DE3334240A1

DE3334240A1 - Verfahren und schaltungsanordnung zur messung eines ohmschen widerstandes

Info

Publication number: DE3334240A1
Application number: DE19833334240
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dipl.-Ing. 8501 Winkelhaid Schneider; Robert Dipl.-Ing. 8501 Obermichelbach Wenzel
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1983-09-22
Filing date: 1983-09-22
Publication date: 1985-04-04

Description

Verfahren und Schaltungsanordnung zur Messung eines
ohmschen Widerstandes Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung eines ohmschen Widerstandes über eine zweiadrige Leitung, an deren Eingang über einen Übertrager eine Wechselspannung oder ein Wechselstrom eingespeist wird.
Oft ist es nötig, die Konfiguration an übertragungstechnischen Schnittstellen zu kennen, ob z. B.
eine Bus-Konfiguration oder eine Punkt-zu-Punkt-Konfiguration vorliegt. Um feststellen zu können, um welche Art der Konfiguration es sich handelt, kann es vorgesehen werden, die Art der Konfiguration durch einen Widerstand zu kennzeichnen, dessen Größe über eine zweiadrige Leitung gemessen wird.
Bei einer Punkt-zu-Punkt-Konfiguration kann dieser Widerstand z. B. 50 K# betragen, während er bei einer Bus-Konfiguration einen Wert von z. B. 100 K# aufweisen kann. Durch Messen des Widerstandes über die zweiadrige Leitung kann deshalb festgestellt werden, um welche Konfiguration es sich handelt. Dabei soll die zweiadrige Leitung zusammen mit dem zu messenden ohmschen Widerstand durch einen Übertrager galvanisch vom restlichen Teil der Messanordnung getrennt sein. Am Eingang des Übertragers wird eine Wechselspannung oder ein Wechselstrom eingespeist.
Die Länge der Leitung kann beispielsweise bis zu 10m betragen. Weil über die Leitung auch Stromspeisung möglich sein soll, wird außerdem gefordert, daß der Wert des die Konfiguration kennzeichnenden Widerstandes wesentlich größer ist als der Wellenwiderstand der Leitung.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, einen ohmschen Widerstand über eine zweiadrige Leitung zu messen, an deren Eingang über einen Übertrager eine Wechselspannung oder ein Wechselstrom eingespeist wird, ohne daß die Induktivität des Übertragers und die Leitungsparameter die Messung beeinflussen.
Eine erste Lösung der Aufgabe besteht darin, daß die Frequenz der eingespeisten Wechselspannung oder des eingespeisten Wechselstromes so gewählt ist, daß die ihr entsprechende Wellenlänge wesentlich größer ist als die Länge der Leitung, daß der aus dem Übertrager, aus der Betriebskapazität der Leitung und aus einem zum Eingang des Übertragers parallel geschalteten steuerbaren Kondensator gebildete Parallelschwingkreis durch Verändern der Kapazität des Kondensators auf Resonanz gebracht wird und daß der Strom oder die Spannung am Eingang des Übertragers einer Messeinrichtung zugeführt wird.
Eine zweite Lösung der Aufgabe ist darin zu sehen, daß die Frequenz der eingespeisten Wechselspannung oder des eingespeisten Wechselstromes so gewählt ist, daß die ihr entsprechende Wellenlänge wesentlich größer ist als die Länge der Leitung, daß der aus dem Übertrager und aus der Betriebskapazität der Leitung gebildete Parallelschwingkreis durch Verändern der Frequenz auf Resonanz gebracht wird und daß der Strom oder die Spannung am Eingang des Übertragers einer Messeinrichtung zugeführt wird.
In den Unteransprüchen sind Schaltungsanordnungen zur Durchführung der beiden erfindungsgemäßen Verfahren angegeben.
Es zeigen die Fig. 1 und die Fig. 2 zwei Ausführungsbeispiele von Schaltungsanordnungen zur Durchführung der beiden Verfahren.
Bevor die Schaltungsanordnungen der Figuren erläutert werden, soll auf das erfindungsgemäße Verfahren gemäß Anspruch 1 und gemäß Anspruch 2 näher eingegangen werden.
Dadurch daß die Wellenlänge, die der Frequenz der einspeisten Wechselspannung bzw. des eingespeisten Wechselstromes entspricht, wesentlich größer ist als die Länge der Leitung, braucht bei der Messung des ohmschen Widerstandes nur die Betriebskapazität der Leitung berücksichtigt werden. Die Hauptinduktivität des Übertragers, die Betriebskapazität der Leitung und der zum Eingang des Übertragers parallel geschaltete Kondensator bilden beim Verfahren nach Anspruch 1 einen Parallelschwingkreis, der durch Verändern der Kapazität des Kondensators auf Resonanz gebracht wird. Beim Verfahren nach Anspruch 2 wird der Parallelschwingkreis aus der Betriebskapazität der Leitung und der Hauptinduktivität des Übertragers durch Verändern der Frequenz auf Resonanz gebracht.
Bei genügend hoher Güte der beiden Parallelschwingkreise ist der am Eingang des Übertragers im Resonanzfall gemessene Widerstand gerade der mit dem Übersetzungsverhältnis des Übertragers transformierte Wert des zu messenden Widerstandes am Ende der Leitung.
Die Spannung am Eingang des Übertragers ist deshalb bei Stromspeisung ein Maß für die Größe des zu messenden Widerstandes.
Die Figuren 1 und 2 zeigen Schaltungsanordnungen, bei denen die Resonanz automatisch herbeigeführt wird.
In der Fig. 1 sind die Ausgänge eines Frequenzgenerators F1 mit den Eingängen einer Wechselstromquelle W verbunden, deren Ausgänge mit einem parallel zum Eingang des Übertragers Ü liegenden steuerbaren Kondensator C verbunden sind. Die Ausgänge des Übertragers Ü sind über die zweiadrige Leitung L mit dem zu messenden ohmschen Widerstand R verbunden. Ein Ausgang des Frequenzgenerators F1 und ein Ausgang der Wechselstromquelle W sind mit den Eingängen eines Phasenvergleichers P verbunden, dessen Ausgang an den Steuereingang des steuerbaren Kondensators C angeschlossen ist.
Außerdem sind die Ausgänge der Wechselstromquelle W mit den Eingängen eines Gleichrichters G verbunden, dessen Ausgänge zu einem Analog-Digital-Wandler A führen. Die Ausgänge des Analog-Digital-Wandlers A sind mit einer digitalen Messeinrichtung M verbunden.
Im Phasenvergleicher P wird die Phase der Spannung am Ausgang des Frequenzgenerators F1 mit der Phase der Spannung am Eingang des Übertragers Ü verglichen. Der Phasenvergleicher P ändert so lange die Kapazität des steuerbaren Kondensators C bis der Phasenunterschied der beiden Signale null wird, denn dann liegt Resonanz vor. Im Resonanzfall ist die Spannung am Eingang des Übertragers Ü proportional zum Wert des Widerstandes R. Sie wird gleichgerichtet und über einen Analog-Digital-Wandler A einer digitalen Messeinrichtung M zugeführt, an der der Wert des Widerstandes R ausgewertet werden kann.
In der Fig. 2 sind die Ausgänge eines steuerbaren Frequenzgenerators SF mit den Eingängen einer Wechselstromquelle W verbunden, deren Ausgänge mit den Eingängen des Übertragers Ü verbunden sind. Parallel zu den Eingängen des Übertragers Ü liegt ein Kondensator C1. Die Ausgänge des Übertragers Ü sind über die zweiadrige Leitung L mit dem zu messenden Widerstand R verbunden. Ein Ausgang des steuerbaren Frequenzgenerators SF und ein Ausgang der Wechselstromquelle W sind mit den Eingängen eines Phasenvergleichers P verbunden, dessen Ausgang mit dem Steuereingang des steuerbaren Frequenzgenerators SF verbunden ist. Die Ausgänge der Wechselstromquelle W sind an die Eingänge eines Gleichrichters G angeschlossen, dessen Ausgänge über einen Analog-Digital-Wandler A mit einer digitalen Messeinrichtung M verbunden sind.
Auch bei dieser Schaltungsanordnung wird im Phasenvergleicher P die Phase der Spannung am Ausgang des steuerbaren Frequenzgenerators SF mit der Phase der Spannung am Eingang des Übertragers Ü verglichen. Der Phasenvergleicher P ändert so lange die Frequenz des steuerbaren Frequenzgenerators SF bis der Phasenunterschied der beiden Signale null wird. Es liegt dann ebenso wie beim ersten Ausführungsbeispiel Resonanz vor. Deshalb ist die Spannung am Eingang des Übertragers Ü, die wie beim ersten Ausführungsbeispiel einer digitalen Messeinrichtung M zugeführt wird, proportional zum Wert des Widerstandes R.
Der Kondensator C1 an den Eingängen des Übertragers Ü dient der Begrenzung des Variationsbereiches der Schwingkreiskapazität.
Zum Aufbau der Schaltung zur Regelung der Phase kann eine integrierte PLL-Schaltung verwendet werden.
- Leerseite -

Claims

Patentansprüche X Verfahren zur Messung eines ohmschen Widerstandes (R) über eine zweiadrige Leitung (L), an deren Eingang über einen Übertrager (Ü) eine Wechselspannung oder ein Wechselstrom eingespeist wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der eingespeisten Wechselspannung oder des eingespeisten Wechselstromes so gewählt ist, daß die ihr entsprechende Wellenlänge wesentlich größer ist als die Länge der Leitung (L), daß der aus dem Übertrager (Ü), der Betriebskapazität der Leitung (L) und einem zum Eingang des Übertragers (Ü) parallel geschalteten Kondensator (C) gebildete Parallelschwingkreis durch Verändern der Kapazität des Kondensators (C) auf Resonanz gebracht wird und daß der Strom oder die Spannung am Eingang des Übertragers (Ü) einer Messeinrichtung (M) zugeführt wird.
2. Verfahren zur Messung eines ohmschen Widerstandes (R) über eine zweiadrige Leitung (L), an deren Eingang über einen Übertrager (Ü) eine Wechselspannung oder ein Wechselstrom eingespeist wird, -dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der eingespeisten Wechselspannung oder des eingespeisten Wechselstromes so gewählt ist, daß die ihr entsprechende Wellenlänge wesentlich größer ist als die Länge der Leitung (L), daß der aus dem Übertrager (Ü) und der Betriebskapazität der Leitung (L) gebildete Parallelschwingkreis durch Verändern der Frequenz auf Resonanz gebracht wird und daß der Strom oder die Spannung am Eingang des Übertragers (Ü) einer Messeinrichtung (M) zugeführt wird.
3. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge eines Frequenzgenerators (F1) mit den Eingängen einer Wechselstromquelle (W) verbunden sind, deren Ausgänge mit dem parallel zum Eingang des Übertragers (Ü) liegenden steuerbaren Kondensator (C) verbunden sind, und daß ein Ausgang des Frequenzgenerators (F1) und ein Ausgang der Wechselstromquelle (W) mit den Eingängen eines Phasenvergleichers (P) verbunden sind, dessen Ausgang mit dem Steuereingang des steuerbaren Kondensators (C) verbunden ist.
4. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge eines steuerbaren Frequenzgenerators (SF) mit den Eingängen einer Wechselstromquelle (W) verbunden sind, deren Ausgänge mit den Eingängen des Übertragers (Ü) verbunden sind, und daß ein Ausgang des steuerbaren Frequenzgenerators (SF) und ein Ausgang der Wechselstromquelle (W) mit den Eingängen eines Phasenvergleichers (P) verbunden sind, dessen Ausgang mit dem Steuereingang des steuerbaren Frequenzgenerators (SF) verbunden ist.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kondensator (C1) parallel zu den Eingängen des Übertragers (Ü) liegt.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, 4 oder 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge der Wechselstromquelle (W) mit den Eingängen eines Gleichrichters (G) verbunden sind, dessen Ausgänge mit einer Messeinrichtung M) verbunden sind.
7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Gleichrichter (G) und der Messeinrichtung (M) ein Analog-Digital-Wandler (A) liegt.