DE1303861B - - Google Patents

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DE1303861B
DE1303861B DE19661303861D DE1303861DA DE1303861B DE 1303861 B DE1303861 B DE 1303861B DE 19661303861 D DE19661303861 D DE 19661303861D DE 1303861D A DE1303861D A DE 1303861DA DE 1303861 B DE1303861 B DE 1303861B
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Description

Wirk- und Blindkomponente der Brückenver- 45 Diesen Mangel versucht eine andere bekannte Stimmung zwei gleich aufgebaute, voneinander Schaltung (USA.-Patentschrift 3 082 373) für den unabhängige, einem Wirk- und einem Bündele- selbsttätigen Abgleich einer Meßbrücke dadurch zu ment im Vergleichszweig der Brücke zugeordnete vermeiden, daß Vergleichsimpedanzen verschiedener Einheiten, bestehend aus phasengesteuertem Größenordnungen in der Weise geschaltet werden, Gleichrichter, UND-Gliedern, zweitem Zähler 50 daß zunächst ein Grobabgleich und dann fortschrei- und umsteuerbarem Zähler, vorgesehen sind. tend ein immer feinerer Abgleich durchgeführt wird.Active and reactive components of the bridging 45 This deficiency is attempted by another well-known one Mood two identically structured, each other circuit (USA.-Patent 3 082 373) for the independent, one active and one bundle automatic balancing of a measuring bridge thereby ment in the comparison branch of the bridge assigned to avoid comparison impedances of different Units consisting of phased orders of magnitude are switched in such a way Rectifier, AND gates, second counter 50 that first a coarse adjustment and then progress and reversible counter are provided. an ever finer adjustment is carried out.

Derartige Schaltungen sind z. B. schon von Widerstandsdekaden her allgemein bekannt. Bei dieser bekannten Brücke wird am Ausgang ein »Fehler-Er-55 folgs-Diskriminator« verwendet, der den jeweils folgenden Abgleichschritt mit dem vorausgegangenenSuch circuits are z. B. already well known from resistance decades ago. In this known bridge at the output a "mistake-ER 55 folgs discriminator" used of the respective subsequent matching step with the previous

)ie Erfindung bezieht sich auf eine elektrische vergleicht und entscheidet, ob der folgende Abgleichaltung für den selbsttätigen Abgleich einer Impe- schritt zu einer Verbesserung des Brückengleichgezmeßbrücke, in deren die Bezugsimpedanz auf- wichts geführt hat. Ist dies nicht der Fall, so wird senden Brückenzweig eine Anzahl von Schaltern 60 der jeweils letzte Schaltschritt rückgängig gemacht die Veränderung des durch diesen Brückenzweig und die nächst feinere Reihe von Vergleichsimpedan-3enden Stroms angeordnet ist, mit einem ein der zen fortgeschaltet. Nachteilig bei dieser bekannten ise des Ausgleichsstroms entsprechendes Fehler- Schaltung ist insbesondere das Erfordernis einer Geial abgebenden phasengesteuerten Gleichrichter dächtniseinheit, die das Ergebnis des vorhergehenden einem durch diesen umsteuerbaren und mittels 65 Schaltschritts speichern muß, und die Schwierigkeit :s Taktgebers fortschaltbaren umsteuerbaren Zäh- des Abgleichs von Wirk- und Blindkomponenten aufzur Steuerung des Schaltzustands der Schalter so- weisenden Impedanzen wegen des beim Abgleich der mit einer vom umsteuerbaren Zähler gesteuerten einzelnen Komponenten bezüglich der anderen Korn-) The invention relates to an electrical compares and decides whether the following balancing for the automatic adjustment of an impedance step to improve the bridge equilibrium measuring bridge, in which the reference impedance has resulted in weight. If this is not the case, then will send bridge branch a number of switches 60 of each last switching step reversed the change of the through this bridge branch and the next finer series of comparison impedance 3 ends Stroms is arranged, advanced with one of the zen. Disadvantage of this known The fault circuit corresponding to the equalizing current is in particular the requirement of a geial emitting phased rectifier memory unit, which is the result of the previous one through this reversible and must store by means of 65 switching steps, and the difficulty : s clock incrementable reversible counter balancing of active and reactive components Control of the switching state of the switches, so-called impedances, because of the when balancing the with an individual component controlled by the reversible counter with regard to the other grain

3 43 4

ponente häufig stark wandernden Abgleichpunktes. bindung mit einer Kapazitäts-Transformator-Mecomponent of the often strongly shifting adjustment point. binding with a capacity transformer-Me

Dies hat zur Folge, daß der Abgleich der e/iizelnen brücke, Veran-As a result, the adjustment of the individual bridges, events

Knmportenten abwechselnd wiederholt werden muß. Fig. 2 ein Schaltbild gemäß Fig. 1 unter ν eiNotes must be repeated alternately. FIG. 2 shows a circuit diagram according to FIG. 1 under ν ei

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine schaulichung weiterer Einzelheiten, Schalung der eingangs genannten Art zu schaffen, 5 Fig. 3 einen Transistorschalter, der in einer a welche einen schnellen Abgleich beim Messen von tunß nach F i g. 1 und 2 verwendet werden Kann, Impedanzen in einem Bereich von mehreren deka- Fig. 4 und 5 mögliche Anordnungen aer ^n dischen Größenordnungen mit geringem schaltungs- für die Bezugsimpedanz und oleichzeitiee technischem Aufwand ermöglicht und die insbeson- Fig. 6 ein Blockschaltbild fur me gieu. & dere diese Vorteile auch dann aufweist, wenn Wirk- io Messung von Kapazität und Leitwert. Transund Blindkomponenten abgeglichen werden sollen. In Fig. 1 und 2 wird von der W»iThe invention is based on the object of providing an illustration of further details, formwork of the type mentioned at the outset, FIG. 3 a transistor switch which, in a 1 and 2 can be used, impedances in a range of several decimal Fig. 4 and 5 possible arrangements aer ^ n dical orders of magnitude with little circuitry for the reference impedance and oleichzeitiee technical effort and which in particular enables Fig. 6 a block diagram for me gieu. & which has these advantages even when effective measurement of capacitance and conductance. Trans and reactive components are to be matched. In FIGS. 1 and 2, the W »i

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst formator-Meßbrücke ausgegangen, uie rrimThis object is achieved according to the invention, starting from the formator measuring bridge, uie rrim

durch zwischen den Taktgeber und die einzelnen lung P des Transformators T wird von einemthrough between the clock and the individual ment P of the transformer T is from a

Dekadeneingänge des umsteuerbaren Zählers ge- rator 6 mit Wechselstromi gespeist, so dab one .P Decade inputs of the reversible counter generator 6 fed with alternating current i , so that one. P.

schaltete, von einem zweiten Zähler ansteuerbare 15 nung in der Sekundärwicklung S mit einer geswitched, from a second counter controllable voltage in the secondary winding S with a ge

UND-Glieder und einen dem phasengesteuerten Mittelanzapfung G induziert wird JJieo^uAND gates and a phase-controlled center tap G is induced JJieo ^ u

Gleichrichter nachgeschalteten, jeweils bei Phasen- der Sekundärwicklung 5 bilden BrucKenzws·Rectifiers connected downstream, in each case with phase the secondary winding 5 form bridges

umkehr des Ausgleichsstroms ein Zählsignal an den den beiden anderen Brockenzweigen hegenJ>ne reversal of the compensation current, a count signal to the other two branches chunks hegenJ> ne

zweiten Zähler abgebenden Spannungsvergleicher, bekannte Kapazität Cx und eine bekannte ν ergsecond counter emitting voltage comparator, known capacitance C x and a known ν erg

wobei die Ausgänge des zweiten Zählers den UND- 20 kapazität C5 (Bezugskapazitat).where the outputs of the second counter the AND 20 capacitance C 5 (reference capacitance).

Gliedern derart zugeordnet sind, daß vom zweiten Die Brücke ist abgeglichen wenn deMromLinks are assigned in such a way that from the second the bridge is balanced when deMrom

Zähler bei dessen Fortschaltung jeweils das der den Brückenzwe.gen mit der VergleichskapazUat CWhen it is incremented, the counter is that of the bridge branches with the comparison capacity C

nächstniedrigen Dekade des umsteuerbaren Zählers und der unbekannten Kapazität Cx g'jcn sinext lower decade of the reversible counter and the unknown capacity C x g'jcn si

zugeordnete UND-Glied angesteuert wird. Mittels daß kein Ausgleichsstrom in Jfr Aus^ewüs^ru gassigned AND element is controlled. By means of that no compensating current in Jf r Aus ^ e e ^ ru g

dieser Schaltung wird ein um den Abgleichspunkt ,5 durch einen phasengesteuerten Gleich"™ \\h&T this circuit is a around the balance point, 5 by a phase controlled equi ch "™ \\ h & T

konvergent pendelnder Abgleich erzielt. Die An- Dieser liegt zwischen dem BruckeneckpunktluDerconvergent oscillating adjustment achieved. The connection lies between the bridge corner point load

steuerung der einzelnen Zählerdekaden mittels de! dem Massenanschluß G an dem BM™^n Brocxencontrol of the individual meter decades using de! the ground connection G on the B M ™ ^ n Brocxen

UND-Glieder und des zweiten Zählers ist dabei eckpunkt G. Der phasengesteuerte Gleichi>cn sr JAND elements and the second counter is corner point G. The phase-controlled equi> cn sr J

denkbar einfach. ermittelt, ob der durch den Brück^zwei| ^^very easy. determines whether the bridge ^ two | ^^

Zweckmäßigerweise wird im Spannungs-Verglei- 30 fließende Strom großer oder klein«ist als;aei uu eher eine vom phasengesteuerten Gleichrichter ge- den Brückenzweig C fließende Strom, er ^ lieferte Gleichspannung mit einer festen Bezugsspan- dabei ein Fehlersignal das anzeigt, ob zbc^ nung verglichen und das Vergleichssignal über ein abgleich in dem Brückenzweig C5 eine greise ODER-Glied dem zweiten Zähler zugeführt. Auf geringere Spannung erforderlich ist.n'£>«[· A diese Weise wird der zweite Zähler so lange mit 35 Größe der Spannung mi«e^ u,^rf ?, nd einem reStrom versorgt, als der phasengesteuerte Gleichrich- Zapfstellen an der Sekundärwicklung,und™ ter ein Fehlersignal liefert. Sobald der Abgleich er- gelbaren Kontakt Γ veränderbar woto dieA^swah reicht ist, wird hingegen der zweite Zähler stromlos der Anzapfstellen über elektronische ^gUalscha er und dadurch der umsteuerbare Zähler stillgesetzt. erfolgt. Das Fehlersignal wirdΓdurch fme naen*Conveniently, 30 current flowing in the voltage comparisons big or small "as; aei uu rather a the bridge arm C flowing overall from the phase-controlled rectifier, he delivered DC voltage with a fixed Bezugsspan- while an error signal indicating ^ if zbc ^ voltage compared and the comparison signal is fed to the second counter via an adjustment in the bridge branch C 5, an old OR element. Required to lower voltage .n '£>"[· A Thus, the second counter is so long and with 35 magnitude of the voltage mi' e ^, ^ r f? Supplied a reStrom nd when the phased rectifier taps on the secondary winding, and ™ ter supplies an error signal. As soon as the adjustment of the contact Γ changeable woto dieA ^ swah is enough, however, the second meter of the tapping points is de-energized via electronic switches and thus the reversible meter is shut down. he follows. The error signal is given by fme *

In besonders vorteilhafter Weise läßt sich die er- 40 hend näher beschriebene logisc he Schal ung ζ υThe logic circuitry described in more detail can be used in a particularly advantageous manner

findungsgemäße Schaltung bei den bekannten Trans- arbeitet und einem umsteuerbaren Zamer £ 8circuit according to the invention in the known trans works and a reversible Zamer £ 8

formator-Brückenschaltungen mit einer Anzahl führt, der über Leitungen JO mittels der eieKtro^formator bridge circuits with a number that leads via lines JO by means of the eieKtro ^

schaltbarer Abgriffe der Sekundärwicklung verwen- sehen Schaltung die Spannung an c, s .Switchable taps on the secondary winding use the circuitry the voltage at c, s.

den. Ein auf diese Weise aufgebautes Meßgerät er- Fehlersignal zu vernn|eFn'.zaht r£nem Zustand derthe. A measuring device constructed in this way can detect an error signal e F n '. zaht r £ ne m state of

möglicht Kapazitätsmessungen von 0,0IpF bis 45 Abgleich erreichtet.Bei f^^^SP^ Allows capacitance measurements from 0.0IpF to 45 balance achieved. At f ^^^ SP ^

100 μΡ und einen Abgleich innerhalb weniger als Brücke wird der Wert ^r.u°^ « dantestellt, die100 μΡ and an adjustment within less than a bridge becomes the value ^ r . u ° ^ «placed on the

eine? haiben Sekunde „ei einer Genaust von an einer «£-%$£££& S, ■*-one? have a second "one Exactly from one " £ -% $ £££ & S, ■ * -

" Sollen gleichzeitig eine Wirk- und eine Blindkom- Information wird außerdem zur Veenau & ponente abgeglichen werden, sind zwei gleich aufge- 50 Druckvorrichtungen oder sonst gen D^^!. baute, voneinander unabhängige, einem Wirk- und tungsanlagen bei 22 im b.narverscniub einem Blindelement im Vergleichszweig der Brücke malsystem dargestellt. . . verstel."If active and blind com information are also to be compared to the Ve ™ enau & ponente at the same time, two identical 50 printing devices or otherwise built, independent, one effect and processing systems at 22 im b.narverscniub a blind element in the comparison branch of the bridge painting system .

zugeordnete Einheiten, bestehend aus phasenge- Bei dem Ausfu ηηΒ^^"Η^4 8 dte Araap-assigned units, consisting of phase- In the execution ηη Β ^^ " Η ^ 4 8 d te Araap-

steuertem Gleichrichter, UND-Gliedern, zweitem len die elektronischen Digitelbchalter 4 ate απ ρ Suilcr und umsteuerbarem Zähler, vorgesehen. Der 55 fung Γ an der Sekundärwicklung S, wobei dem pha konvergent pendelnde gleichzeitige Abgleich der bei- sengesteuerten Gtadinchter 3 em Stiom zug den Komponenten verhindert das Auftreten wan- wird, der dem Ana logwert UJ U1f" · d· A dernder Abgleichpunkte, so daß ein abwechselnder Zählers 19 enüjncht Dab« vnrf ^^^. Abgleich der beiden Komponenten entfällt. Die er- zapfungsstelle ausgewählt, die zu eine» findungsgemäße Schaltung ermöglicht daher eine 60 gleich führt. Schalter 4 ist incontrolled rectifier, AND gates, second len the electronic Digitelbchalter 4 ate απ ρ Suilcr and reversible counter, provided. The 55 function Γ on the secondary winding S, whereby the pha-convergent oscillating simultaneous adjustment of the bit-controlled Gtadinchter 3 em tension of the components prevents the occurrence of which corresponds to the analog value U J U1 f "· d · A of the adjustment points, so that an alternating counter 19 does not need to be used to adjust the two components. The tap selected which enables a circuit according to the invention therefore leads to a 60 equal. Switch 4 is in

hohe Abgleichgeschwindigkeit. Fertigungstechnisch Eine bevorzugte Anordnung derJ^high synchronization speed. Manufacturing technology A preferred arrangement of the J ^

ist dabei von Vorteil, daß die für die beiden Kompo- F i g. 2 dargestellt. H.erbe. sind aufeina^folgende, nenten verwendeten Schaltungen gleich aufgebaut unt^rsc^^^,fg^pSffi ^SSSrThe advantage here is that the two compo- F i g. 2 shown. H.erbe. are in succession, The circuits used have the same structure unt ^ rsc ^^^, fg ^ pSffi ^ SSSr

''"Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung wer- 65 T1, T2 ... T3 an gleiche Nomfkapazitot enC J^"" Embodiments according to the invention are 65 T 1 , T 2 ... T 3 to the same nominal capacitance enC J ^

den nachfolgend an Hand der Zeichnungen näher er- schlossen. Die Schalter sind schematisch dargestelltewhich are explained in more detail below on the basis of the drawings. The switches are shown schematically

läutert. Es zeigt vorzugsweise Transistorschalter, wie sie in Hg. J purifies. It is preferably transistor switches, as shown in Hg. J

Fie. 1 ein Blockschaltbild der Schallung in Ver- dargestellt sind.Fie. 1 shows a block diagram of the circuit in FIG.

Bei unabgeglichener Brücke entsteht am Ausgang des phasengesteuerten Gleichrichters eine Gleichspannung, die über die Leitung 5 einem Spannungs-Vergleicher 9 zugeführt wird. Der Spannungs-Vergleicher 9 gehört zur logischen Schaltung 20, deren übrige Schaltungselemente nachstehend noch näher beschrieben sind. Die Gleichspannung wird im Spannungs-Verglcicher mit einer bei 7 zugel'ührtcn Bezugsspannung, die beispielsweise Erdpotential aufweist, verglichen. Bei unabgeglichener Brücke ist das Ausgangssignal des phasengesteuerten Gleichrichters höher oder niedriger als die Bezugsspannung, so daß am Ausgang eines ODER-Gliedes 11 ein Signal erhalten wird, das über eine Leitung 15 einen Zähler 13 steuert. Der Zähler 13 weist in F i g. 2 vier Ausgänge D1, Z).,, D3 und U4 auf, die mit entsprechenden UND-Ghedcrn G1, G2, G., und G4 in Verbindung stehen, die synchrone Taktimpulse aus einem (über 8 mit der Stromquelle in Verbindung stehenden) Taktgeber 17 erhalten, um entsprechende Dekadeneingänge 8' des umsteuerbaren Zählers zu speisen. Um die Richtung anzuzeigen, in welcher der umsteuerbare Zähler 19 zählen soll, wird über 2 eine richlungsanzeigende Steuergleichspannung an den umsteuerbaren Zähler 19 angelegt. Hat das Verstimmungssteuersignal einen Wert, daß der Zählersland höher ist, als der für einen Abgleich erforderliche, wird bewirkt, daß der Zähler 19 rückwärts zählt und umgekehrt.If the bridge is unbalanced, a DC voltage is produced at the output of the phase-controlled rectifier and is fed to a voltage comparator 9 via line 5. The voltage comparator 9 belongs to the logic circuit 20, the remaining circuit elements of which are described in more detail below. The direct voltage is compared in the voltage comparator with a reference voltage supplied at 7, which, for example, has ground potential. If the bridge is unbalanced, the output signal of the phase-controlled rectifier is higher or lower than the reference voltage, so that a signal is obtained at the output of an OR gate 11 which controls a counter 13 via a line 15. The counter 13 has in FIG. 2 four outputs D 1 , Z). ,, D 3 and U 4 , which are connected to corresponding AND gates G 1 , G 2 , G., and G 4 , the synchronous clock pulses from one (via 8 with the Current source related) clock 17 received to feed corresponding decade inputs 8 'of the reversible counter. In order to indicate the direction in which the reversible counter 19 is to count, a direction-indicating direct control voltage is applied to the reversible counter 19 via 2. If the detuning control signal has a value that the counter country is higher than that required for an adjustment, the counter 19 is caused to count down and vice versa.

Bei unabgeglichener Brücke gibt der Zähler 13 anfänglich an dem Ausgang Z)1 ein Signal ab, so daß die Torschaltung G1 Impulse aus dem Taktgeber 17 durchläßt und der höchsten Dekade des umsteuerbaren Zählers 19 zuführt. Die höchste Dekade zählt weiter, bis sie über den Abgleichpunkt hinausgezählt hat, wobei sich die Polarität des Fehlersignals umkehrt. Diese Umkehr bewirkt eine Veränderung im Zustand des Ausgangs des Spannungs-Vergleichers 9, was über das ODER-Glied 11 und die Leitung 15 an den Zähler 13 geleitet wird und dazu führt, daß der Zähler an dem Ausgang D., ein Signal abgibt und damit die Torschaltung G2 öffnet. Dadurch können dem nächsten Dekadencingang 8' Taktimpulse zugeführt werden. Weitere Zustandsveränderungen des Vergleichers 9 bewirken eine entsprechende Steuerung des Zählers 13, so daß dieser auf die Ausgänge D., bzw. D4 fortgeschaltet wird und die Torschaltung G3 bzw. G4 geöffnet wird. Der Zähler 19 besitzt die normalen Übertragswege von jeder Dekade auf die nächsthöhere Dekade.If the bridge is unbalanced, the counter 13 initially emits a signal at the output Z) 1 , so that the gate circuit G 1 allows pulses from the clock 17 and feeds them to the highest decade of the reversible counter 19. The highest decade continues to count until it has counted beyond the adjustment point, whereby the polarity of the error signal is reversed. This reversal causes a change in the state of the output of the voltage comparator 9, which is passed via the OR gate 11 and the line 15 to the counter 13 and results in the counter emitting a signal at the output D. the gate circuit G 2 opens. This means that 8 'clock pulses can be fed to the next decade input. Further changes in the state of the comparator 9 cause a corresponding control of the counter 13, so that it is advanced to the outputs D. or D 4 and the gate circuit G 3 or G 4 is opened. The counter 19 has the normal carry paths from each decade to the next higher decade.

Der die Zählrichtung und somit die Richtung der erforderlichen Korrektur der Anzapfstelle an der Sekundärwicklung 5 des Transformators T anzeigende Ausgang 10 des umsteuerbaren Zählers 19 kann die in Fig. 2 schematisch dargestellten Schalter 4 steuern. Die Anzapfstelle T wird also mit den aufeinanderfolgenden Schaltern T1, T2, T3 usw. selbsttätig fortlaufend gesucht, um die Spannungsverhältnisse in den Brückenzweigen zu verändern. Die Zählung in dem umsteuerbaren Zähler 19 ist direkt proportional dem Strom, der über die Normalkapazität C5 durch die in geeigneter Weise betätigten und der richtigen Transformatoranzapfstelle 7" zugeordneten Schalter fließt Dieser Strom im Brückenzweig C, ist bei Abgleich gleich dem Strom in dem Brückenzweig Cx. Die Schalter 4 nehmen also das Digitalsignal auf und erzeugen einen Strom in der Normalkapazität C„ der dem Analogwert der Zählung in dem umsteuerbaren Zähler entspricht.The output 10 of the reversible counter 19, which indicates the counting direction and thus the direction of the required correction of the tap on the secondary winding 5 of the transformer T, can control the switch 4 shown schematically in FIG. The tap T is automatically and continuously searched for with the successive switches T 1 , T 2 , T 3 etc. in order to change the voltage conditions in the bridge branches. The count in the reversible counter 19 is directly proportional to the current that flows through the normal capacitance C 5 through the switches that are appropriately actuated and assigned to the correct transformer tap 7 ″ x. the switch 4 so take the digital signal and generate a current in the normal capacity C "corresponding to the analog value of the count in the reversible counter.

Die Schalter T1, T0, T3 usw. können bcispielsweise zweistufige Transistorschalter mit parallelgeschalteten Basisausgängen und gemeinsamem Emitter sein (Fig. 3). Die veränderbare Spannung aus den verschiedenen Anzapfstellen in Fig. 1 und 2 zu verwenden, ist nur ein möglicher Weg. Ein anderer Weg ist in F i g. 4 gezeigt, wo an Stelle mehrerer, einander gleich großer Vergleichskapazitäten gemäß F i g. 2, die jeweils mit einer anderen Spannung gespeist werden, mehrere Kapazitäten Cn... Cv;! usw. mit abgestuften Werten sind und ein gemeinsamer Anschluß der Schalter T1 ... Ts usw. an den oberen Anschluß der Sekundärwicklung 5 besteht. Diese Schaltung ermöglicht das Einschalten von unterschiedlichen (beispielsweise sich jeweils verdoppelnden) Kapazitätswerten in den oberen Brückenzweig.The switches T 1 , T 0 , T 3 etc. can, for example, be two-stage transistor switches with parallel-connected base outputs and a common emitter (FIG. 3). Using the variable voltage from the various taps in Figures 1 and 2 is only one possible way. Another way is in FIG. 4, where instead of several comparative capacitances of equal size according to FIG. 2, which are each fed with a different voltage, several capacitances C n ... C v ;! etc. are with graduated values and a common connection of the switches T 1 ... T s etc. to the upper connection of the secondary winding 5 exists. This circuit enables different (for example, each doubling) capacitance values to be switched on in the upper branch of the bridge.

Ferner kann, wie in F i g. 5 dargestellt, eine einzige Vergleichskapazität C5 verwendet werden, wobei der durch sie fließende Strom entsprechend dem Zustand der Schalter T1, Tv Ta usw. und der ihnen zugeordneten Widerstände R1, R2, /?., usw., die abhängig vom Zählstand des umsteuerbaren Zählers 19 geschaltet werden. Die Spannung bei B entsteht durch Anlegen der kumulativen Ausgänge der Schaltvorrichtungen an einen gemeinsamen Verstärker A, der zum Erzeugen einer hohen Linearität und StabilitätFurthermore, as shown in FIG. 5, a single comparison capacitance C 5 can be used, the current flowing through it corresponding to the state of the switches T 1 , T v T a etc. and the resistors R 1 , R 2 , /?., Etc. assigned to them, the can be switched depending on the count of the reversible counter 19. The voltage at B is created by applying the cumulative outputs of the switching devices to a common amplifier A, which is used to produce high linearity and stability

,0 mit erheblicher Gegenkopplung bei R arbeitet. Mittels dieser Digital-Analog-Umsetzung wird das Verhältnis der Wechselspannung bei B gegenüber der Wechselspannung am Eingang verändert, so daß zum Bewirken des Abgleichs der Impedanzwert des Normalkondensators C5 in der Brückenschaltung effektiv verändert wird., 0 works with considerable negative feedback at R. By means of this digital-to-analog conversion, the ratio of the alternating voltage at B to the alternating voltage at the input is changed, so that the impedance value of the normal capacitor C 5 in the bridge circuit is effectively changed to effect the adjustment.

Aus Gründen der Veranschaulichung ist die Brükkenschaltung nach F i g. 1 und 2 an Hand von selbsttätigen Kapazitätsmessungen beschrieben worden, obwohl gewünschtenfalls auch Induktivitäts- und Leitwertsmessungen vorgenommen werden können. Bei der Schaltung nach F i g. 6 ist die Kapazitätsmessung nach F i g. 1 und 2 beispielsweise durch eine Leitwerimessung crgäiul. Der unbekannte Leitwert Gx wird in Parallelschaltung zur unbekannten Kapazität C1 ermittelt. Hier wird ein Digital-Analog-Umsetzer 4' mit einem zusätzlichen phasengesteuerten Gleichrichter 3' verwendet, der einen um 90' phasenverschobenen Ausgang an einen gesonderten Satz logischer Schaltungen 20' und einen umsteuerbaren Zähler 19' anlegt, wobei die einzelnen Anschlüsse mit den F i g. 1 entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet sind.For the sake of illustration, the bridge circuit according to FIG. 1 and 2 have been described on the basis of automatic capacitance measurements, although inductance and conductance measurements can also be made if desired. In the circuit according to FIG. 6 is the capacitance measurement according to FIG. 1 and 2, for example, by a Leitwerimessung crgäiul. The unknown conductance G x is determined in parallel with the unknown capacitance C 1 . Here a digital-to-analog converter 4 'with an additional phase-controlled rectifier 3' is used, which applies an output shifted by 90 'to a separate set of logic circuits 20' and a reversible counter 19 ', the individual connections with the F i G. 1 corresponding reference numerals are designated.

In der Praxis lassen sich Briickenschaltungen der vorbeschriebenen Bauart mit Erfolg so ausführen, daß ein selbsttätiger Abgleich in der vorstehend beschriebenen Weise erreichbar ist. Beispielsweise läßt sich bei einer 400 Hz-Stromquelle 6 ein Kapazitätsbereich (Parallelschaltung) von 0,01 pF bis 100 μΡ bestreichen, ein Leitwertbereich (parallel) von 100 pS bis 1,0 S und ein unmittelbar ablesbarer Verlustfaktorbereich von 0,0001 bis 1,00 (100 °/o), und zwar alles mit einer Ablesegenauigkeit von 0,1 % für Kapazität und Konduktanz und von 1 %> für dit Ablesegenauigkeit des Verlustfaktors. Ohne Berdchsveränderungen läßt sich ein selbsttätiger Abgleich χ in 0,35 see erreichen.In practice, bridge circuits of the type described above can be carried out successfully in such a way that automatic balancing can be achieved in the manner described above. For example, with a 400 Hz power source 6, a capacitance range (parallel connection) from 0.01 pF to 100 μΡ, a conductance range (parallel) from 100 pS to 1.0 S and a directly readable loss factor range from 0.0001 to 1, 00 (100%), all with a reading accuracy of 0.1% for capacitance and conductance and of 1%> for the reading accuracy of the dissipation factor. An automatic adjustment χ in 0.35 seconds can be achieved without changes in the range.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (4)

1 2 j _, ... Anzeige- und/oder Ausgabevorrichtung für die zu \ Patentansprüche: messende Komponente der Impedanz. j1 2 j _, ... display and / or output device for the claims to be: measuring component of the impedance. j 1. Elektrische Schaltung für den selbsttätigen Es sind die verschiedensten Arten von Impedanz- ] Abgleich einer Impedanzmeßbrücke, in deren die meßbriicken bekannt. Um einen selbsttätigen Ab- j Bezugsimpedanz aufweisenden Brückenzweig 5 gleich zu ermöglichen, sind die Impedanz-, Strom- j eine Anzahl von Schaltern für die Veränderung oder Spannungsverhäitnisse im Vergleichszweig der1. Electrical circuit for the automatic There are various types of impedance] Adjustment of an impedance measuring bridge in which the measuring bridges are known. To create an automatic ab- j To enable the same bridge branch 5 having reference impedance, the impedance, current j a number of switches for the change or voltage ratios in the comparison branch of the des durch diesen Briickenzweig fließenden Stroms Brücke in der Regel digital schaltbar. Insbesondere angeordnet ist, mit einem ein der Phase des Aus- können eine Anzahl von Vergleichsimpedanzen wahl- j gleichsstroms entsprechendes Fehlersignal abge- weise oder zusammen geschaltet werden, um den < benden phasengesteuerten Gleichrichter und io durch den Vergleichszweig fließenden Strom zu ver- j einem durch diesen umsteuerbaren und mittels ändern. Alternativ oder zusätzlich hierzu können bei \ eines Taktgebers fortschaltbaren umsteuerbaren der für den selbsttätigen Abgleich besonders geeig- f Zähler zur Steuerung des Schaltzustands der neten Transformator-Meßbrücke verschiedene Ab-Schalter sowie mit einer vom umsteuerbaren griffe der Sekundärwicklung des Transformators j Zähler gesteuerten Anzeige- und/oder Ausgabe- 15 schaltbar sein, um die an der Bezugsimpedanz an- j vorrichtung für die zu messende Komponente der liegende Spannung und dadurch den durch diesen | Impedanz, gekennzeichnet durch zwi- Briickenzweig fließenden Strom zu verändern. ' sehen den Taktgeber (17) und die einzelnen De- Eine Schaltung für den selbsttätigen Abgleich einer kadeneingänge (8') des umsteuerbaren Zählers Meßbrücke der eingangs genannten Art ist z. B. aus (19) geschaltete, von einem zweiten Zähler (13) 20 der britischen Patentschrift 744 364 bekannt. Bei der ansteuerbare UND-Glieder (G1... G4) und einen bekannten Schaltung kann die unbekannte Impedanz dem phasengesteuerten Gleichrichter (3) nachge- z. B. aus einem Temperaturfühler bestehen, weicher : schalteten, jeweils bei Phasenumkehr des Aus- seinen Wert innerhalb verhältnismäßig geringer ■ gleichstroms ein Zählsignal an den zweiten Zäh- Grenzen ändert. Da Impedanzänderungen in beiden ler (13) abgebenden Spannungsvergleicher (9), 25 Richtungen möglich sind, muß der Zähler umsteuer- I wobei die Ausgänge des zweiten Zählers (13) den bar sein. Zu diesem Zweck wird an zwei Brücken-UND-Gliedern (G1...G4) derart zugeordnet eckpunkten eine Wechselspannung eingespeist und ; sind, daß vom zweiten Zähler (13) bei dessen der zwischen den anderen beiden Eckpunkten flie- \ Fortschaltung jeweils das der nächstniedrigen ßende Ausgleichsstrom über einen Transformator mit \ Dekade des umsteuerbaren Zählers (19) züge- 30 sekundärseitiger Mittelanzapfung zur Phasensteuc- ; ordnete UND-Glied angesteuert wird. rung zwei Dioden zugeführt, die jeweils mit einerof the bridge current flowing through this bridge branch can usually be digitally switched. In particular, it is arranged that a number of comparison impedances can be rejected or connected together with an error signal corresponding to the phase of the off, in order to reduce the current flowing through the comparison branch and the current flowing through the comparison branch this reversible and by means of change. Alternatively or additionally, may continue switchable of a clock at \ reversing the board particularly suited f for the automatic adjustment counter for controlling the switching state of the Neten transformer measuring bridge different down switch and with a by reversing the secondary winding handles of the transformer j counter controlled display and / or output 15 be switchable to the device at the reference impedance an- j for the component to be measured of the voltage present and thereby the through this | Impedance, characterized by changing the current flowing between the bridge arm. 'See the clock (17) and the individual De- A circuit for the automatic adjustment of a cadence inputs (8') of the reversible counter measuring bridge of the type mentioned is z. B. from (19) switched from a second counter (13) 20 of British Patent 744 364 known. In the case of the controllable AND elements (G 1 ... G 4 ) and a known circuit, the unknown impedance can be adjusted to the phase-controlled rectifier (3). B. consist of a temperature sensor, softer: switched, each time a phase reversal of the output changes its value within relatively low ■ direct current a counting signal at the second counting limits. Because impedance changes in both LER (13) emitting voltage comparator (9), 25 directions are possible, the counter must be controlled in sense I wherein the outputs of the second counter (13) to be the bar. For this purpose, an alternating voltage is fed in at two bridge AND elements (G 1 ... G 4 ) assigned to corner points and; are that the second counter (13) at whose which can flow \ between the other two vertices of each switching operation the the next lower sequent circulating current through a transformer with \ decade of the reversible counter (19) züge- 30 secondary-side center tap to Phasensteuc-; ordered AND gate is controlled. tion fed two diodes, each with one 2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch ge- Wicklung eines Umschaltrelais mit neutraler Ruhe- * kennzeichnet, daß im Spannungs-Vergleicher (9) stellung verbunden sind. Mittels des Relais wird der2. Circuit according to claim 1, characterized by winding a changeover relay with neutral idle * indicates that in the voltage comparator (9) position are connected. By means of the relay, the eine vom phasengesteuerten Gleichrichter (3) ge- umsteuerbare Zähler gesteuert. Der Zähler verändert lieferte Gleichspannung mit einer festen Bezugs- 35 durch Öffnen und Schließen von Schaltern die Verspannung verglichen wird und das Vergleichs- gleichsimpedanz innerhalb vorgegebener Grenzen, signal über ein ODER-Glied (11) dem zweiten Die stufenweise Änderung der Vergleichsimpedanz Zähler (13) zugeführt wird. erfolgt während des Abgleiche stetig. Eine derartigecontrolled by a phase-controlled rectifier (3) reversible counter. The counter changed supplied DC voltage with a fixed reference voltage by opening and closing switches is compared and the comparative equal impedance is within specified limits, signal via an OR gate (11) to the second The gradual change in the comparison impedance Counter (13) is supplied. takes place continuously during the adjustment. Such a one 3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, gekenn- Schaltung eignet sich jedoch schlecht für die Mes- : zeichnet durch die Verwendung für eine Trans- 40 sung von Impedanzen in einem Bereich von mehre- i formator-Brückenschaltung mit einer Anzahl ren dekadischen Größenordnungen, da zum einen schaltbarer Abgriffe der Sekundärwicklung (5). eine viel zu große Anzahl von Vergleichsimpedanzen ;3. Circuit according to claim 1 or 2, but marked circuit is poorly suited for the measurement: is characterized by its use for a transmission of impedances in a range of several i formator bridge circuit with a number of decadic orders of magnitude, as on the one hand switchable taps on the secondary winding (5). too many comparison impedances; 4. Schaltung nach Anspruch 1, 2 oder 3, da- vorgesehen sein müßte und außerdem der Abgleich durch gekennzeichnet, daß für den Abgleich der eine viel zu lange Zeit in Anspruch nähme.4. Circuit according to claim 1, 2 or 3, there would have to be provided and also the adjustment characterized in that it would take far too long a time for the adjustment.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9759702B2 (en) 2013-06-08 2017-09-12 Dräger Safety AG & Co. KGaA Reaction carrier, measuring system and measuring method for determining gas and particle concentrations, and optical flow sensor

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US9759702B2 (en) 2013-06-08 2017-09-12 Dräger Safety AG & Co. KGaA Reaction carrier, measuring system and measuring method for determining gas and particle concentrations, and optical flow sensor

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