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Schaltungsanordnung zum Bestimmen des Gleichstromwiderstandes
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von Mikrofonen der Fernsprechtechnik von Mikrofonen der Fernsprechtechnik
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Bestimmen des Gleichstrom-Widerstandes
von Mikrofonen der Fernsprechtechnik durch Messen des Mikrofonstroms und der Mikrofonspannung
bei Beschallung des Mikrofons mit einer vorgegebenen Wobbelfrequenz in einem Messgerät,
das zur Mikrofonspeisung einen Fernsprecher verwendet. Aus dem Mikrofonstrom oder
der Mikrofonspannung oder aus dem Quotienten dieser beiden Werte wird bisher auch
bei Verwendung neuzeitlicher Geräte der Widerstandswert errechnet. Der Nachteil
dieser Messmethodenist, dass zwei Werte abgelesen werden müssen, wobei sich die
unvermeidbaren Ablesefehler vervielfachen. Ausserdem können beim Umrechnen Fehler
entstehen. Schliesslich sind statistische Kontrollen des Ohmwertes mit diesen Methoden
nur schwer durchführbar.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Schaltungsanordnung für ein
Messgerät anzugeben, mit dessen Hilfe der Gleichstrom-Widerstand von Mikrofonen
in Serienmessungen festgestellt werden kann.Dabei sollen Ablese- und Umrechnungsfehler
so gering wie möglich gehalten werden. Der gemessene Wert soll maschinell für andere,
beispielsweise statistische Zwecke, möglichst unkompliziert verwertbar sein.
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Erreicht wird das gemäss der Erfindung dadurch, dass der Mikrofonstrom
und die Mikrofonspannung gleichzeitig mit Hilfe je eines Operationsverstärkers gemessen
werden, dass die als Spannung gemessenen Werte über einen festgelegten Zeitraum
mit je einem Integrator integriert werden, und dass aus den so gewonnenen Grössen
in einem Dividierer der Quotient gebildet wird, der von einem entsprechend geeichten
Digitalvoltmeter angezeigt und/oder ausgegeben wird.
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Durch das gleichzeitige Messen von Mikrofonstrom und -spannung stehen
beide Werte zur weiteren Verarbeitung gleichzeitig zur Verfügung. Leitet man sie
einem Dividierer zu, so kann der Quotient unmittelbar gebildet werden, ohne dass
ein Ablesen von Zwischenwerten erforderlich wäre. Dadurch entfallen auch die dabei
möglichen Ablesefehler. Der gewünschte Wert, nämlich der Widerstandswert des Mikrofons,
kann dann direkt abgelesen werden, er steht aber auch in einer beliebigen Form,
beispielsweise auch digital, zur weiteren Verarbeitung zur Verfügung.
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Bevor die gemessenen Werte dem Dividierer zugeführt werden, werden
sie noch integriert. Das hat den Vorteil, dass die gemessenen Werte praktisch nicht
mehr schwanken, so dass eine bessere Vergleichbarkeit der Messergebnisse gegeben
ist.
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Um ein möglichst genaues Ergebnis zu erzielen, kann der Messbereich
gemäss einer Weiterbildung der Erfindung umschaltbar gemacht werden, so dass die
verwendeten Geräte nur in ihrem optimalen Bereich arbeiten. Ausserdem ist es möglich,
nicht nur den Widerstandswert auszugeben, sondern auch den Wert des Mikrofonstroms
oder der Mikrofonspannung, die ja auch gemessen werden.
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Die Schaltungsanordnung gemäss der Erfindung sieht ausserdem vor,
die Kondensatoren der beiden Integrationsglieder zunächst mit einer verringerten
Zeitkonstante, und erst, wenn sich die
Messung ihrem Endwert nähert,
mit der erforderlichen, vorgegebenen Zeitkonstante zu laden. Das hat den Vorteil,
dass die Taktgeschwindigkeit bei der Messung erhöntwerden kann.
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Die Erfindung wird anhand zweier Figuren näher beschrieben.
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Während anhand von Fig. 1 das Prinzip der Messeinrichtung erläutert
wird, zeigt Fig. 2 eine Schaltungseinzelheit, nämlich einen der beiden Operationsverstärker,
mit dem die Messung vorgenommen wird, und den Integrator.
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Gemäss Fig. 1 erfolgt die Speisung des Mikrofons M aus einer Batterie
B, die über zwei regelbare Vorschaltwiderstände Rv, eine Drossel D und einen Fernsprecher
F die Speisespannung an das Mikrofon M liefert. Am Mikrofon M bildet sich dabei
eine Spannung Um aus, die einen Strom IM durch die Mikrofonkapsel treibt.
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Der Mikrofonstrom Im verursacht in einem Widerstand Rs einen Spannungsabfall,
der von einem Operationsverstärker T4 gemessen wird. Die Mikrofonspannung Um wird
von einem Operationsverstärker T1 gegen Masse gemessen.
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An die beiden Operationsverstärker T1 und T4 schliessen sich je ein
Integrator an, die aus dem Kondensator C3 und dem Widerstand R6 bzw. dem Kondensator
C7 und dem Widerstand R16 bestehen. Am Ausgang der Integratoren liegen dann die
Spannungen Uz bzw. Ux vor, die den Eingängen Z und X eines Dividierers D zugeleitet
werden. In diesem Dividierer D wird die Spannung Uz durch die Spannung Ux dividiert
und das Ergebnis als Spannung Ua über einen Widerstand R11 an einen Messwiderstand
R3 angelegt.
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Der Spannungsabfall an diesem Widerstand R3 gelangt zu einem Digitalvoltmeter
V, das in Ohmwerten geeicht ist, so dass an ihm der gemessene und errechnete Wert
gleich in Widerstandseinheiten angezeigt wird. Ausserdem enthält das Digitalvoltmeter
V noch einen Ausgang w, über den der Messwert zu einer zentralen Auswertung weitergeleitet
wird.
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Auf dem Markt werden verschiedene Typen von Mikrofonen angeboten.
Da diese Mikrofone unterschiedliche Gleichstrom-Widerstände aufweisen, ist es zweckmässig,
das Messgerät umschaltbar auszugestalten, damit es in seinem jeweils optimalen Bereich
arbeitet. Zu diesem Zweck ist ein Schalter S mit den Armen S1, S2 und S3 vorgesehen,
der eine entsprechende Umschaltung der Messwerte vornimmt. In diesem Beispiel sind
drei Stellungen dieses Schalters S angedeutet, von denen die Stellung a und die
Stellung b zur Messung in zwei Widerstandsbereichen dient. In der Stellung c kann
der Mikrofonstrom gemessen werden. Zu diesem Zwecke ist der Eingang X des Dividierers
D über einen Widerstand R25 und den Schalterarm S1 mit dem Messwiderstand R3 verbunden.
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Da ein Mikrofon, insbesondere ein Kohlemikrofon, seinen Widerstand
laufend ändert, wenn ein Schall auf dieses einwirkt, werden solche Messungen mit
einem Messgerät vorgenommen, in dem das Mikrofon mit einer gewobbelten Tonfrequenz
beaufschlagt wird. Für eine Messung des Gleichstrom-Widerstandes des Mikrofons wird
deshalb die der Mikrofongleichspannung Um überlagerte Wechselspannung in der Eingangsstufe,
zu der der Operationsverstärker T1 gehört, herausgesiebt. Nur der verstärkte Gleichspannungsanteil
wird dann dem Integrator zugeleitet. Diese Siebung wird mit den in Fig. 2 dargestellten
Bauelementen vorgenommen. Dazu gehören u.a. die Widerstände R1 und R2, der Kondensator
C1 und die Zenerdiode D1. Ausserdem erfolgt noch eine Glättung bei der Integration
mit Hilfe des Widerstandes R6 und des Kondensators C3, wie schon beschrieben.
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Die Einschwing- und Messzeit eines Mikrofons hängt von den Daten des
Kondensators C3 und des Widerstandes R6 ab. Sie darf nicht zu kurz gewählt werden,
weil sonst die Messergebnisse zu stark schwanken. Andererseits ist es wünschenswert,
zur Beschleunigung der Durchlaufzeit sie möglichst klein zu dimensionieren. In Fig.
2 ist gezeigt, wie die Schaltung ausgelegt werden kann, um trotzdem ein optimales
Ergebnis zu erreichen.
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Der Kondensator C3 wird normalerweise über den Widerstand R6 geladen,
was die benötigte Zeitkonstante ergibt. In vorliegender Schaltungsanordnung jedoch
sind noch die Dioden D2 und D3 vorgesehen, die unter gewissen Bedingungen einen
Parallelwiderstand zum Widerstand R6 darstellen. Beim Einschwingvorgang wird zuerst
der Kondensator C3 mit verkleinerter Zeitkonstante auf ca. 60 bis 80 % der Mikrofongleichspannung
über diese Dioden geladen. Erst wenn die Differenz zwischen der am Kondensator C3
anliegenden Spannung Uz und der Mikrofonspannung Um die Durchlasspannung der Dioden
D2 und D3 unterschreitet, wird der Kondensator C3 mit der normalen Zeitkonstante
auf 100 , seiner Ladung gebracht.
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Wie schon angedeutet, ist der Widerstand R16, über den der Kondensator
C7 im anderen Integrator aufgeladen wird, ebenfalls durch derartige Dioden überbrückt,
so dass auch hier die Ladung des Kondensators in zwei zeitlichen Stufen erfolgt,
und zwar so, dass die Spannungen Uz und Ux gleichzeitig am Dividierer D anliegen.
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In der vorhergehenden Beschreibung ist erwähnt, dass der bis dahin
vorliegende analoge Messwert erst in Digitalvoltmeter V digitalisiert wird. Es ist
jedoch auch möglich, diese Digitalisierung im Eingang des Dividierers D vor der
Division durchzuführen. Die Ausgabe des Messwertes könnte dann unmittelbar hinter
dem Dividierer erfolgen. Dementsprechend wäre auch eine Umschaltung der Messbereiche
in einer früheren Stufe vorzunehmen.
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3 Patentansprüche 2 Figuren