DE1256318B

DE1256318B - Circuit for measuring the resistance of a particularly low-resistance test specimen

Info

Publication number: DE1256318B
Application number: DE1966V0030141
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Egon Brueckner; Dr Phil Habil Oskar Vierling
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1966-01-14
Filing date: 1966-01-14
Publication date: 1967-12-14

Description

Schaltung zum Messen des Widerstandes eines insbesondere niederohmigen Prüflings Die Hauptpatentanmeldung V 28881 IX d / 21 e (deutsche Auslegeschrift 1249 403) hat eine Meßschaltung zum Gegenstand, in der der Prüfling in Reihe mit einem Vorwiderstand von einem konstanten Meßstrom durchflossen ist und der Spannungsabfall am Prüfling als Widerstandsmaß durch einen Spannungsmesser angezeigt wird, mit einer Regeleinrichtung, die die den Meßstrom erzeugende Spannung dermaßen beeinflußt, daß der Meßstrom bis zu einem Höchstwert des Prüflings in einem ersten, linearen Meßbereich konstant bleibt, darüber hinaus jedoch in einem zweiten, reziproken Meßbereich unter Aufrechterhaltung der Prüflingsspannung beständig abfällt. Mit jener Schaltung lassen sich niederohmige Widerstände, insbesondere Kontaktwiderstände, dadurch messen und direkt anzeigen, daß der Spannungsmesser nur für den linearen Meßbereich vorgesehen ist, während für den reziproken Meßbereich parallel zu dem Vorwiderstand ein zweiter Spannungsmesser geschaltet ist, der so bemessen ist, daß er bis zur Erreichung des Meßbereichsendausschlages des parallel zum Prüfling angeschlossenen ersten Spannungsmessers einen dem konstanten Meßstrom durch den Vorwiderstand entsprechenden Endausschlag aufweist. Die am Prüfling anstehende Gleichspannung wird dabei auf einen den Prüfling nicht gefährdenden Wert von etwa 10 bis 20 mV begrenzt, indem der Regelschaltung als Steuergröße die am Prüfling abfallende Spannung, vorzugsweise nach Verstärkung in einem Rechenverstärker, über eine Schwellenwerteinrichtung zugeführt ist. Da die Schwellenwerteinrichtung am Eingang der Regelschaltung entsprechend der bei Vollausschlag am ersten Spannungsmesser auftretenden Spannung eingeregelt ist, wechseln sich die beiden Spannungsmesser in der Anzeige ab. Bis zu einem Vollausschlag zeigt nur das erste Instrument Meßwerte an, und das zweite Instrument steht auf Vollausschlag. Sobald der Endwert des jeweiligen Meßbereichs des ersten Instruments erreicht oder überschritten wird, bleibt das erste Instrument auf Vollausschlag stehen, und das zweite Instrument beginnt anzuzeigen.Circuit for measuring the resistance of a particularly low resistance Test specimen The main patent application V 28881 IX d / 21 e (German Auslegeschrift 1249 403) concerns a measuring circuit in which the test object is in series with A constant measuring current flows through a series resistor and the voltage drop is displayed on the test object as a resistance measure by a voltmeter, with a Control device that influences the voltage generating the measuring current to such an extent that that the measuring current up to a maximum value of the test object in a first, linear Measuring range remains constant, but beyond that in a second, reciprocal measuring range drops continuously while maintaining the test object voltage. With that circuit low-ohmic resistances, in particular contact resistances, can be measured in this way and indicate directly that the voltmeter is only intended for the linear measuring range is, while for the reciprocal measuring range a second parallel to the series resistor Voltmeter is connected, which is dimensioned so that it is up to reaching the Full scale deflection of the first voltmeter connected in parallel to the test item a final deflection corresponding to the constant measuring current through the series resistor having. The DC voltage applied to the device under test is applied to the device under test non-hazardous value of about 10 to 20 mV limited by the control circuit the voltage drop across the test object as a control variable, preferably after amplification in an arithmetic amplifier, is supplied via a threshold value device. There the threshold device at the input of the control circuit according to the Full deflection on the voltage occurring at the first voltmeter has been adjusted, change the two voltmeters in the display. Shows up to a full scale only the first instrument displays readings and the second instrument is at full deflection. As soon as the end value of the respective measuring range of the first instrument is reached or is exceeded, the first instrument stops at full deflection, and that second instrument begins to display.

Die Erfindung hat zum Ziel, diese Schaltung so zu ergänzen und zu verbessern, daß ihre Anzeige sinnfälliger wird und die Anzeigewerte einer leichteren Auswertung zugänglich sind.The aim of the invention is to supplement this circuit and to do so improve so that their display is more obvious and the display values a lighter one Evaluation are accessible.

In der Anordnung der Hauptpatentanmeldung ist das zweite Instrument, das nach Überschreiten des Schwellenwertes der Regelschaltung wirksam wird, parallel zum Vorwiderstand, also zwischen dem Ausgang der Regelschaltung und dem Prüfling angeschlossen. Die Skala dieses Instruments ist daher rückläufig, denn die Spannung am Vorwiderstand hat ihre volle Höhe, solange der Schwellenwert der Regelschaltung unterschritten wird, und geht bei Überschreiten des Schwellenwertes der Regelschaltung in dem Maße zurück, daß die Spannung am Eingang der Regelschaltung auf dem Schwellenwert bleibt. Die rückläufige Skala des zweiten Spannungsmessers erschwert die Ablesung des angezeigten Wertes und führt, vor allem im Grenzbereich, zu Ableseunsicherheiten.In the arrangement of the main patent application, the second instrument is which takes effect after the threshold value of the control circuit is exceeded, in parallel to the series resistor, i.e. between the output of the control circuit and the test item connected. The scale of this instrument is therefore declining because the tension at the series resistor has its full height as long as the threshold value of the control circuit is fallen below, and goes when the threshold value of the control circuit is exceeded to the extent that the voltage at the input of the control circuit is at the threshold value remains. The declining scale of the second voltmeter makes reading difficult of the displayed value and leads to reading uncertainties, especially in the limit range.

Um diesen Nachteil zu überwinden und eine Skala mit monoton ansteigenden Werten zu erzielen, ist nach der Erfindung vorgesehen, daß die am Vorwiderstand abfallende Spannung dem zweiten Spannungsmesser unter Umpolung desselben über eine derart bemessene und derart gerichtete Hilfsgleichspannung zugeführt ist, daß die beim Endausschlag des ersten Spannungsmessers einsetzende Anzeige des zweiten Spannungsmessers mitläufig mit der des ersten von der Nullstellung ab erfolgt. Die Hilfsgleichspannung kann besonders einfach durch einen Spannungsteiler parallel zur Betriebsspannungsquelle gewonnen werden. Das Instrument zeigt bei dieser Polung stets die Differenz zum Vollausschlagswert an, so daß die Skala nun von links nach rechts steigende Werte aufweist.To overcome this disadvantage and use a monotonically increasing scale To achieve values, it is provided according to the invention that the series resistor falling voltage to the second voltmeter with polarity reversal of the same via a such dimensioned and directed auxiliary DC voltage is supplied that the The display of the second voltmeter starts when the first voltmeter reaches its end point takes place simultaneously with that of the first from the zero position. The auxiliary DC voltage can be done particularly easily by using a voltage divider parallel to the operating voltage source be won. With this polarity, the instrument always shows the difference to Full deflection value, so that the scale now increases values from left to right having.

Da jetzt vor Beginn der Messung beide Instrumente ihre Nullstellung innehaben und desgleichen bei einem unendlich hohen Widerstand des Prüflings beide Instrumente auf Vollausschlag stehen, ist die Bedienungsperson erst nach Vergleich der Anzeigewerte beider Instrumente imstande, zu entscheiden, an welchem Instrument der Meßwert abzulesen ist. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht, um dieses Mitbringsel der mitläufigen Skala auszugleichen, digitale Anzeigehilfsmittel vor, die den jeweils für die Widerstandsanzeige gültigen Spannungsmesser kenntlich machen.Since now both instruments have their zero position before starting the measurement hold and the same with an infinitely high resistance of the test object both Instruments are at full deflection, the operator is only after comparison the readings of both instruments will be able to decide on which instrument the measured value can be read. An advantageous development of the invention provides To compensate for this souvenir of the rotating scale, digital display aids which identifies the voltmeter valid for the resistance display do.

Ein Signal zum Steuern der genannten digitalen Anzeigehilfsmittel läßt sich an verschiedenen Stellen der Schaltung gewinnen. Da der Wechsel zwischen den für die Widerstandsanzeige gültigen Instrumenten gerade dann geschieht, wenn die Regeleinrichtung die Spannung am Vorwiderstand absinken läßt, ist eine zweckmäßige Ausführung der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß das die digitalen Anzeigehilfsmittel steuernde Signal an der die Spannung am Vorwiderstand beeinflussenden Regeleinrichtung abgenommen wird.A signal for controlling said digital display aids can be obtained at different points in the circuit. As the switch between the instruments valid for the resistance display happens when the control device allows the voltage at the series resistor to drop, is an appropriate one Implementation of the invention characterized in that the digital display aids controlling signal at the control device influencing the voltage at the series resistor is removed.

Natürlich erfaßt man den Zeitpunkt, an dem mit überschreiten des Schwellenwertes der Regelschaltung die Spannung am Vorwiderstand zu sinken beginnt, um so genauer, je geringer die Spannungsunterschiede sind, die zum Auslösen des Steuersignals für die digitalen Anzeigehilfsmittel benötigt werden. In einer Weiterbildung der Erfindung ist deshalb vorgesehen, daß das die digitalen Anzeigehilfsmittel steuernde Signal mit Hilfe eines an die Regeleinrichtung angeschlossenen, mit einer Ansprechschwelle versehenen Verstärkers gewonnen wird, dessen Schwellenwert auf die beim Höchstwert des Prüflings auftretende Spannung eingestellt ist. Vorzugsweise wird an dieser Stelle ein Differenzverstärker vorgesehen, der bereits auf äußerst geringe Spannungsdifferenzen reagiert.Of course, the point in time at which the threshold value is exceeded is recorded the control circuit the voltage at the series resistor begins to decrease, the more precisely, the lower the voltage differences that trigger the control signal for the digital display tools are needed. In a further development of the invention it is therefore provided that the signal controlling the digital display aids with the help of a connected to the control device, with a response threshold provided amplifier is obtained, its threshold value to the at the maximum value voltage of the test object is set. Preferably on this one Place a differential amplifier that is already capable of extremely low voltage differences reacted.

Im einzelnen können die genannten digitalen Anzeigehilfsmittel zusätzlich zu den Anzeigeinstrumenten angeordnete Lampen ein- und ausschalten, die deutlich machen, welches Anzeigeinstrument für die Ablesung des jeweiligen Meßwertes maßgeblich ist. Sie können auch Schaltmittel, wie z. B. Relais, betätigen, die den Übergang der Anzeige vom ersten auf den zweiten Spannungsmesser an eine andere Stelle übertragen und dort zur Anzeige bringen oder aber direkt Auswerteschaltungen steuern.In detail, the mentioned digital display aids can also Switch on and off the lamps arranged next to the display instruments, which are clearly determine which display instrument is relevant for reading the respective measured value is. You can also switch means, such as. B. Relay, actuate the transition transfer the display from the first to the second voltmeter to another location and display it there or control evaluation circuits directly.

Die Anordnung der Erfindung liefert, wie schon oben ausgeführt ist, jeweils dann ein die digitalen Anzeigehilfsmittel steuerndes Signal, wenn der Prüfling einen Höchstwert erreicht oder überschreitet, der Schwellenwert der Regelschaltung überschritten wird und die Spannung am Ausgang der Regelschaltung abzusinken beginnt. Der Schwellenwert der Regelschaltung ist seinerseits entsprechend dem Vollausschlagswert des ersten Anzeigeinstruments eingestellt. Sofern man nun nicht die Werte der Meßobjekte erfassen, sondern sie lediglich auf Einhaltung einer bestimmten oberen Grenze, dem obengenannten Höchstwert, prüfen will, ist es wünschenswert, diesen Höchstwert je nach Bedarf einstellen zu können. Dazu könnte man den Schwellenwert der Regelschaltung ändern, was aber einen Eingriff in die Schaltung, und zwar gerade an einer empfindlichen Stelle bedeutet. Günstiger ist es, den dem Vollausschlag des ersten Instruments entsprechenden Widerstandswert zu verändern. Eine Weiterbildung der Anordnung der Erfindung sieht deshalb vor, daß der Höchstwert des Prüflings, bei dem der Übergang der Anzeige vom ersten Spannungsmesser auf den zweiten Spannungsmesser erfolgt, durch umschaltbare Vorwiderstände und außen anschließbare Widerstände auf jeden beliebigen Widerstandswert einstellbar ist.The arrangement of the invention provides, as already stated above, a signal that controls the digital display aids when the test object reaches or exceeds a maximum value, the threshold value of the control circuit is exceeded and the voltage at the output of the control circuit begins to drop. The threshold value of the control circuit is in turn corresponding to the full scale value of the first meter is set. Unless one now has the values of the objects to be measured record, but only on compliance with a certain upper limit, the above mentioned maximum value, it is desirable to check this maximum value each to be able to adjust as required. To do this, one could use the threshold value of the control circuit change what, however, interferes with the circuit, especially on a sensitive one Place means. It is cheaper to use the full deflection of the first instrument to change the corresponding resistance value. A further development of the arrangement of the The invention therefore provides that the maximum value of the test object at which the transition the display is from the first voltmeter to the second voltmeter, through switchable series resistors and externally connectable resistors to each any resistance value can be set.

Die Anordnung der Erfindung wird im folgenden an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben.The arrangement of the invention is described below with reference to one in the Drawing illustrated embodiment described.

In der Zeichnung ist das Prinzipschaltbild der Schaltung nach der Hauptpatentanmeldung mit den Elementen 1 bis 20 enthalten. Der zu messende Widerstand 16-1 wird, wenn man sich den Widerstand 16-2 zunächst überbrückt denkt, wieder an die Klemmen 14 und 15 angeschlossen. Er liegt dann einpolig (Klemme) auf einem Bezugspotential und ist mit seinem anderen Pol über die Klemme 14, den gerade eingeschalteten Vorwiderstand 12-1 und den Meßbereichsumschalter 11 mit dem Ausgang der Regelschaltung 5 ...9 verbunden. Solange der Widerstand 16-1 den eingestellten Meßbereich I nicht überschreitet, steht am Ausgang der Regelschaltung eine konstante Spannung an, die gleich der Spannung am Mittelabgriff des Spannungsteilers 29, 30 parallel zur Betriebsspannungsquelle ist. Das Instrument 10, ein Voltmeter, zeigt in diesem Fall keinen Ausschlag. Der Strom durch den Vorwiderstand 12-1 und den zu messenden Widerstand 16-1 bewirkt am Widerstand 16-1 einen Spannungsabfall, der der Größe dieses Widerstandes proportional ist und über die Klemmen 14 und 15 einem Verstärker 19 zugeführt wird. Der Verstärker 19 ist ein sogenannter Rechenverstärker, d. h. ein Differenzverstärker mit hohem Eingangswiderstand und hohem Verstärkungsfaktor, der hier durch eine Gegenkopplung über die Widerstände 17 und 18 auf 100 herabgesetzt ist. Am Ausgang des Verstärkers 19 tritt damit der hundertfache Wert der Spannung an den Klemmen 14-2 und 15-2 auf. Diese Spannung wird auf dem Anzeigeinstrument 20, einem in Ohm oder Milliohm geeichten Voltmeter, zur Anzeige gebracht.The drawing shows the basic circuit diagram of the circuit according to the main patent application with elements 1 to 20 . Resistance 16-1 to be measured is reconnected to terminals 14 and 15 if the resistor 16-2 is initially thought to be bridged. It is then unipolar (terminal) at a reference potential and its other pole is connected to the output of the control circuit 5 ... 9 via terminal 14, the series resistor 12-1 that has just been switched on and the measuring range switch 11. As long as the resistor 16-1 does not exceed the set measuring range I, there is a constant voltage at the output of the control circuit which is equal to the voltage at the center tap of the voltage divider 29, 30 parallel to the operating voltage source. The instrument 10, a voltmeter, shows no deflection in this case. The current through the series resistor 12-1 and the resistor 16-1 to be measured causes a voltage drop across the resistor 16-1 that is proportional to the size of this resistor and is fed to an amplifier 19 via the terminals 14 and 15. The amplifier 19 is a so-called arithmetic amplifier, that is to say a differential amplifier with a high input resistance and a high gain factor, which is reduced to 100 here by negative feedback via the resistors 17 and 18. One hundred times the value of the voltage at terminals 14-2 and 15-2 thus occurs at the output of amplifier 19 . This voltage is displayed on the display instrument 20, a voltmeter calibrated in ohms or milliohms.

Der Ausgang des Verstärkers 19 führt außerdem zum Eingang der Regelschaltung 5 ... 9. Sie besteht aus einem Rechenverstärker 5 und einer an sich bekannten Stabilisierungsschaltung mit einer Zenerdiode 8, zwei Transistoren 7 und 9 und einem Widerstand 6. Der Rechenverstärker 5 ist eingangsseitig mit einer Schwelle versehen, deren Wert durch den Spannungsteiler 3, 4 auf ein durch die Verstärkung des Verstärkers 19 bestimmtes Vielfaches, also hier das Hundertfache, der zulässigen Höchstspannung an den Klemmen 14 und 15 festgelegt ist. Solange die Ausgangsspannung des Verstärkers 19 diesen Schwellenwert der Regelschaltung unterschreitet, tritt keine Regelung ein, vielmehr bleibt die Spannung am Ausgang der Regelschaltung immer auf einer durch die Durchbruchspannung der Zenerdiode 8 bestimmten Höhe. Wie in der Hauptpatentanmeldung V 28881 IX d / 21 e näher ausgeführt ist, wird in diesem Fall der Meßwert auf dem Instrument 20, das linear geteilt ist und dessen Vollausschlag dem Schwellenwert der Regelschaltung entspricht, angezeigt. Das Instrument 10 bleibt aber jetzt im Unterschied zur Anordnung des Hauptpatents auf der Stellung des mechanischen Nullpunkts, da es hier gegenüber der früheren Schaltungsweise umgepolt und über den Spannungsteiler 29, 30 an eine negative Spannung der gleichen Höhe, wie sie im Ruhezustand am Ausgang der Regelschaltung auftritt, angeschlossen ist.The output of the amplifier 19 also leads to the input of the control circuit 5 ... 9. It consists of a computing amplifier 5 and a stabilization circuit known per se with a Zener diode 8, two transistors 7 and 9 and a resistor 6. The computing amplifier 5 is on the input side a threshold, the value of which is set by the voltage divider 3, 4 to a multiple determined by the gain of the amplifier 19, that is to say here a hundred times the maximum permissible voltage at the terminals 14 and 15 . As long as the output voltage of the amplifier 19 falls below this threshold value of the regulating circuit, no regulation occurs; rather, the voltage at the output of the regulating circuit always remains at a level determined by the breakdown voltage of the Zener diode 8. As explained in more detail in the main patent application V 28881 IX d / 21 e, in this case the measured value is displayed on the instrument 20, which is linearly divided and whose full scale corresponds to the threshold value of the control circuit. In contrast to the arrangement of the main patent, the instrument 10 now remains in the position of the mechanical zero point, since here it has reversed polarity compared to the previous switching method and via the voltage divider 29, 30 to a negative voltage of the same level as it is in the idle state at the output of the control circuit occurs, is connected.

Beispielsweise betrage die Ausgangsspannung der Regelschaltung im Ruhezustand (Schwellenwert nicht erreicht) 10 V, die höchstzulässige Spannung an den Meßklemmen 14 und 15 10 mV. Der jeweils eingeschaltete Vorwiderstand 12-1 muß dann das Tausendfache des ihm entsprechenden Meßbereichendwertes betragen, also bei einem Endwert von 10 mQ im Meßbereich I 10 Q und bei einem Endwert von 100 m9 im Meßbereich 1I 100 S2 groß sein. Der Vollausschlag des Instruments 20 entspricht - wenn 10 mV der Höchstwert der zulässigen Spannung an den Meßklemmen ist - bei hundertfacher Verstärkung des Verstärkers 19 einer Spannung von 1 V. Der Schwellenwert der Regelschaltung ist dann ebenfalls auf 1 V eingestellt. Wenn im Meßbereich I z. B. ein Widerstand von 8 mit an die Meßklemmen angeschlossen ist, beträgt der Spannungsabfall an diesem Widerstand nach Vorstehendem 8 mV, und am Ausgang des Verstärkers 19 treten 800 mV auf, die 80 0/0 des Vollausschlags des Instruments entsprechen und bei einem Endwert von 10 mQ. den Meßwert zu 8 mQ angeben. Der Schwellenwert der Regelschaltung wird durch die Ausgangsspannung des Verstärkers 19 von 0,8 V nicht überschritten. Daher bleibt die Spannung am Ausgang der Regelschaltung auf ihrem Höchstwert von 10 V. Der Spannungsteiler 29, 30 ist so eingerichtet, daß an seinem Mittelabgriff ebenfalls 10 V liegen. Daher erhält das Instrument 10 an beiden Klemmen die gleiche Spannung und zeigt keinen Ausschlag.For example, the output voltage of the control circuit in the idle state (threshold value not reached) is 10 V, the maximum permissible voltage at the measuring terminals 14 and 15 is 10 mV. The connected series resistor 12-1 must then be a thousand times its corresponding end value of the measuring range, i.e. with an end value of 10 mQ in measuring range I 10 Q and with an end value of 100 m9 in measuring range 1I 100 S2. The full deflection of the instrument 20 corresponds - if 10 mV is the maximum value of the permissible voltage at the measuring terminals - with a hundredfold gain of the amplifier 19 to a voltage of 1 V. The threshold value of the control circuit is then also set to 1 V. If in the measuring range I z. B. a resistor of 8 is connected to the measuring terminals, the voltage drop across this resistor is 8 mV, and at the output of the amplifier 19 occurs 800 mV, which corresponds to 80 0/0 of the full scale of the instrument and at a final value of 10 mQ. indicate the measured value as 8 mQ. The output voltage of the amplifier 19 of 0.8 V does not exceed the threshold value of the control circuit. The voltage at the output of the control circuit therefore remains at its maximum value of 10 V. The voltage divider 29, 30 is set up in such a way that 10 V are also at its center tap. Therefore, the instrument 10 receives the same voltage at both terminals and shows no deflection.

Ist der zu messende Widerstand 16-1 größer als der Endwert des eingeschalteten Meßbereichs und beträgt beispielsweise im Meßbereich I (10 mQ) 25 mQ, ergäbe er theoretisch einen Spannungsabfall von 25 mV zwischen den Meßklemmen und damit eine Ausgangsspannung des Verstärkers 19 von 2,5 V. Dieser Spannungswert kommt aber nie zustande, da sofort bei Erreichen der Schwelle der Regelschaltung von 1 V die Regelung einsetzt und die Spannung am Vorwiderstand 12-1 so weit herunterdrückt, bis die Eingangsspannung der Regelschaltung am Verstärker 5 nur noch 1 V beträgt. Das bedeutet, daß auch die Ausgangsspannung des Verstärkers 19 auf 1 V festgehalten wird und die Spannung an den Meßklemmen entsprechend 10 mV beträgt. Auf diese Weise wird weder der Vollausschlag des Instruments 20 noch die zulässige Höchstspannung an den Meßklemmen 14 und 15 überschritten.If the resistance to be measured 16-1 is greater than the final value of the switched on Measuring range and is, for example, 25 mQ in the measuring range I (10 mQ), it would result theoretically a voltage drop of 25 mV between the measuring terminals and thus a Output voltage of amplifier 19 of 2.5 V. However, this voltage value never comes comes about, because the control immediately when the threshold of the control circuit of 1 V is reached starts and the voltage at the series resistor 12-1 is pressed down until the Input voltage of the control circuit at the amplifier 5 is only 1 V. That means, that the output voltage of the amplifier 19 is held at 1 V and the Voltage at the measuring terminals is 10 mV accordingly. That way, neither will the full deflection of the instrument 20 nor the maximum permissible voltage at the measuring terminals 14 and 15 exceeded.

Um bei einem Widerstand von 25 mQ einen Spannungsabfall von 10 mV hervorzubringen, muß bei einem Vorwiderstand 12-1 im Meßbereich I von 10 S2 die Spannung am Ausgang der Regelschaltung auf 4 V abgesunken sein. Das Instrument 10 liegt also jetzt zwischen 4 und 10 V und zeigt somit einen Ausschlag, der 6 V entspricht. Bei entsprechender Eichung der Skala (vorläufige Skala mit nichtlinearer Teilung) ist die Größe des zu messenden Widerstands auf dem Instrument 10 ablesbar.In order to produce a voltage drop of 10 mV with a resistance of 25 mΩ, the voltage at the output of the control circuit must have dropped to 4 V with a series resistor 12-1 in the measuring range I of 10 S2. The instrument 10 is now between 4 and 10 V and thus shows a deflection that corresponds to 6 V. When the scale is appropriately calibrated (preliminary scale with non-linear graduation), the magnitude of the resistance to be measured can be read on the instrument 10.

Im Grenzfall eines unendlich hohen Widerstands 16-1 ergibt sich, wie man aus Vorstehendem sogleich einsieht, am Ausgang der Regelschaltung eine Spannung von der Höhe der maximal zulässigen Spannung an den Meßklemmen, im angenommenen Beispiel also von 10 mV. Das Instrument 10 zeigt jetzt einen Spannungswert von 9,99 V an. Wenn man diese Anzeigestellung bei der Eichung in Widerstandswerten dem Widerstand Unendlich zuordnet, hat man den gesamten Widerstandsbereich zwischen Null und Unendlich mit beiden Instrumenten erfaßt, und zwar zwischen Null und dem jeweiligen Bereichsendwert mit dem Instrument 20 und von dort weiter bis Unendlich mit dem Instrument 10.In the borderline case of an infinitely high resistance 16-1, as can be seen from the above, the output of the control circuit has a voltage equal to the maximum permissible voltage at the measuring terminals, i.e. 10 mV in the example assumed. The instrument 10 now shows a voltage value of 9.99 V. If you assign this display position to infinity during the calibration in resistance values, you have recorded the entire resistance range between zero and infinity with both instruments, between zero and the respective range end value with instrument 20 and from there to infinity with instrument 10 .

Schon in der Anordnung der Hauptpatentanmeldung ist parallel zu den Meßklemmen ein Kondensator 13 enthalten, der plötzliche Spannungsänderungen, z. B. von wenigen Miniohm auf Unendlich, wenn das Meßobjekt Wackelkontakt zeigt, verzögert, weil die Regelschaltung eine gewisse Zeit braucht, um die Spannung am Vorwiderstand entsprechend herabzusetzen. Der Kondensator 13 verhindert also, daß durch eine plötzliche Widerstandsänderung die Spannung an den Meßklemmen im ersten Moment unzulässig hoch anwachsen kann.Already in the arrangement of the main patent application, a capacitor 13 is included in parallel to the measuring terminals, the sudden voltage changes, z. B. from a few miniohms to infinity, if the test object shows loose contact, delayed because the control circuit needs a certain time to reduce the voltage on the series resistor accordingly. The capacitor 13 thus prevents the voltage at the measuring terminals from growing inadmissibly high at the first moment due to a sudden change in resistance.

Der Rechenverstärker 5 ist mit der Zenerdiode 8 der Regelschaltung über einen Widerstand 21 verbunden. An diesem Widerstand läßt sich ein Signal dafür abnehmen, ob der zu messende Widerstand den eingestellten Bereichsendwert überschreitet oder nicht. Natürlich ließe sich ein solches Signal auch an anderen Stellen der Schaltung gewinnen, doch ist der hier gewählte Punkt besonders günstig, da sich Spannungsänderungen an den Meßklemmen über den Bereichsendwert hinaus etwa tausendfach verstärkt bemerkbar machen. Wenn nämlich der zu messende Widerstand 16-1 gleich dem Bereichsendwert ist, tritt an den Meßklemmen im vorgenannten Beispiel eine Spannung von 10 mV auf. Am Ausgang des Verstärkers 5 liegt aber in diesem Fall eine Spannung von 10 V. Ändert sich der Widerstand 16-1 geringfügig nach oben, z. B. um 5%, setzt die Regelung ein, die die Spannung am Ausgang der Regelschaltung um 5% heruntersetzt, im bisher verwendeten Zahlenbeispiel von 10 V auf 9,5 V. Am Widerstand 21 tritt damit ein Spannungssprung von immerhin 0,5 V auf.The computing amplifier 5 is connected to the Zener diode 8 of the control circuit connected via a resistor 21. A signal for this can be found at this resistor check whether the resistance to be measured exceeds the set range end value or not. Of course, such a signal could also be used at other points in the Circuit win, but the point chosen here is particularly favorable because Voltage changes at the measuring terminals over the full range value about a thousand times make it more noticeable. Namely, if the resistance to be measured 16-1 is the same the range end value, a voltage occurs at the measuring terminals in the above example of 10 mV. In this case, however, there is a voltage at the output of the amplifier 5 of 10 V. If the resistance 16-1 changes slightly upwards, e.g. B. by 5% the control on, which reduces the voltage at the output of the control circuit by 5%, in the numerical example used so far from 10 V to 9.5 V. At resistor 21 occurs thus a voltage jump of at least 0.5 V.

An den Widerstand 21 ist ein Verstärker 22 angeschlossen, der mit einer Schwelle versehen ist. Vorzugsweise wird als Verstärker 22 ein Differenzverstärker bekannter Bauart eingesetzt, dessen erster Eingang mit dem Widerstand 21 verbunden ist und dessen zweiter Eingang über einen Spannungsteiler an einer Spannung von der Höhe der im Ruhezustand (keine Regelung) am Ausgang des Verstärkers 5 auftretenden Spannung, im Beispiel etwa 10 V, liegt. Ein derartiger Verstärker gibt die Ausgangsspannung Null ab, solange die Spannungen an seinen beiden Eingängen gleich sind. Bei nur geringen Unterschieden zwischen den beiden Eingangsspannungen von einigen Minivolt ändert sich die Ausgangsspannung auf Grund der inneren Rückkopplung des Verstärkers beträchtlich. Folglich tritt ein erheblicher Spannungssprung am Ausgang des Verstärkers 22 schon auf, sobald der zu messende Widerstand 16-1 den Endwert des eingeschalteten Bereichs um den Bruchteil von Prozenten überschreitet.An amplifier 22, which is provided with a threshold, is connected to the resistor 21. A known type of differential amplifier is preferably used as the amplifier 22, the first input of which is connected to the resistor 21 and the second input of which is connected via a voltage divider to a voltage equal to the voltage occurring in the idle state (no regulation) at the output of the amplifier 5, in the example about 10 V. Such an amplifier emits the output voltage zero as long as the voltages at its two inputs are the same. If there are only slight differences between the two input voltages of a few minivolts, the output voltage changes considerably due to the internal feedback of the amplifier. As a result, a considerable voltage jump occurs at the output of the amplifier 22 as soon as the resistance 16-1 to be measured exceeds the end value of the switched-on range by a fraction of a percentage.

Am Ausgang des Verstärkers 22 sind als digitale Anzeigehilfsmittel Steuerschaltungen 23 bis 25 angeschlossen, die irgendwie geartete Auswerteschaltungen 26 bis 28 steuern. Im vorliegenden Beispiel sind zwei Lampen 26 und 27 an zueinander gegenphasige Ausgänge der Steuerschaltungen 24 und 25 angeschlossen. Die Lampe 26 ist dem Anzeigeinstrument 20 zugeordnet und erhält Betriebsstrom, solange der Verstärker 22 kein Ausgangssignal abgibt, also der Schwellenwert der Regelschaltung bzw. der Endwert des eingeschalteten Bereichs nicht überschritten wird. Die Lampe 27 ist dagegen dem Anzeigeinstrument 10 zugeordnet und bekommt Betriebsstrom, sobald der Differenzverstärker 22 ein Ausgangssignal liefert, zum Zeichen, daß der Schwellenwert der Regelschaltung und also auch der Bereichsendwert überschritten ist. Die Lampen weisen solcherart unmittelbar darauf hin, auf welchem Instrument der jeweilige Meßwert ablesbar ist.At the output of the amplifier 22, control circuits 23 to 25 are connected as digital display aids, which control circuits 26 to 28 of some kind. In the present example, two lamps 26 and 27 are connected to outputs of the control circuits 24 and 25 which are in phase opposition to one another. The lamp 26 is assigned to the display instrument 20 and receives operating current as long as the amplifier 22 does not emit an output signal, that is to say the threshold value of the control circuit or the end value of the switched-on range is not exceeded. The lamp 27, on the other hand, is assigned to the display instrument 10 and receives operating current as soon as the differential amplifier 22 supplies an output signal, as a sign that the threshold value of the control circuit and thus also the range end value has been exceeded. In this way, the lamps indicate directly on which instrument the respective measured value can be read.

Wenn man nicht den genauen Meßwert wissen, sondern nur feststellen will, ob das Meßobjekt größer oder kleiner ist als der Endwert des eingeschalteten Meßbereicbs, kann man auf die Anzeigeinstrumente 10 und 20 verzichten, da die Digitalanzeige über die Lampen 26 und 27 die gewünschte Information liefert. Diese Information läßt sich auch fernübertragen oder zur Steuerung von Speicher-oder Auswerteeinrichtungen ausnutzen. Dazu ist an den Verstärker 22 eine Steuerschaltung 25 angeschlossen, die Schaltmittel, z. B. ein Relais 28, betätigt, sobald das Signal für die Überschreitung des Schwellenwertes der Regelschaltung auftritt. Die Schaltmittel 28 können an einer zentralen Stelle ein Alarmsignal auslösen oder aber bei Serienprüfung von Kontakten veranlassen, daß Kontakte, deren Widerstände über eine obere Toleranzgrenze hinausgehen, automatisch aussortiert werden. Die dargestellte Meßanordnung eignet sich somit auch zur selbsttätigen Endkontrolle beim Hersteller oder zur Eingangskontrolle beim Anwenden von Kontakten, Widerständen u. ä.If you don't know the exact measured value, just determine it wants to see whether the DUT is larger or smaller than the end value of the switched on Meßbereicbs, you can do without the display instruments 10 and 20, since the digital display via the lamps 26 and 27 provides the desired information. This information can also be transmitted remotely or for controlling storage or evaluation devices use. For this purpose, a control circuit 25 is connected to the amplifier 22, the switching means, e.g. B. a relay 28 is actuated as soon as the signal for the exceedance the threshold value of the control circuit occurs. The switching means 28 can be connected to a trigger an alarm signal at a central point or during series testing of contacts cause contacts whose resistances exceed an upper tolerance limit, automatically sorted out. The illustrated measuring arrangement is therefore suitable also for the automatic final inspection at the manufacturer or for the incoming inspection at the Use of contacts, resistors, etc.

In der letztgenannten Anwendung, in der die digitalen Anzeigehilfsmittel ein irgendwie geartetes Gut-Schlecht-Signal liefern, je nachdem, ob die Meßwerte innerhalb eines bestimmten Widerstandsbereichs bleiben oder über eine obere Toleranzgrenze hinausgehen, muß man natürlich die Grenzwerte zwischen den Zuständen »Gut« und »Schlecht« je nach Bedarf einstellen können. Wie aus dem Vorhergehenden ersichtlich ist, entspricht der Grenzwert, bei dem ein Signal erhältlich ist, dem Schwellenwert der Regelschaltung 5 ... 9. Man könnte nun diesen Schwellenwert einstellbar machen. Damit aber würde man auch die Grenze für den Höchstwert der Spannung an den Meßklemmen verschieben, ferner wäre nicht sichergestellt, daß das Instrument 20 nicht über Vollausschlag hinausgeht, ganz abgesehen davon, daß eine Ablesung auf beiden Instrumenten nicht mehr möglich wäre, und außerdem müßte man die Schwelle des Differenzverstärkers 22 ebenfalls entsprechend ändern.In the last-mentioned application, in which the digital display aids deliver some kind of good-bad signal, depending on whether the measured values remain within a certain resistance range or exceed an upper tolerance limit, one must of course set the limit values between the states "good" and “Bad” can be set as required. As can be seen from the foregoing, the limit value at which a signal is available corresponds to the threshold value of the control circuit 5 ... 9. This threshold value could now be made adjustable. But this would also shift the limit for the maximum value of the voltage at the measuring terminals, furthermore it would not be ensured that the instrument 20 does not go beyond the full deflection, quite apart from the fact that a reading on both instruments would no longer be possible, and one would also have to the threshold of the differential amplifier 22 also change accordingly.

In der dargestellten Schaltung sind deshalb andere Lösungen für das Verändern der Ansprechgrenze der digitalen Anzeigehilfsmittel 23 bis 25 gewählt. Dabei wird die Tatsache ausgenutzt, daß der Grenzwert, bei dem ein Signal auftritt, auch gleich dem Endwert des jeweils eingestellten Meßbereichs ist. Eine erste Lösung besteht darin, einen variablen Meßbereich X vorzusehen, dessen Endwert durch einen von außen anschließbaren Vorwiderstand 12-2 bestimmt wird. Der Widerstand 12-2 muß im hier verwendeten Beispiel jeweils den tausendfachen Wert des gewünschten Meßbereichendwertes aufweisen. Um zu verhindern, daß durch versehentliches Kurzschließen der für den Widerstand 12-2 nach außen geführten Klemmen die volle Spannung am Ausgang der Regelschaltung an die Meßklemmen 14, 15 gelangt, wird bei dieser Lösung zweckmäßig ein Widerstand 12-3 von der Größe des Widerstands 12-1 im empfindlichsten Bereich 1 zwischen dem Ausgang der Regelschaltung und dem Meßbereichumschalter 11 eingeschaltet. Die Vorwiderstände 12-1 und 12-2 sind dann natürlich anders zu bemessen, und zwar nach der Differenz zwischen dem tausendfachen Wert des Bereichendwertes und dem Wert des Widerstands 12-3.In the circuit shown there are therefore other solutions for the Changing the response limit of the digital display aids 23 to 25 selected. This makes use of the fact that the limit value at which a signal occurs is also equal to the end value of the measuring range set in each case. A first solution consists in providing a variable measuring range X, the end value of which by a externally connectable series resistor 12-2 is determined. The resistance 12-2 must in the example used here, each thousand times the value of the desired end value of the measuring range exhibit. To prevent accidental short-circuiting of the Resistor 12-2 terminals led to the outside the full voltage at the output of the control circuit reaches the measuring terminals 14, 15, a resistor is expediently used in this solution 12-3 on the size of the resistor 12-1 in the most sensitive area 1 between the The output of the control circuit and the measuring range switch 11 are switched on. The series resistors 12-1 and 12-2 are then of course to be measured differently, namely according to the difference between a thousand times the value of the upper range value and the value of the resistance 12-3.

Eine andere Möglichkeit zur Veränderung der Toleranzgrenze besteht darin, statt eines Meßbereichs X mit veränderbarem Widerstand 12-2 nur Klemmen für einen wahlweise anschaltbaren Widerstand 12-3 zwischen Regelschaltung und Meßbereichumschalter 11 vorzusehen. Er muß jeweils den tausendfachen Wert der Differenz zwischen dem gewünschten Endwert des Meßbereichs und dem durch den Meßbereichumschalter 11 eingestellten Endwert erhalten. Wenn beispielsweise ein Signal bei Meßwerten von 13 mQ und darüber auftreten soll, schaltet man Bereich I (10 me) ein und schließt von außen einen Widerstand 12-3 von 3 S? an. Die Klemmen für den Widerstand 12-3 können Schaltbuchsen sein, die die Verbindung zwischen Regelschaltung und Meßbereichumschalter kurzschließen, solange kein Widerstand 12-3 eingeführt ist. Statt einen zusätzlichen Widerstand 12-3 in Serie zu den Vorwiderständen 12-1. vorzusehen, kann man auch einen Widerstand 16-2 in Serie zum Meßobjekt anschließen. Dieser Widerstand muß nun genau den Wert haben, der den gewünschten Endwert auf den mittels Meßbereichumschalter 11 eingestellten Endwert ergänzt, z. B. ist bei Einschränkung des Bereichs I von 10 mt? auf 7 m9 ein Widerstand 16-2 von 3 mP. zuzuschalten. Die Anschaltung kann wie vorher über eine Schaltbuchse geschehen, so daß die Anordnung auch betriebsbereit ist, wenn kein Widerstand 16-2 eingeführt ist.Another possibility for changing the tolerance limit consists in providing only terminals for an optionally connectable resistor 12-3 between the control circuit and the measuring range switch 11 instead of a measuring range X with a changeable resistor 12-2. It must in each case contain a thousand times the value of the difference between the desired end value of the measuring range and the end value set by the measuring range switch 11. If, for example, a signal is to appear at measured values of 13 mΩ and above, area I (10 me) is switched on and a resistor 12-3 of 3 S? on. The terminals for the resistor 12-3 can be switch sockets that short-circuit the connection between the control circuit and the measuring range switch as long as no resistor 12-3 is inserted. Instead of an additional resistor 12-3 in series with the series resistors 12-1. If necessary, a resistor 16-2 can also be connected in series with the device under test. This resistance must now have exactly the value that supplements the desired end value to the end value set by means of the measuring range switch 11, e.g. B. If the area I is restricted by 10 mt? on 7 m9 a resistance 16-2 of 3 mP. to switch on. The connection can be done as before via a switch socket, so that the arrangement is ready for operation even if no resistor 16-2 is inserted.

Bei allen drei Lösungen für die Veränderung der Ansprechschwelle der digitalen Steuerschaltungen liefert auch die Analoganzeige über die Instrumente 10 und 20 vergleichbare Meßwerte. Wenn man nämlich den Meßbereich des Instruments 20 in Verhältniswerte zwischen 0 und 100% teilt und das Instrument 10 dementsprechend mit einer Skala von 100% bis Unendlich versieht, kann man aus dem Zeigerausschlag und dem durch Zuschaltung eines Widerstandes 16-2 oder 12-2 oder 12-3 gewonnenen Meßbereich unmittelbar den jeweiligen Meßwert errechnen. Außerdem erhält man natürlich über die digitalen Anzeigehilfsmittel 23 bis 25 noch ein Signal dafür, ob dieser Meßwert unter oder über der eingestellten Toleranzgrenze liegt.In all three solutions for changing the response threshold of the digital control circuits, the analog display via the instruments 10 and 20 also provides comparable measured values. If one divides the measuring range of the instrument 20 into ratio values between 0 and 100% and accordingly provides the instrument 10 with a scale from 100% to infinity, one can use the pointer deflection and that by connecting a resistor 16-2 or 12-2 or 12-3 immediately calculate the respective measured value. In addition, via the digital display aids 23 to 25, one receives a signal as to whether this measured value is below or above the set tolerance limit.

Für die Ausführung des Verstärkers 22 sind verschiedene bekannte Bauarten denkbar. Desgleichen erübrigt sich eine nähere Erläuterung der digitalen Anzeigehilfsmittel23 bis 25. Von der Datenverarbeitung und von der Servosteuerung von Maschinen her sind viele Einrichtungen bekannt, die auf ein Signal hin Anzeige-, Auswerte- oder weitere Steueranordnungen betätigen. Es hängt vom jeweiligen Anwendungsfall ab, wie man das erhaltene Signal ausnutzt, sei es zur direkten Digitalanzeige mit Lämpchen od. ä. oder zum Speichern in einem Druckwerk oder Lochstreifen, sei es zur Fernübertragung an eine zentrale Meßstelle oder zur direkten Befehlsübermittlung an eine Sortiereinrichtung. In dieser Hinsicht hat der Fachmann bereits alle Mittel in der Hand, das Anzeigesignal am Ausgang des Verstärkers 22 seinen Bedürfnissen entsprechend umzusetzen.Various known types are known for implementing the amplifier 22 conceivable. There is also no need for a more detailed explanation of the digital display tools23 to 25. From data processing and servo control of machines Many facilities known that display, evaluate or other on a signal Operate control orders. It depends on the particular use case how to exploits the received signal, be it for direct digital display with light or Ä. Or for storage in a printing unit or punched tape, be it for remote transmission to a central measuring point or for direct transmission of commands to a sorting device. In this regard, the person skilled in the art already has all means at hand, the display signal at the output of the amplifier 22 according to his needs to implement.

Claims

Claims: 1. Circuit for measuring the resistance of a particularly low-resistance test object, through which a constant measuring current flows in series with a series resistor and whose voltage drop is displayed as a resistance measure by a voltmeter, with a control device that influences the voltage generating the measuring current to such an extent, that the measuring current remains constant up to a maximum value of the test object and furthermore drops constantly while maintaining the test voltage, and with a second voltmeter according to patent application V 28881 IX d / 21 e (German Auslegeschrift 1249 403) indicating the voltage drop across the series resistor that the voltage drop across the series resistor (12) is fed to the second voltmeter (10) with its polarity reversed via an auxiliary direct voltage dimensioned and directed in such a way that the second voltage displayed at the end of the deflection of the first voltmeter (20) gsmessers (10) is carried out with that of the first from the zero position.

2. A circuit according to claim 1, characterized by digital display aids (23 ... 25) which identify the voltmeter (10 or 20) that is valid in each case for the resistance display.

3. A circuit according to claim 2, characterized in that the signal controlling the digital display aids (23 ... 25) is removed from the control device (5 ... 9) influencing the voltage at the series resistor (12)

4. A circuit according to claim 3, characterized in that the signal controlling the digital display aids (23 .... 25) is obtained with the aid of an amplifier (22) connected to the control device (5 ... 9) and provided with a response threshold whose threshold value is set to the voltage occurring at the maximum value of the device under test.

5. Circuit according to Claims 2 to 4, characterized in that the digital display aids (23 ... 25) switch on and off the lamps (26 and 27) associated with the two voltmeters (10 and 20) and / or switch means (28) Press to transmit the transition of the display from the first voltmeter (20) to the second voltmeter (10) remotely.

6. Circuit according to claims 1 to 5, characterized in that the maximum value of the test object (16-1), at which the transition of the display from the first voltmeter (20) to the second voltmeter (10) takes place, by switchable series resistors (12 -1) and externally connectable resistors (12-2, 12-3, 16-2) can be set to any resistance value.