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Scheinwiderstandsmesser Die Erfindung bezieht sich auf einen Scheinwiderstandsmesser,
der als einziges Meßinstrument einen vorzugsweise in Scheinwiderstands-Ohm geeichten
Strommesser enthält und mit einer aus einer Batterie gespeisten Wechselspannungsquelle
ausgestattet ist, an die der zu messende Scheinwiderstand in Reihe mit dem Strommesser
angeschlossen ist.
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Mit den üblichen Scheinwiderstandsmessern arbeitet man im allgemeinen
in der Weise, daß man den Widerstand, dessen Impedanzbetrag gemessen werden soll,
an eine Wechsel spannung bekannter Frequenz legt und den durch den Widerstand fließenden
Strom sowie die Spannung an den Klemmen des Widerstandes mißt.
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Der gesuchte Impedanzbetrag ist der Quotient aus der Spannung an den
Klemmen des Widerstandes durch den durch diesen Widerstand fließenden Strom. Die
Ermittlung des Scheinwiderstandswertes bedingt also eine Messung von Strom und Spannung
und die Durchführung einer Rechnung, wenn man nicht zur Messung ein teures Quotientenmeßgerät
verwendet.
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Wird die Spannung an den Klemmen des zu messenden Widerstandes konstant
gehalten, so kann man auf die Messung der Spannung verzichten und einen Strommesser,
der den durch den Widerstand fließenden Strom anzeigt, unmittelbar in Ohm eichen.
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Die auf diese Weise gemessenen Impedauzwerte sind selbstverständlich
abhängig von der Frequenz der Meßspannung bzw. des Meßstromes.
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Wenn für die Durchführung der Messung eine Wechselspannungsquelle
mit einer der Äfeßkreis-Leistungsaufnahme gegenüber großen Leistung zur Verfügung
steht, so bleiht die Spannung an den Klemmen dieser Spannungsquelle praktisch unabhängig
von der Phasenlage und Größe der Belastung durch die Meßströme; sie kann dann für
Betriebsmessungen, bei denen es nicht auf hohe Genauigkeit der Messung ankommt,
als konstant angesehen werden.
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Bei tragbaren Geräten jedoch, die unabhängig von einem Netzanschluß
an beliebiger Stelle verwendet werden sollen und deren Speisung durch eine Batterie
erfolgt, die ihrerseits einen Wechselspannungserzeuger, z. B. einen Röhren-Wechselrichter
oder -Oszillator, speist, spielt der innere Widerstand der Wechselspannungsquelle
eine erhebliche Rolle.
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Um den unerwünschten Einfluß des inneren Widerstandes der Wechselspannungsquelle
auszuschalten, hat man in diesen Fällen besondere, vorzugsweise selbsttätig arbeitende
Regeleinrichtungen vorgesehen, die die Spannung an den Meßklemmen des Gerätes wenigstens
ungefähr konstant haltern. Derartige Regeleinrichtungen lassen sich bekanntlich
mit Hilfe von gittergesteuerten Elektronenröhren erzielen. Sie sind aber empfindlich,
in ihren Abmessungen verhältnismäßig umfangreich und überdes kostspielig.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfach ausgeführtes
leichtes Scheinwiderstandsmeßgerät zum Messen von Impedanzen zu schaffen, das den
bekannten Gleichstrom-Widerstandsmeßgeräten ähnlich ist und eine schnelle Messung
des Betrages des Scheinwiderstandes beliebiger Schaltungselemente mit für Betriebszwecke
ausreichender Genauigkeit gestattet.
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Das Gerät soll nur einen Strommesser enthalten, der unmittelbar in
Ohm geeicht ist, einen sehr kleinen Strombedarf haben und durch eine Batterie gespeist
werden.
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Die vorliegende Erfindung geht von der Überlegung aus, daß ein Transistor-Oszillator,
der von einer Batterie gespeist wird, eine Wechselspannungsquelle mit sehr niedrigem
Innenwiderstand darstellt. Bei seiner Verwendung in einem Scheinwiderstandsmesser
werden die auf unterschiedliche Phasenlage der Impedanzwerte znrückzuführenden Spannungsänderungen
am Meßobjekt klein bleiben. Außerdem hat ein Transistor-Oszillator einen guten Umformungswirkungsgrad.
Die Batterie wird daher nur mit geringen Strömen belastet und kann klein gehalten
werden.
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Die Verwendung von Transistor-Oszillatoren in batteriegespeisten
Widerstandsmeßgeräten ist an sich nicht mehr neu. So hat man z. B. Transistor-Oszillatoren
bereits dazu verwendet, um eine verhältnismäßig niedrige Batteriespannung in eine
Meßgleichspannung von mehreren hundert Volt umzuformen. Die von dem Transistor-Oszillator
erzeugte Wechselstromuiederspannung wird in einem Transformator herauftransformiert
und anschließend gleichgerichtet. Mit einem solchen bekannten Widerstandsmeßgerät
lassen sich aber nur ohmsche Widerstände messen. Der Transistor-Oszillator dient
bei einem solchen Gerät lediglich als »Zerhacker«, dessen Frequenz - meßtechnisch
gesehen - keine Rolle spielt.
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Anderseits sind Scheinwiderstandsmesser bekanntgeworden, bei denen
ein netzgespeister Röhrenoszillator eine Wechselspannung bestimmter und konstanter
Frequenz
erzeugt, an die das Meßobjekt in Reihe mit einem Strommesser angeschlossen wird.
Um die Meßspannung konstant zu halten, ist die Röhre des Röhrenoszillators als Regelröhre
ausgebildet. Die Wechselspannung wird trausformatorisch aus dem Schwingkreis des
Oszillators entnommen. Der Oszillator wird jedoch - um eine Änderungen der Spannung
und der Frequenz bedingende Rückwirkung des Meßobjektes auf den Schwingkreis auszuschließen
-mit einer hohen ohmschen Grundlast belastet, der gegenüber die Belastung durch
das Meßobjekt vernachlässigbar gering ist. Auf diese Weise soll erreicht werden,
daß die Oszillatorfrequenz bzw. die Meßfrequenz und die Meßspannung unabhängig von
der Phasenlage des Meßstromes konstant bleiben. Ein derartiges Gerät mit einem Röhrenoszillator
hat infolgedessen einen relativ hohen Stromverbrauch, so daß es große Batterien
benötigen würde.
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Diese Nachteile werden dadurch vermieden, daß als Wechselspannungsquelle
ein bei Widerstandsmessern an sich bekannter Transistor-Oszillator mit niedrigem
Transistorinnenwiderstaud dient und daß die dem zu messenden Scheinwiderstand und
dem in Reihe mit ihm geschalteten Strommesser zugeführte Meßspannung unter Rückwiflung
des Meßobjekts auf den Oszillatorschwingkreis in bei Röhrenoszillatoren bekannter
Weise von dem Schwingkreis des Transistor-Oszillators abgegriffen ist.
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Während man bei den bisher bekannten Scheinwiderstandsmeßgeräten
mit Röhrenoszillatoren stets bemüht war, die Rückwirkung des Meßobjekts auf den
Schveringkreis des Oszillators auszuschließen, um eine Änderung der Meßfrequenz
zu vermeiden, wird gemäß der Erfindung bewußt dieser Schwingkreis mit dem zu messenden
Scheinwiderstand belastet und so eine Rückwirkung des Meßobjektes auf den Schwingkreis
begünstigt.
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Die durch das Anschalten eines Blindwiderstandes - oder eines Widerstandes
mit hoher Blindstromkomponente - an den Schwingkreis bedingte Verstimmung desselben
ist im allgemeinen gering. Sie bringt jedoch überraschenderweise eine die Genauig-]eit
der Blindwiderstandsmessung erhöhende Kompensation der durch den Innenwiderstand
des Oszillators bedingten Spannungsänderungen mit sich.
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Auf eine dauernde Vorbelastung des Oszillators, die den Zweck hat,
die Rückwirkung des Meßobjekts auf die Oszillatorfrequenz klein zu halten, wird
vollständig verzichtet. Durch den Fortfall einer solchen Grundbelastung wird der
Stromverbrauch des Gerätes gering.
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Es hat sich gezeigt, daß man die Kopplung des Meßkreises mit dem
Schwingkreis des Oszillators sehr eng machen kann. So kann z. B. die Schwingspule
eine Wicklung eines Transformators bilden, der den Meßkreis des Gerätes speist.
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Die Schwingspule läßt sich auch gemäß der Erfindung als Spartransformator
mit Abgriffen für eine Meßbereichumschaltung ausbilden, wobei das Meßinstrument
zweckmäßigerweise über einen zweiten gleichartigen Spartransformator in den Meßkreis
eingeschaltet wird.
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Bei Verwendung zweier solcher Spartrausformatoren kann man durch
eine Kunstschaltung doppelt so viele Meßbereiche erzielen, wie Transformatoranzapfungen
an der Schwingspule vorgesehen sind.
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Die Anzapfungen werden zweckmäßigerweise derart gewählt, daß das
Meßinstrument zwei Skalenteilungen erhält, die im Verhältnis 3 : 10 zueinander stehen.
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Das Gerät, das vor allem zum schnellen Ausmessen von Schaltungselementen
oder Schaltungselementkombinationen in Fernmeldeanl agen Verwendung finden soll,
kann auch zum Messen von Verbindungswegen in Wähler- und Verstärkerämtern verwendet
werden, an denen Gleichspannungen liegen, wenn man den Kondensator des Schwingkreises
des Transistor-Oszillators in zwei einzelne Kondensatoren aufteilt, zwischen denen
der Meßkreis angeschlossen ist. Man kann aber auch in dem vorzugsweise als Serienresonanzkreis
ausgebildeten Meßkreis einen Kondensator vorsehen, der diesen Meßkreis gegen Gleichstrom
sperrt.
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Zur genauen Einstellung der jeweils benötigten Meßspannung erweist
es sich als vorteilhaft, einen Eichwiderstand in das Instrument einzubauen, der
durch einen Umschalter abwechselnd mit dem zu messenden Scheinwiderstand in den
Meßkreis einschaltbar ist, und in den Emitterkreis des Transistor-Oszillators einen
Regelwiderstand einzuschalten, der ein Einregeln der von dem Transistor-Oszillator
gelieferten Wechselspannung auf einen beim Einschalten des Eichwiderstandes an dem
Meßinstrument abzulesenden Eichwert gestattet. In Reihe zu diesem Regeiwiderstand
im Emitterkreis soll ein fester Begrenzungswiderstand vorgesehen sein, der ein Übersteuern
des Oszillators verhindert.
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Um die Widerstände im Schwingkreis und in dem Meßkreis möglichst
klein zu halten, werden die Schwingspulen und Transformatoren des Gerätes mit verlustarmen
Ferrithernen ausgeführt.
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Als Meßinstrument wird ein Gleichstrominstrument verwendet, das über
Gleichrichter in den Meßstromkreis eingeschaltet ist. in der Zeichnung ist zunächst
das Prinzip der Scheinwiderstandsmessung und anschließend in drei unterschiedlichen
Schaltbildern die praktische Anwendung der Erfindung dargestellt; es zeigt Fig.
1 die grundsätzliche Schaltung für die Messung eines Scheinwiderstandes, die keine
Ausführung gemäß der Erfindung darstellt, sondern lediglich zur Erläuterung des
der Erfindung zugrunde liegenden Prinzips dient, Fig. 2 eine graphische Darstellung
der Spannungen in dem Meßstromkreis gemäß Fig. 1, Fig. 3 ein Schaltbild eines einfachen
Scheinwiderstandsmeßgerätes gemäß der Erfindung, Fig. 4 eine abweichende Schaltung
eines einfachen Scheinwiderstandsmeßgerätes, Fig. 5 das Schaltbild eines Scheinwiderstandsmeßgerätes,
dessen Meßbereich von Bruchteilen eines Ohms bis 300 Kiioohm stufenweise umschaltbar
ist.
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In dem Prinzipschaltbild einer bekannten Meßschaltung gemäß Fig.
1 treibt die von der Wechselstromquelle 7 erzeugte elektromotorische Kraft, die
durch das mit 8 bezeichnete Wechselstromzeichen versinnbildlicht ist, einen Wechselstrom
J durch die innere Impedanz 9 der Wechselstromquelle7, durch den zu messenden Widerstand
10 und den Strommesser 11. Bei gleichbleibender elektromotorischer Kraft der Wechselstromquelle
7 ist die Stärke des in dem Stromkreis fließenden Stromes nicht allein von dem Betrag
des Widerstandes 10, sondern auch von der inneren Impedanz der Wechselstromquelle
und der Impedanz des Strommessers abhängig.
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Der Strommesser 11 kann meist mit einem sehr niedrigen inneren Widerstand
gebaut werden, so daß seine Impedanz vernachlässigt werden kann.
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Die innere Impedanz 9 der Wechselstromquelle 7 spielt eine wesentliche
Rolle, wenn sowohl kapazitive
als auch induktive Widerstände mit
der gleichen Einstellung des Gerätes gemessen werden sollen. Das in der Fig. 2 dargestellte
Spannungsvektorhild soll dies deutlich machen.
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Der Strom J, der durch den Meßstromkreis gemäß Fig. 1 fließt, erzeugt
in der Impedanz 9 der Wechselstromquelle 7 einen Spannungsabfall 12, der - wenn
die innere Impedanz 9 der Wechselstromquelle 7 stark induktiv ist - dem Strom J
voreilt. Die gesamte elektromotorische Kraft der Wechselstromquelle 7 mag einen
gleichbleibenden Wert haben, das Ende des diese elektromotorische Kraft darstellenden
Vektors wird also stets auf dem Kreise 13 liegen. Ist die Impedanz 10, die in den
Meßkreis eingeschaltet wird, ebenfalls stark induktiv, so wird an ihren Klemmen
die Spannung 14 vorhanden sein, die als Vektor etwa in der Verlängerung des Spannungsvektors
12 liegt. Ist anderseits die Impedanz 10 rein kapazitiv, so wird an ihren Klemmen
eine Spannung 15 vorhanden sein, die dem Strom J um 900 nacheilt.
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Die Darstellung der Fig. 2 zeigt, daß bei gleichem Strom J und gleicher
elektromotorischer Kraft der Wechselstromquelle 7 im Falle des induktiven Widerstandes
nur eine kleine Spannung 14 an den Klemmen dieses Widerstandes vorhanden ist, während
bei einem kapazitiven Widerstand eine große Spannung 15 an den Klemmen des Widerstandes
liegt. In beiden Fällen zeigt das Strommeßgerät 11 den gleichen Ausschlag.
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Es zeigt also den gleichen Widerstandswert an, während die tatsächlichen
Scheinwiderstände der Meßobjekte, die durch den Quotienten von Spannung und Strom
gegeben sind, sich tatsächlich stark voneinander unterscheiden.
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Diese Anzeigefehler können dadurch gering gehalten werden, daß man
den Spannungsabfall 12 in der Wechsel stromquelle 7 durch entsprechende Auslegung
dieser Wechselstromquelle und ohne Verwendung zusätzlicher Regeleinrichtungen so
klein macht, daß seine Größe gegenüber den Spannungsabfällen 14, 15 an den zu messenden
Widerständen vernachlässigbar ist.
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Eine Wechselstromquelle mit vergleichsweise sehr kleinem innerem
Widerstand ist ein Transistor-Oszillator.
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Die in der Fig. 3 dargestellte Schaltung eines einfachen 5 cheinwiderstandsineßgerätes
zeigt einen normalen Spitzentransistor 16, dessen Basis 17 mit einem Schwi.ngkreis
verbunden ist, der aus der Induktivität 18 und den beiden parallel zu der Induktivität
18 geschalteten Kondensatoren 19 und 20 besteht. Im Kreis des Emitters 21 liegt
ein Regelwiderstand 22 und ein fester Strombegrenzungswiderstand 23. Eine Batterie
24, deren Pluspol in dem Punkt 25 mit dem aus der Induktivität 18 und den Kondensatoren
19 und 20 bestehenden Schwingkreis und dem freien Ende des Regelwiderstandes 22
verbunden ist, liefert die negative Arbeitsspannung für den Kollektor 26.
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Der Schwingkreis wird mit dem Meßstromkreis in der Weise belastet,
daß das Meßobjekt auf den Schwingkreis zurückwirkt und eine geringe Änderung der
Meßfrequenz bewirken kann.
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Zwischen den beiden Kondensatoren 19 und 20 des Schwingkreises zweigt
die Meßkreisleitung 27 ab, die sich in zwei Zweige 28 und 29 teilt. Der Anschluß
der Meßkreisleitung 27 zwischen den beiden in Reihe miteinander geschalteten Kondensatoren
sperrt den Stromkreis, in dem die zu messenden Widerstände liegen, für Gleichstrom,
so daß auch unter Gleichstromspannung stehende Widerstände gemessen werden können.
In dem Zweig 28 liegt der zu messendeWider-
stand 30 in Reihe mit einem durch den
Druckknopf 31 zu betätigenden einpoligen Schalter 32. In dem Stromzweig 29 liegt
ein als Kapazität dargestellter fester Eichwiderstand 33 in Reihe mit einem ebenfalls
von dem Druckknopf 31 abhängigen Einschalter 34. Die beiden Schalter 32 und 34 sind
mit dem Druckknopf 31 in der Weise verbunden, daß beim Niederdrücken des Druckknopfes
31 gegen die Wirkung einer nicht dargestellten Feder der Schalter 34 geschlossen
und der Schalter32 geöffnet wird, während beim Loslassen dieses Druckknopfes der
Schalter 34 geöffnet und der Schalter 32 geschlossen wird. Die beiden Leitungszweige
28 und 29 vereinigen sich hinter den Schaltern 32 und 34 wieder zur Leitung 35,
in die v.ier Gleichrichter 36 in Graetzschaltung eingeschaltet sind, die den in
der Leitung 35 fließenden Wechselstrom in Gleichstrom umformen und dem an die Gleichrichter
36 angeschlossenen Strommesser 37 zuführen. Parallel zu dem Strommesser 37 liegt
ein Einphasengleichrichter 38, dessen Zweck später erläutert wird.
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Wie aus der Zeichnung hervorgeht, ist der Transistor 16 (mit dem
Schwingkreis 18, 19, 20 in seinem Basisstromkreis und den Widerständen 22 und 23
im Emitterstromkreis) in Seibsterregungsschaltung geschaltet, so daß beim Einschalten
der Batterie 24 mittels des Schalters 39 der Schwingkreis 18, 19, 20 mit der ihm
eigenen Frequenz erregt wird.
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Die Höhe des in dem Schwingkreis fließenden Stromes bzw. die Höhe
der an der Leitung 27 auftretenden Spannung kann durch entsprechende Einstellung
des Regelwiderstandes 22 eingestellt werden.
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Bei der Bedienung des Gerätes drückt man zunächst den Druckknopf
31, wodurch der feste Eichwiderstand (Kondensator 33) in den Meßstromkreis gelegt
wird.
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Durch Einstellen des Widerstandes 22 wird nun der durch den Kondensator
33 fließende Strom derart geregelt, daß der Strommesser 37 bis zu einer bestimmten
Eichmarke ausschlägt. Läßt man nun den Druckknopf 31 los, so wird der Kondensator
33 aus dem Meßstromkreis ausgeschaltet und an seiner Stelle der zu messende Widerstand
30 in den Meßstromkreis eingeschaltet. Der sich dann ergebende Ausschlag des mit
einer Ohmskala versehenen Strommessers 37 zeigt nun unmittelbar die Größe des Scheinwiderstandes
des zu messenden Widerstandes 30 an.
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Die Ohmskala des Gleichstrommessers 37, der einen kleinen Innenwiderstand
hat, müßte an sich hyperbolisch geteilt sein. Um eine das Ablesen erleichternde
gleichmäßigere Instrumentteilung zu erreichen, ist parallel zu den Klemmen des Strommessers
37 der Einweggleichrichter 38 geschaltet.
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Wie bereits oben erwähnt, ist der Widerstand im Emitter-Basiskreis
der Transistor-Schwingschaltung klein. Wenn man den Schwingkreis 18, 19, 20 selbst
verlustarm ausführt, als Gleichrichter 36 vorzugsweise Germaniumflächendioden verwendet,
die bekanntlich in der Durchlaßrichtung einen sehr kleinen Widerstand haben, und
auch den Widerstand des Strommessers 37 so klein wie möglich wählt, spielt die Phasenlage
dieser »inneren« Widerstände für die Messung keine wesentliche Rolle, so daß die
absolute Größe der Spannung an den Klemmen des zu messenden Widerstandes 30 nur
in geringem Maße davon abhängt, ob dieser Widerstand 30 ein induktiver, ein ohmscher
oder kapazitiver Widerstand ist.
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Durch die Rückwirkung des Meßobjektes auf den Schwingkreis tritt nämlich
eine gewisse Verstimmung des Schwingkreises auf, die zu einer kleinen Änderung der
Meßfrequenz führt. Diese Frequenzänderung wirkt nun, wie sich gezeigt hat, derart,
daß sie die
Größe des Meßstromes im umgekehrten Sinne beeinflußt
wie die vorher erwähnte Spannungsänderung.
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Die in der Fig. 4 dargestellte Schaltung eines abweichend ausgeführten
Meßgerätes arbeitet nach dem gleichen Grundprinzip wie die des Gerätes nach Fig.
3, aber mit einem Flächentransistor 40 und dem aus der Induktivität 41 und der Kapazität
42 bestehenden Schwingkreis, der in Reihe mit dem Regeiwiderstand 43 und dem festen
Einstellwiderstand 44 sowie der Batterie 45 in den Stromkreis des Kollektors 46
geschaltet ist. Die Widerstände 43 und 44 sowie die Batterie 45 sind dabei durch
den Kondensator 47 überbrückt. In der Verbindung zwischen der Basis 48 und dem Pluspol
der Batterie 45 liegt eine Erregerwicklung 49, die zusammen mit der Induktivität
41 des Schw-ingkreises und einer die Nutzspannung abnehmenden Spule 50 auf einen
gemeinsamen verlustarmen Eisenkern gewickelt ist. Im Emitterkreis liegt noch der
Widerstand 51, der zur Einstellung einer geeigneten Emittervorspannung dient.
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Die Schaltung der weiteren Teile des Meßstromkreises, der über den
Kondensator 52 an die Spule 50 angekoppelt ist, um den Meßstrom1çreis für Gleichstrom
zu sperren, unterscheidet sich nicht von der Schaltung des Meßkreises in Fig. 3.
Es ist lediglich an Stelle des Kondensators 33, der den festen Widerstand darstellte,
hier eine Impedanz 53 mit vorwiegend ohmschem Widerstand als Eichwiderstand eingebaut,
die unter Berücksichtigung der Vektorlage des inneren Widerstandes des Oszillators
so gewählt ist, daß der negative Anzeigefehler bei rein kapazitiven und der positive
Fehler bei stark induktiven Widerständen jeweils etwa gleich groß sind.
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Ein Gerät nach der Schaltung gemäß Fig. 4 arbeitet, wie leicht einzusehen
ist, in der gleichen Weise wie ein Gerät mit der Schaltung gemäß Fig. 3, so daß
sich eine eingehende Beschreibung erübrigt.
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In der Fig. 5 ist eine Schaltung eines sowohl für Montage- als auch
für Laboratoriumszweclse geeigneten Scheinwiderstandsmeßgerätes dargestellt, das
in seinem spannungserzeugenden Teil ähnlich aufgebaut ist wie das Gerät nach Fig.
3. Der Unterschied besteht jedoch darin, daß die in Fig. 3 mit 18 bezeichnete Induktivität
des Schwingungskreises durch eine als Anzapfungstransformator auf einen Eisenkern
gewickelte Spule 54 gebildet ist, deren Anzapfungen zu den Kontakten 56 eines AleBbereichumschalters
55 führen. Die mit den Anzapfungen der Induktivität 54 verbundenen Kontakte 56 liegen
auf der einen Seite eines Hälbkreises. Ihnen gegenüber liegen weitere Kontakte 57,
die mit Anzapfungen eines Spartransformators 58 verbunden sind. An diesen Spartransformator
ist der das Meßgerät 37 enthaltende Meßgerätstromkreis angeschlossen. In dem Stromkreis
des Meßgerätes 37 liegt ein weiterer, mit dem Meßbereichschalter 55 gekoppelter
Umschalter 59, der je nach der Lage seines Umschalthebels einen der Abgleichwiderstände
60 in den Stromkreis des Meßgerätes 37 einschaltet.
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Weitere Abweichungen gegenüber der Ausführung gemäß Fig. 3 sind durch
den zwischen Emitter 21 und Kollektor 26 geschalteten Elektrolytkondensator 61 gegeben,
sowie dadurch, daß in Reihe mit der Batterie eine Schutzdiode 62 geschaltet ist,
die den Zweck hat, den empfindlichen Transistorteil des Gerätes gegen die Auswirkungen
eines versehentlichen Einsetzens der Batterie 24 mit falscher Polarität zu schützen.
Der Einstellwiderstand 22 liegt bei dieser Schaltung unmittelbar in Reihe mit der
Batterie 24 und dem Ausschalter 39, während in dem EmitterlSreis 21 nur ein fest
einstellbarer Widerstand 63 liegt. Die beiden
Kondensatoren 19 und 20 (Fig. 3) sind
zu einem einzigen Kondensator 64 zusammengefaßt. Der parallel zum Spartransformator
58 gelegte Kondensator 65 ist mit der Induktivität des Spartransformators auf Resonanz
für die Meßfrequenz abgestimmt. Dadurch läßt sich die Windungszahl des Spartransformators
verringern, so daß der Spartransformator sehr klein gebaut werden kann. Es ist nur
noch ein Gleichrichter 36 vorhanden, der den das Meßinstrument 37 durch fließenden
Strom einpolig gleichrichtet. Ein parallel zu dem Instrument 37 angeschlossener
Kondensator 66 dämpft die dadurch bedingten Pulsationen des durch das Instrument
fließenden Stromes.
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Die übrigen, nicht besonders erwähnten Teile sind mit den gleichen
Bezugszeichen versehen wie die entsprechenden Teile in der Fig. 3.
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Das Gerät, dessen Schaltbild in Fig. 5 dargestellt ist, arbeitet
in folgender Weise: Es wird zunächst der Meßbereichschalter 55 in die mit E bezeichnete
Stellung gebracht, in der der über den Vergleichswiderstand 33 geschlossene Meßkreis
geeicht werden soll.
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Dann schließt man den Schalter 39, wobei der Transistor-Oszillator
in Schwingung gerät und an der Induktionsspule 54 eine Wechselspannung erzeugt.
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Durch Betätigen des links unten dargestellten Regelwiderstandes 22
wird nun der Zeiger des Stromuießgerätes 37 auf einen Skalenpunkt eingestellt, der
als Eichpunkt markiert ist. Zum Einschalten des zu messenden Widerstandes 30 (dessen
Anschlußklemmen unterhalb des Meßbereichumschalters 55 dargestellt sind) in den
Meßstromkreis bewegt man nun den Meßbereichumschalter im Sinne des Uhrzeigers, wobei
der Meßbereich stufenweise von 1 auf 3, dann auf 10 und auf 30 Ohm usw. bis zu dem
höchsten Wert von 300 Kiloohm gesteigert wird. Bei einer bestimmten Stellung wird
sich dann ein gut ablesbaren Ausschlag des Instrumentes 37 ergeben, der unter Berücksichtigung
des durch die Stellung des Meßbereichumschalters gegebenen Umrechnungsfaktors die
gesuchte Impedanz des Meßobjektes 30 ergibt.
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Wie diese kurze Beschreibung zeigt, ist die Bedienung des Gerätes
außerordentlich einfach. Sie kann von gänzlich ungeübten Technikern durchgeführt
werden.
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Weiterhin ist auf die folgenden Eigenheiten des neuen Scheinwiderstandsmessers
hinzuweisen: Der Schwingkreis 54, 64 des Transistor-Oszillators liegt in dem nur
geringen Widerstand aufweisenden Emitter-Basis-Kreis des Transistors. Der Elektrolytkondensator
61 ergibt eine sehr verlustarme und starke Kopplung dieses Kreises mit der Stromquelle
(Batterie 24). Der Schwingkreis selbst besteht aus einer verlustarmen Kapazität
64 und aus einer verlustarm ausgeführten Spule 54 mit Ferritliern, deren Widerstand
verhältnismäßig gering ist. Der Spartransformator 58 ist ebenfalls verlustarm ausgeführt.
Das gleiche gilt für das Meßgerät 37.
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Insbesondere der geringe Innenwiderstand des mit dem Schwingkreis
54, 64 gekoppelten Transistors 16 gestattet es, den inneren Spannungsabfall des
gesamten Gerätes auf einen Wert herunterzudrücken, der eine Anzeigegenauigkeit von
2 bis 3 ovo gewährleistet, ganz unabhängig davon, ob es sich um einen kapazitiven
oder induktiven Widerstand handelt, der geme!-;en werden soll. Die Schaltung der
Meßbereiche erfolgt - wie aus der Fig. 5 ohne weiteres zu erkennen ist -durch abwechselnd
absatzweises Schalten an den An zapfungen der Induktionsspule 54 und des Spartransformators
58. Dabei lassen sich nur jeweils ganze Windungen der Spulen ab- oder zuschalten,
so daß die Spannungs-Übersetzungsverhältnisse nicht immer genau
dem
gewünschten Skalenfaktor 10 oder 3 entsprechen. Infolgedessen sind für die einzelnen
Meßbereiche noch die kleinen Korrekturwiderstände 60 vorgesehen, die durch den mit
dem Meßbereich-Wählschalter 55 unmittelbar mechanisch gekuppelten Umschalter 58
abwechselnd in den Stromkreis des Meßinstrumentes 37 gelegt werden. Mit diesen Widerständen
60 können auch die von dem tibersetzungsverhältnis und der Lage der jeweiligen Anzapfungen
der Spule 54 und des Spartransformators 58 abhäw gigen Unterschiede in der Streuung
ausgeglichen werden.
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Ein wesentlicher Vorteil des Gerätes liegt darin, daß die zur Messung
verwendeten Stromstärken außerordentlich gering sind, so daß auch die Eisenkernspulen
(Induktionsspule 54 und Spartransformator 58) durch den schwachen durch sie hindurchfließenden
Strom nur wenig verstimmt werden. Die Einstellung des Schwingkreises kann also fest
erfolgen. Eine Nachregelung ist nicht erforderlich. Zur Messung verwendet man eine
feste Bezugsfrequenz, z. B. 800 Hz oder besser noch 1600 Hz. Es ist jedoch leicht
einzusehen, daß auch eine Umschaltung der Frequenz ohne größere Schwierigkeit möglich
ist, wenn man z. B. in Reihe oder parallel zu der Kapazität des Schwingkreises eine
weitere Kapazität schaltet.
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Die inneren Widerstände im Stromkreis des Meßgerätes 37 lassen sich
dadurch klein halten. daß man den Gleichrichter 36 und gegebenenfalls auch den Gleichrichter
38 als Germaniumflächendioden ausführt, die einen besonders niedrigen Durchlaßwiderstand
haben. Als Batterie für das in seiner Schaltung in Fig. 5 dargestellte Gerät wird
eine normale Batterie für Schwerhörigengeräte mit etwa 22 V Spannung verwendet.
die in Anbetracht des sehr geringen Gesamtstroml>edarfs des Gerätes eine sehr
lange Lebensdauer erreicht.
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PATENTANSp Rt LH E: 1. Scheinwiderstandsmesser, der als einziges
Meßinstrument einen vorzugsweise in Scheinwiderstands-Ohm geeichten Strommesser
enthält und mit einer aus einer Batterie gespeisten Wechselspannuiigsquelle ausgestattet
ist, an die der zu messende Scheinwiderstand in Reihe mit dem Strommesser angeschlossen
ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Wechselspannungsquelle ein bei Widerstandsmessern
an sich bekannter Transistor-Oszillator mit niedrigem Transistorinnenwiderstand
dient und daß die dem zu messenden Scheinwiderstand und dem in Reihe mit ihm geschalteten
Strommesser zugeführte Meßspannung unter Rückwirkung des Meßobjektes auf den Oszillatorschwingkreis
in bei Röhrenoszillatoren bekannter Weise von dem Schwingkreis des Transistor-Oszillators
abgegriffen ist.