DE1281565B

DE1281565B - Ohmmeter circuit with a voltmeter with linear scale division

Info

Publication number: DE1281565B
Application number: DE1967M0076622
Authority: DE
Inventors: Helmut Meyer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1967-12-18
Filing date: 1967-12-18
Publication date: 1968-10-31

Description

Ohmmeterschaltung mit einem Spannungsmesser linearer Skalenteilung Die Erfindung betrifft eine Ohmmeterschaltung mit einem Spannungsmesser linearer Skalenteilung, beruhend auf der Erfassung des bei einem vorgegebenen, durch eine Regelschaltung erzeugten Konstantstrom am Prüfling auftretenden Spannungsabfalles, vorzugsweise für Prüflinge zwischen 0,5 und 108 Ohm, mit einem in Reihe mit dem Prüfling liegenden Hilfswiderstand, an dem eine als Istwert für die Konstantstromregelung dienende Steuerspannung abgegriffen ist, die in Differenz mit einer Stromsollwert-Spannung die Regelschaltung beaufschlagt, und mit einer Gegenspannungsquelle in Reihe mit dem Spannungsmesser.Ohmmeter circuit with a voltmeter with linear scale division The invention relates to an ohmmeter circuit with a linear voltmeter Scale division based on the detection of the given by a Control circuit generated constant current at the test object occurring voltage drop, preferably for test items between 0.5 and 108 ohms, with one in series with the The auxiliary resistor lying on the test object, at which one is used as the actual value for the constant current control Serving control voltage is tapped, the difference with a current setpoint voltage applied to the control circuit, and with a counter voltage source in series with the voltmeter.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ohmmeterschaltung hoher Genauigkeit mit einem Spannungsmesser linearer Teilung zu schaffen, die einen für die Praxis geeigneten, verhältnismäßig geringen Aufwand erfordert und die zugleich ohne Änderung des Schaltungsprinzips sowohl sehr kleine als auch sehr große Widerstände zu messen gestattet, insbesondere Prüflinge zwischen 0,5 und 108 Ohm. The invention is based on the object of an ohmmeter circuit high accuracy with a linear division voltmeter to create the one Requires relatively little effort that is suitable for practice and that at the same time without changing the circuit principle, both very small and very large resistances to measure, especially test items between 0.5 and 108 ohms.

Durch die deutsche Auslegeschrift 1 201 477 ist eine Schaltung bekannt, die im Prinzip zwar als Widerstandsmeßschaltung aufgefaßt werden kann, an sich jedoch zum Ermitteln des Spannungsabfalles an einem Prüfling mit nichtlinearer Stromspannungskennlinie und größer als etwa 1 Giga-Ohm bei einem vorgegebenen konstanten Strom dient. Demgegenüber besteht die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe darin, jene Schaltung so zu verbessern und abzuwandeln, daß damit das eingangs bereits genannte Ziel erreicht wird. From the German Auslegeschrift 1 201 477 a circuit is known, which in principle can be regarded as a resistance measuring circuit, but in itself to determine the voltage drop on a device under test with a non-linear current-voltage characteristic and serves greater than about 1 giga-ohm at a given constant current. In contrast the object underlying the invention is to provide that circuit improve and modify so that the aim already mentioned at the beginning is achieved will.

Durch die deutschen Auslegeschriften 1 103 458 und 1113 748 ist fernerhin ein direkt anzeigendes Ohmmeter mit mehreren Meßbereichen bekannt. By the German Auslegeschriften 1 103 458 and 1113 748 is also a direct reading ohmmeter with several measuring ranges is known.

Dieses arbeitet jedoch im Gegensatz zur Erfindung mit einer Spannungsteilerschaftung, an der eine konstante Spannung anliegt. Der eine der beiden Teilerwiderstände, dem ein Voltmeter parallel geschaltet ist, bildet den zu messenden Widerstand Rx. Die Schaltung ist so ausgelegt, daß bei Rx = cc das Instrument Vollausschlag zeigt. Die Skala besitzt demnach auch keine lineare Teilung. Außerdem sind zur Kompensation des endlichen Eigenwiderstandes des Meßinstrumentes etwas aufwendige, in den einzelnen Meßbereichen jeweils unterschiedliche Schaltungsmaßnahmen erforderlich, die bei der Schaltung nach der Erfindung entfallen.However, in contrast to the invention, this works with a voltage divider shaft, to which a constant voltage is applied. One of the two divider resistances, the a voltmeter is connected in parallel, forms the resistance to be measured Rx. the The circuit is designed so that when Rx = cc the instrument shows full deflection. The scale therefore has no linear division. Also are for compensation the finite intrinsic resistance of the measuring instrument somewhat expensive, in the individual Measuring ranges in each case different circuit measures are required the circuit according to the invention is omitted.

Durch »ETZ-A« TZ-A « vom 1. 12. 1954, H. 23, ist sodann die Schaltung eines Präzisionswiderstandsmessers mit linearer Anzeige bekannt, der allerdings nur Widerstände bis zu 3 Megohm erfaßt. Dieser arbeitet jedoch nach einem anderen Prinzip. Hier beruht die Widerstandsmessung auf einer Strom- und nicht auf einer Spannungsmessung wie bei der Schaltung nach der Erfindung. Außerdem ist der den Prüfling durchfließende Strom nicht stabilisiert, was bei der betreffenden Schaltung auch nicht angängig wäre. "ETZ-A" TZ-A "dated December 1, 1954, issue 23, is then the circuit of a precision resistance meter with linear display is known, however only resistances up to 3 megohms are recorded. This however, works according to another Principle. Here the resistance measurement is based on a current and not on one Voltage measurement as in the circuit according to the invention. Besides, that's the one Current flowing through the device under test is not stabilized, which is the case with the circuit in question would also not be accessible.

Neben den Widerstandsnormalien sind einstellbare, mechanisch miteinander gekoppelte Eichwiderstände erforderlich, was für den praktischen Aufbau eines solchen Gerätes ungünstig ist. Fernerhin wird in dieser Literaturstelle die Prinzipschaltung für einen linear anzeigenden Widerstandsmesser mit Spannungs-Meßinstrument angegeben, bei dem jedoch die Forderung »Rn > Rx« erfüllt sein muß. Es wird aber zugleich darauf hingewiesen, daß sich dieses Prinzip nicht für lineare Widerstandsmeßgeräte mit direkt anzeigendem Gleichspannungsinstrument eignet, jedenfalls nicht über den gesamten in der Praxis wichtigen Bereich. Demgegenüber ist dies bei der Schaltung nach der Erfindung der Fall.In addition to the resistance standards are adjustable, mechanical with each other coupled calibration resistors required, which is essential for the practical construction of such a Device is unfavorable. Furthermore, the basic circuit is shown in this reference specified for a linear ohmmeter with a voltage measuring instrument, in which, however, the requirement "Rn> Rx" must be met. But it will be at the same time be advised that this principle does not apply to linear resistance meters with a direct display DC voltage instrument, at least not via the entire area that is important in practice. In contrast, this is the case with the circuit according to the invention.

Die Erfindung besteht darin, daß als Quelle für die Gegenspannung der Ausgang eines Spannungsteilers und als Quelle für die Stromsollwert-Spannung der Ausgang eines weiteren Spannungsteilers dient und daß beide Spannungsteiler von der die Konstantstromregelschaltung speisenden Energiequelle gespeist sind. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben oder ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Ohmmeterschaltung. The invention consists in that as a source for the counter voltage the output of a voltage divider and as a source for the current setpoint voltage the output of another voltage divider is used and that both voltage dividers are fed by the energy source feeding the constant current regulating circuit. Further advantageous refinements are specified or in the subclaims emerge from the following description of an exemplary embodiment of the invention Ohmmeter circuit.

F i g. 1 zeigt ein Prinzipschaltbild; Fig. 2 und 3 zeigen eine in der Praxis bewährte Schaltung. Gleiche Teile wie in F i g. 1 sind mit denselben Bezugszeichen versehen. F i g. 1 shows a basic circuit diagram; Figs. 2 and 3 show an in circuit proven in practice. Same parts as in Fig. 1 are with the same Provided with reference numerals.

Wie aus F i g. 1 ersichtlich, fließt, geliefert aus einer Stromquelle Q, über einen Stellwiderstand 12 durch den unbekannten Widerstand Rx ein Strom, der unabhängig vom Widerstandswert innerhalb des 809 629/963 jeweiligen Meßbereiches gleichbleibend ist (Konstantstrom). Die hierbei an Rx und an einem mit Rx in Serie liegenden Hilfswiderstand Rs abfallende Gesamtspannung UmfUs wird mit einer Gegenspannung Ug in Reihe geschaltet und die verbleibende Differenzspannung einem Drehspulvoltmeter V zugeführt. Die Gegenspannung Ug hat den gleichen Wert wie die Spannung Us, so daß bei Rx = 0 der Instrumentenzeiger in Nullstellung geht. (Ein unmittelbares Anschließen des Voltmeters an die Klemmen für den Widerstand Rx ist nur bei relativ kleinen Rx-Werten möglich. Bei größeren Rx-Werten würde die Belastung der Spannung Um durch das Meßwerk erhebliche Meßfehler zur Folge haben.) Der Widerstand Rs ist vorhanden, um den Meßstrom stabilisieren zu können. Der Spannungsabfall an Rs in Differenz mit der Stromsollwert-Spannung am Teilerwiderstand R 2 dient als Steuerspannung eines Gleichstromverstärkers G, dessen Eingangsstufe mit einem Feldeffekt-Transistor bestückt ist, so daß sich ein hoher Eingangswiderstand ergibt. Der Widerstand R 2 bildet mit einem Widerstand R 1 einen Spannungsteiler, der ebenso wie ein Spannungsteiler von der Stromquelle Q gespeist wird. Der Spannungsteiler P liefert die Gegenspannung Ug. As shown in FIG. 1, flows supplied from a power source Q, a current through a variable resistor 12 through the unknown resistor Rx, which is independent of the resistance value within the 809 629/963 respective Measuring range is constant (constant current). The here at Rx and at one with the auxiliary resistor Rs in series, the total voltage UmfUs is reduced connected in series with a counter voltage Ug and the remaining differential voltage a moving coil voltmeter V supplied. The counter voltage Ug has the same value like the voltage Us, so that at Rx = 0 the instrument pointer goes to the zero position. (A direct connection of the voltmeter to the terminals for the resistor Rx is only possible with relatively small Rx values. With larger Rx values, the Load on the voltage To cause considerable measurement errors due to the measuring mechanism.) The resistor Rs is present in order to be able to stabilize the measuring current. The voltage drop at Rs in difference with the current setpoint voltage at the divider resistor R 2 is used as the control voltage of a DC amplifier G, whose input stage with a Field effect transistor is equipped, so that there is a high input resistance. The resistor R 2 forms a voltage divider with a resistor R 1, which also how a voltage divider is fed from the current source Q. The voltage divider P supplies the counter voltage Ug.

Der in F i g. 2 wiedergegebene Teil der Ohmmeterschaltung ist in Fig. 1 vereinfacht dargestellt. Die AnschlußpunkteO1, 02 und 03 entsprechen den Punkten 01 bis 03 in Fig. 1. The in F i g. 2 reproduced part of the ohmmeter circuit is in Fig. 1 shown in simplified form. The connection points O1, 02 and 03 correspond to the Points 01 to 03 in Fig. 1.

Über einen SchalterS, der normalerweise eingeschaltet ist, liegt parallel zu den Anschlußklemmen Ol a und 02 für Rx ein Taster Ta mit Ruhekontakt. Via a switch S, which is normally switched on, lies parallel to the terminals Ol a and 02 for Rx a button Ta with break contact.

Dieser wird erst dann gedrückt, wenn Rx angeschlossen ist. Durch Öffnen des Schalters S kann der Taster außer Betrieb gesetzt werden, was beispielsweise beim Ausmessen der Widerstandscharakteristik von Potentiometern vorteilhaft ist. Die Überbrückung der Rx-Klemmen durch Ta und S verhindert, daß die Abschaltautomatik für das Voltmeter, die an Hand von Fig. 3 noch beschrieben wird, bei nicht angeschlossenem Prüfling anspricht.This is only pressed when Rx is connected. By opening the switch S, the button can be put out of operation, for example when measuring the resistance characteristics of potentiometers is advantageous. The bridging of the Rx terminals by Ta and S prevents the automatic switch-off for the voltmeter, which will be described with reference to FIG. 3, when the device is not connected Test object responds.

Die Schaltung enthält Eichwiderstände Rml bis Rm n (Fig. 2), die zugleich Normalwiderstände sind und die dem Höchstwert von Rx im jeweiligen Meßbereich entsprechen. Sie werden durch einen Meßbereichsschalter Sm zwangläufig mit umgeschaltet und so einzeln in BereitstelIung gebracht. Zum Abgleichen des Gerätes auf den Maximalwert von Rx (= Endpunkt der Instrumentenskala) wird durch einen Schalter Sa der Meßwiderstand (Normalwiderstand) des jeweiligen Bereiches eingeschaltet, wozu Sa in Stellung 1 zu bringen ist. Der Abgleich erfolgt mittel seines Potentiometers im Verstärkerteil, das in Fig. 3 mit P 1 bezeichnet ist und mit dem sich der Meßstrom in geringem Maße verändern läßt. In Stellung 2 des Schalters Sa wird die Gegenspannung abgeglichen (Nullanzeige des Instruments). In Stellung 3 erfolgt das Messen. Entsprechend der Anzahl der vorgesehenen Meßbereiche sind in Fig. 2 an Stelle des Widerstandes Rs der Fig. 1 mehrere, durch eine Schaltebene Sm2 des Schalters Sm einschaltbare Widerstände Rsl bis Rsn vorgesehen. The circuit contains calibration resistors Rml to Rm n (Fig. 2), the are at the same time normal resistances and the maximum value of Rx in the respective measuring range correspond. They are inevitably switched over by a measuring range switch Sm and so individually made available. To adjust the device to the maximum value from Rx (= end point of the instrument scale) the measuring resistor is set by a switch Sa. (Normal resistance) of the respective area switched on, including Sa in position 1 is to bring. The adjustment takes place by means of its potentiometer in the amplifier part, which is designated in Fig. 3 with P 1 and with which the measuring current is to a small extent can be changed. In position 2 of switch Sa, the counter voltage is balanced (Zero display of the instrument). Measurement takes place in position 3. According to the The number of measuring ranges provided are shown in FIG. 2 instead of the resistance Rs 1 shows a plurality of resistors which can be switched on by a switching plane Sm2 of the switch Sm Rsl to Rsn provided.

F i g. 3 gibt die Schaltung eines erprobten Muster- -gerätes in Einzelheiten wieder, jedoch ohne den schon in Fig. 2 gezeigten Teil. Von den acht Stellungen des Meßbereichsschalters, deren Anzahl auch kleiner oder größer sein kann, wurden wie in Fig. 2 der Übersichtlichkeit wegen nur drei Stellungen ge- zeichnet. Der Gleichstromverstärker G der F i g. 1 besteht in Fig. 3 aus einem dreistufigen Verstärker mit Transistorverstärkerelementen T3, T4 und Tf. F i g. 3 gives the circuit of a tried and tested sample device in detail again, but without the part already shown in FIG. Of the eight positions of the measuring range switch, the number of which can also be smaller or larger as in Fig. 2 for the sake of clarity, only three positions draws. The DC amplifier G of FIG. 1 in FIG. 3 consists of a three-stage amplifier with transistor amplifier elements T3, T4 and Tf.

Davon ist das Verstärkerelement Tf ein Feldeffekttransistor. Infolge des sehr hohen Eingangswiderstandes von Tf ergibt sich eine sehr geringe Be lastung des WiderstandesRs, was sich günstig auf die Meßgenauigkeit auswirkt.Of these, the amplifier element Tf is a field effect transistor. As a result the very high input resistance of Tf results in a very low load of the resistance Rs, which has a favorable effect on the measurement accuracy.

Zur Speisung der Meßschaltung dient die Batterie Q, deren Spannung 9 V beträgt. The battery Q, whose voltage is used to feed the measuring circuit 9 V.

Um nicht nach jedem Meßbereichswechsel einen neuen Abgleich vornehmen zu müssen und um in jedem Bereich mit optimalem Stromstabilisierungsfaktor zu arbeiten, werden durch den-Meßbereichsschalter solche Widerstände des Gerätes, die Einfluß auf den Arbeitspunkt und auf den Stabilisierungsfaktor haben, mitumgeschaltet (SchalterebenenSm3 und Sm4 in Fig. 3). Wird eine besonders hohe Konstanz des einmal erfolgten Abgleichs gewünscht, so ist es vorteilhaft, eine 12-V-Batterie zu verwenden und zwischen Batterie und Meßgerät einen transistorisierten Spannungsstabilisator zu schalten, der auf 9 V Ausgangsspannung eingestellt wird. Durch ihn wird eine Abnahme der Spannung infolge Alterung der Batterie weitgehend ausgeglichen. Werden ein zusätzlicher Schalter und ein entsprechender Vorwiderstand eingebaut, so kann das Voltmeter auch zur Kontrolle der Batteriespannung benutzt werden. In order not to carry out a new adjustment after every change of measuring range to have to and to work with the optimal current stabilization factor in every area, If the measuring range switch sets such resistances in the device that influence have switched to the operating point and the stabilization factor (switch levels Sm3 and Sm4 in Fig. 3). This results in a particularly high level of constancy of the comparison once carried out if desired, it is advantageous to use a 12V battery and between battery and meter to switch a transistorized voltage stabilizer on 9 V output voltage is set. Through it there will be a decrease in tension largely balanced due to the aging of the battery. Become an additional switch and a corresponding series resistor installed, so the voltmeter can also be used for checking the battery voltage.

Der Meßstrom je Bereich ist so gewählt, daß an Rx maximal die Spannung 1 V abfällt (im 10-Q-Bereich also 100 mA, im lQ0-Q-Bereich 10 mA usf. bis zum Bereich 100 mQ mit einem Meßstrom von 10-5 mA). The measuring current for each range is selected so that the maximum voltage at Rx is 1 V drops (in the 10-Q range that is 100 mA, in the IQ0-Q range 10 mA and so on up to the range 100 mQ with a measuring current of 10-5 mA).

Um zu verhindern, daß bei defektem Prüfling oder einem solchen, dessen Wert den jeweils eingestellten Meßbereich wesentlich übersteigt, der Instrumentenzeiger über den Skalenendpunkt hinaus abgelenkt wird, ist eine Automatik vorgesehen (Transistor T1, Relais A mit den Kontakten al und a2), die in diesem Fall das Instrument aus- und eine Signallampe oder ein Schauzeichen einschaltet. Bei Rx= oo wird nämlich der Transistor T2 durch die Regelung völlig geöffnet. To prevent a defective test item or one of its Value significantly exceeds the set measuring range, the instrument pointer is deflected beyond the end of the scale, an automatic system is provided (transistor T1, relay A with contacts a1 and a2), which in this case switches off the instrument. and turns on a signal lamp or indicator. In the case of Rx = oo, the transistor T2 is completely opened by the regulation.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß sie bei verhältnismäßig geringem Aufwand die Herstellung von Ohmmetern mit großem Meßumfang und von hoher Genauigkeit ermöglicht, bei denen der Meßwert der linearen Skalenteilung wegen besonders leicht ablesbar ist. The advantages achieved with the invention are in particular: that they make the production of ohmmeters with a relatively low cost Measurement range and high accuracy allows where the measured value of the linear Scale division is particularly easy to read because of.

Ein weiterer Vorteil ist, daß der Erfindung in allen Meßbereichen das gleiche Meßprinzip zugrunde liegt.Another advantage is that the invention can be used in all measuring ranges is based on the same measuring principle.

Claims

Claims: 1. Ohmmeter circuit with a linear voltmeter Scale division based on the detection of the given by a Control circuit generated constant current at the test object occurring voltage drop, preferably for test items between 0.5 and 108 ohms, with one in series with the The auxiliary resistor lying on the test object, at which one is used as the actual value for the constant current control Serving control voltage is tapped, the difference with a current setpoint voltage applied to the control circuit, and with a counter voltage source in series with the voltmeter, thereby marked that as a source for the counter voltage (Ug) the output of a voltage divider (P) and as a source for the current setpoint voltage the output of another voltage divider (R1, R2) is used and that both voltage dividers from which the constant current control circuit (T2, T3, T4, Tf) feeding energy source (Q) are fed.

2. Ohmmeter circuit according to claim 1, characterized in that there is a calibration resistor (Rm) that can be switched on instead of the test item (Rx) The quantity includes that the voltmeter (V) when the calibration resistor (RM) is switched on Shows full deflection.

3. Ohmmeter circuit according to claim 1 or 2, characterized by a multiple switch (Sm) having several switching levels for setting several Decadically subdivided measuring ranges.

4. ohmmeter circuit according to claim 3, characterized in that the multiple switch (Sm) has a switching level (Sml) for switching over for the individual Measuring ranges required calibration resistances (Rml to Rmn).

5. Ohmmeter circuit according to one of claims 1 to 4, characterized in that that a transistor (T1) controlled relay (A) is provided, which at Inadmissibly high value of the voltage applied to the voltmeter (V) Voltmeter tV) switches off.

6. Ohmmeter circuit according to one of claims 1 to 5, characterized in that that parallel to its test object connections (Ola, 02) a closed in the idle state Pushbutton switch (Ta) is in series with a switch (5) (Fig. 2).

7. ohmmeter circuit according to one of claims 1 to 6, characterized in that that the control circuit in the manner of a stabilizer known for keeping the current constant built with transistor amplifier elements (T2, T3, T4, Tf) in the longitudinal and transverse branches and that the input amplifier element of the shunt arm is a field effect transistor (Tf) is.

Publications considered: German Auslegeschriften No. 1 103 458, 1 113 748, 1201477, 1249403; "ETZ-A", 75 (1954), pp. 783 to 786.