert, dadurch
gekennzeichnet, daß die Gegenkopplung des Gleich-Stromverstärkers (18) durch das Normalbauelement,
nämlich den Normalwiderstand (17) bzw. den Normalkondensator (35), gebildet ist, daß der
Vergleichsblock (20) die drei Signale erzeugt, wenn die Ausgangsspannung (Vj) des Gleichstromverstärkers
(18) gleich zwei von Null verschiedenen Bezugsspannungen (V3, Vi) und Null wird, daß über
diese drei Signale der Steuerblock (9) den Block (26) zum Messen der Zeitintervalle derart steuert, daß
vom ersten zu messenden Zeitintervall (t\) der Anfang zeitlich mit dem ersten vom Vergleichsblock
(20) ausgehenden Signal und das Ende mit dem zweiten Signal vom Vergleichsblock zusammenfällt,
daß vom zweiten zu messenden Zeitintervall (t2) der
Anfang zeitlich mit dem Ende des geeichten Zeitintervalls f7o), das vom Zeitpunkt des Eintreffens
des äußeren Meßauslösesignals abgezählt wird, und das Ende mit dem vom Vergleichsblock (20)
eintreffenden dritten Signal zusammenfällt, und daß der Steuerblock (9) den Zustand des Umschalters (1)
derart steuert, daß nach Ablauf des geeichten Zeitintervalls (T0) der Ausgang des Umschalters (1)
mit dessen dritten Eingang (7) an die Gleichspannungsquelle (32) anderer Polarität ( + Eo) angeschlossen
ist, wobei im Zeitpunkt, zu dem das dritte Signal vom Vergleichsblock (20) eintrifft, der Ausgang des
Umschalters (1) an dessen geerdeten zweiten Eingang (6) angeschaltet wird und der Spannungsmeßblock
(19) die Spannung (V2) am Ausgang des Gleichstromverstärkers (8) zu messen beginnt
(Fig. 1 bzw. 2; 5).
4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, mit einem Umschalter, von dem
ein erster Eingang an den Ausgang einer ersten Gleichspannungsquelle, ein zweiter Eingang an Erde
und ein dritter Eingang an eine zweite Gleichspannungsquelie anderer Polarität angeschlossen ist und
der auf ein von einem Steuerblock ankommendes Signal, das zeitlich mit einem äußeren Meßauslösesignal
zusammenfällt, an seinen Ausgang seinen ersten Eingang anschließt, wobei der Ausgang des
Umschalters über einen Meßkreis einschließlich eines Normalbauelements, nämlich einer Normalinduktivitätsspule
bzw. eines Normalwiderstands, und einschließlich eines nachgeschalteten Gleichstromverstärkers
mit Gegenkopplung, von dem ein Anschluß an einen komplexen Stromkreis aus einerseits einem Widerstand und andererseits eine
Induktivitätsspule bzw. einem Kondensator verbunden ist, mit einem Spannungsmeßblock und mit
einem Vergleichsblock elektrisch gekoppelt ist, dessen Ausgang an den Eingang des Steuerblocks
angeschlossen ist, der seinerseits mit einem Block zum Messen von Zeitintervallen verbunden ist, und
wobei zu den Zeitpunkten, zu denen die Ausgangsspannung des Gleichstromverstärkers nacheinander
gleich bestimmten Werten einschließlich Null wird, der Vergleichsblock drei verschiedene Signale an
den Spannungsmeßblock und zum Messen der Zeitintervalle ti, t2 an den Steuerblock abgibt, der
unter Verwendung eines geeichten Zeitintervalls den Block zum Messen der Zeitintervalle und auch
den Zustand des Umschalters steuert, der im Verlauf der Messung die Verbindung der ersten und der
zweiten Gleichspannungsquelle mit dem Meßkreis steuert, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenkopplung
des Gleichstromverstärkers (18) durch den komplexen Stromkreis selbst gebildet ist, nämlich
eine Reihenschaltung aus einerseits einem Widerstand (36; 39) und andererseits einer Induktivitätsspule
(37) bzw. einem Kondensator (40), daß der Vergleichsblock (20) die drei Signale erzeugt, wenn
die Ausgangsspannung (V2) des Gleichstrom Verstärkers
(18) gleich zwei von Null verschiedenen Bezugsspannungen (Vy, V«) und Null wird, daß über
diese drei Signale der Steuerblock (9) den Block (26) zum Messen der Zeitintervalle derart steuert, daß
vom ersten zu messenden Zeitintervall (u) der Anfang zeitlich mit dem ersten vom Vergleichsblock
(20) ausgehenden Signal und das Ende mit dem zweiten Signal vom Vergleichsblock zusammenfällt,
daß vom zweiten zu messenden Zeitintervall (t7) der
Anfang zeitlich mit dem Ende des geeichten Zeitintervalls (T0), das vom Zeitpunkt des Eintreffens
des äußeren Meßauslösesignals abgezählt wird, und das Ende mit dem vom Vergleichsblock (20)
eintreffenden dritten Signal zusammenfällt, und daß der Steuerblock {9) den Zustand des Umschalters (1)
derart steuert, daß nach Ablauf des geeichten Zeitintervalls (T») der Ausgang des Umschalters (1)
mit dessen dritten Eingang (7) an die Gleichspannungsquelle (32) anderer Polarität angeschlossen ist,
wobei im Zeitpunkt, zu dem das dritte Signal vom Vergleichsblock (20) eintrifft, der Ausgang des
Umschalters (1) an dessen geerdeten zweiten Eingang (6) angeschaltet wird und der Spannungsmeßblock
(19) die Spannung (V2) am Ausgang des Gleichstromverstärkers (8) zu messen beginnt
(F ig. 3 bzw. 4; 5).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19732343550 DE2343550C3 (de) | 1973-08-29 | Verfahren und Einrichtung zur Messung von Parametern der Bauelemente eines komplexen Stromkreises |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19732343550 DE2343550C3 (de) | 1973-08-29 | Verfahren und Einrichtung zur Messung von Parametern der Bauelemente eines komplexen Stromkreises |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2343550A1 DE2343550A1 (de) | 1975-03-13 |
DE2343550B2 DE2343550B2 (de) | 1976-07-01 |
DE2343550C3 true DE2343550C3 (de) | 1977-02-17 |
Family
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