DE1303861C2 - ELECTRICAL CIRCUIT FOR THE INDEPENDENT CALIBRATION OF AN IMPEDANCE BRIDGE - Google Patents

ELECTRICAL CIRCUIT FOR THE INDEPENDENT CALIBRATION OF AN IMPEDANCE BRIDGE

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DE1303861C2
DE1303861C2 DE19661303861D DE1303861DA DE1303861C2 DE 1303861 C2 DE1303861 C2 DE 1303861C2 DE 19661303861 D DE19661303861 D DE 19661303861D DE 1303861D A DE1303861D A DE 1303861DA DE 1303861 C2 DE1303861 C2 DE 1303861C2
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Robert G. West Concord Mass. Fulks (V.StA.)
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General Radio Co., West Concord, Mass. (V.StA.)
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    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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    • HELECTRICITY
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    • H03M1/00Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/10Calibration or testing
    • H03M1/1071Measuring or testing

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Schaltung für den selbsttätigen Abgleich einer Impedanzmeßbrücke, in deren die Bezugsimpedanz aufweisenden Brückenzweig eine Anzahl von Schaltern für die Veränderung des durch diesen Brückenzweig fließenden Stroms angeordnet ist, mit einem ein der Phase des Ausgleichsstroms entsprechendes Fehlersignal abgebenden phasengesteuerten Gleichrichter und einem durch diesen umsteuerbaren und mittels eines Taktgebers fortschaltbaren umsteuckircn Zähler zur Steuerung des Schaltzustands der Schalter sowie mit einer vom umsteuerbaren Zähler gesteuerten Anzeige- und/oder Ausgabevorrichtung für dir zu messende Komponente der Impedanz.The invention relates to an electrical circuit for the automatic balancing of an impedance measuring bridge, in whose bridge branch a number of switches for changing the current flowing through this bridge branch are arranged, with a phase-controlled rectifier emitting an error signal corresponding to the phase of the equalizing current and a reversible counter which can be reversed by this and which can be incremented by means of a clock generator for controlling the switching state of the switches and with a display and / or output device controlled by the reversible counter for the component of the impedance to be measured.

Es sind die verschiedensten Arten von Impedanzmeßbrücken bekannt. Um einen selbsttätigen Abgleich zu ermöglichen, sind die Impedanz-, Stromoder Spannungsverhältnisse im Vergleichszweig der Brücke in der Regel digital schaltbar. Insbesondere können eine Anzahl von Vergleichsimpedanzen wahlweise oder zusammen geschaltet werden, um denThe most varied types of impedance measuring bridges are known. To make an automatic adjustment the impedance, current or voltage ratios in the comparison branch of the Bridge can usually be switched digitally. In particular, a number of comparison impedances can be optional or switched together to get the

xo durch den Vergleichszweig fließenden Strom zu verändern. Alternativ oder zusätzlich hierzu können bei der für den selbsttätigen Abgleich besonders geeigneten Transformator-Meßbrücke verschiedene Abgriffe der Sekundärwicklung des Transformatorsxo to change the current flowing through the comparison branch. Alternatively or in addition to this, at the transformer measuring bridge, which is particularly suitable for automatic balancing, has various taps the secondary winding of the transformer

X5 schaltbar sein, um die an der Bezugsimpedanz anliegende Spannung und dadurch den durch diesen Brückenzweig fließenden Strom zu verändern.X5 can be switched to the To change the voltage and thereby the current flowing through this bridge branch.

Eine Schaltung für den selbsttätigen Abgleich einer Meßbrücke der eingangs genannten Art ist z, B. aus der britischen Patentschrift 744 364 bekannt. Bei der bekannten Schaltung kann die unbekannte Impedanz z. B. aus einem Temperaturfühler bestehen, welcher seinen Wert innerhalb verhältnismäßig geringer Grenzen ändert. Da Impedanzänderungen in beiden Richtungen möglich sind, muß der Zähler umsteuerbar sein. Zu diesem Zv. eck wird an zwei Brückeneckpunkten eine Wechselspannung eingespeist und der zwischen den anderen beiden Eckpunkten fließende Ausgleichsstrom über einen Transformator mit sekundärseitiger Mittelanzapfung zur Phasensteuerung zwei Dioden zugeführt, die jeweils mit einer Wicklung eines Umschaltrelais mit neutraler Ruhestellung verbunden sind. Mittels des Relais wird der umsteuerbare Zähler gesteuert. Der Zähler verändert durch Öffnen und Schließen von Schaltern die Vergleichsimpedanz innerhalb vorgegebener Grenzen. Die stufenweise Änderung der Vergleichsimpedanz erfolgt während des Abgleichs stetig. Eine derartige Schaltung eignet sich jedoch schlecht für die Messung von Impedanzen in einem Bereich von mehreren dekadischen Größenordnungen, da zum einen eine viel zu große Anzahl von Vergleichsimpedanzen vorgesehen sein müßte und außerdem der Abgleich eine viel zu lange Zeit in Anspruch nähme.A circuit for the automatic adjustment of a measuring bridge of the type mentioned is, for example, from British Patent 744,364 known. In the known circuit, the unknown impedance z. B. consist of a temperature sensor, which its value within relatively lower Borders changes. Since changes in impedance are possible in both directions, the counter must be reversible being. To this Zv. corner, an alternating voltage is fed in at two bridge corner points and the equalizing current flowing between the other two corner points via a transformer Secondary center tap for phase control fed two diodes, each with one Winding of a changeover relay are connected to the neutral rest position. By means of the relay the reversible counter controlled. The counter changes the comparison impedance by opening and closing switches within given limits. The step-by-step change in the comparison impedance takes place continuously during the adjustment. Such a one However, circuit is poorly suited for measuring impedances in a range of several decadal orders of magnitude, because on the one hand there is a far too large number of comparison impedances would have to be provided and, moreover, the adjustment would take far too long.

Diesen Mangel versucht eine andere bekannte Schaltung (USA.-Patentschrift 3 082 373) für den selbsttätigen Abgleich einer Meßbrücke dadurch zu vermeiden, daß Vergleichsimpedanzen verschiedener Größenordnungen in der Weise geschaltet werden, daß zunächst ein Grobabgleich und dann fortsei reitend ein immer feinerer Abgleich durchgeführt wird. Derartige Schaltungen sind z. B. schon von Widerstandsdekaden her allgemein bekannt. Bei dieser bekannten Brücke wird am Ausgang ein »Fehler-Er-Another known circuit (US Pat. No. 3,082,373) attempts this deficiency for the to avoid automatic adjustment of a measuring bridge in that comparison impedances of different Orders of magnitude can be switched in such a way that first a coarse adjustment and then riding on an ever finer adjustment is carried out. Such circuits are z. B. from decades of resistance well known. With this well-known bridge, an »error detection

folgs-Diskriminator« verwendet, der den jeweils folgenden Abgleichschritt mit dem vorausgegangenen vergleicht und entscheidet, ob der folgende Abgleichschritt zu einer Verbesserung des Brückengleichgewichts geführt hat. Ist dies nicht der Fall, so wird der jeweils letzte Schaltschritt rückgängig gemacht und die nächst feinere Reihe von Vergleichsimpedanzcη fortgeschaltet. Nachteilig bei dieser bekannten Schaltung ist insbesondere das Erfordernis einer Gedächtniseinheit, die das Ergebnis des vorhergehender Schaltschritts speichern muß, und die Schwierigkeil des Abgleichs von Wirk- und Blindkomponenten aufweisenden Impedanzen wegen des beim Abgleich dei einzelnen Komponenten bezüglich der anderen Koni·folgs discriminator «is used, the following Compares the adjustment step with the previous one and decides whether the next adjustment step has led to an improvement in the bridge balance. If this is not the case, then will the last switching step is reversed and the next finer series of comparison impedance cη advanced. A particular disadvantage of this known circuit is the requirement for a memory unit, which must store the result of the previous switching step, and the difficulty wedge the adjustment of active and reactive components exhibiting impedances because of the dei during adjustment individual components with respect to the other cones

ponente häufig stark wandernden Abgleichpunktes. bindung mit einet Kapazitäts-Transformator-Meß-Dies hat zur Folge, daß der Abgleich der einzelnen brücke, c · ι Vmncomponent of the adjustment point that often changes significantly. binding with a capacitance transformer measurement. This has the consequence that the balancing of the individual bridge, c · ι Vmn

Komponenten abwechselnd wiederholt werden muß. Fig. 2 ein Schaltbild gemäß Fig. 1 unter verai-Components must be repeated alternately. Fig. 2 is a circuit diagram according to Fig. 1 under verai-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine schaulichung weiterer Einzelheiten Schaltung der eingangs genannten Art zu schaffen, 5 Fig. 3 einen Transistorschalter, der in einer scnaiwelche einen schnellen Abgleich beim Messen von tung nach Fig. 1 und 2 verwendet werden kann, Impedanzen in einem Bereich von mehreren deka- Fig. 4 und 5 mögliche Anordnungen der genauerThe invention is based on the object of providing an illustration of further details of the circuit of the type mentioned at the outset, 5 Fig. 3 a transistor switch which can be used in a scnaiwelche a quick adjustment when measuring device according to FIGS. 1 and 2 , impedances in one Range of several deka- Fig. 4 and 5 possible arrangements of the more precise

dischen Größenordnungen mit geringem schaltungs- für die Bezugsimpedanz unddischen orders of magnitude with low circuitry for the reference impedance and

technischem Aufwand ermöglicht und die insbeson- Fig. 6 ein BiockschaltbUd fur die gieicnzeiugctechnical effort and in particular

dere diese Vorteile auch dann aufweist, wenn Wirk- io Messung von Kapazität und Leitwert. Trnne_which also has these advantages when effective measurement of capacitance and conductance. Door _

und niindkomponenten abgeglichen werden sollen. In Fig. 1 und 2 wird von der tekaiinten^irans-and minor components are to be matched. In Figs. 1 and 2, the tekaiinten ^ irans-

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst formator-Meßbrücke ausgegangen Die "lmarwK durch zwischen den Taktgeber und die einzelnen lung P des Transformators T wird von ernenn,uene-Dekadeneingänge des umsteuerbaren Zählers ge- rator 6 mit Wechselstrom gespeist, so daß eine spanschaltete, von einem zweiten Zähler ansteuerbare 15 nung in der Sekundärwicklung 5 mit einer geer™> UND-Glieder und einen dem phasengesteuerten Mittelanzapfung G induziert wird. Die oeiaen ich Gleichrichter nachgeschalteten, jeweils bei Phasen- der Sekundärwicklung S bilden _ Bruckenzwe1ge.11 umkehr des Ausgleichsstroms ein Zählsignal an den den beiden anderen Brückenzweigen liegen eine unzweiten Zähler abgebenden Sp-mnungsvergleicher, bekannte Kapazität Cx und eine bekannte vergieicn*- wobei die Ausgänge des zweiten Zählers den UND- 20 kapazität C5. (Beziigskapazitat). Gliedern derart zugeordnet sind, daß vom zweiten Die Brücke ist abgeglichen wenn die Strome inThis object is achieved according to the invention formator-measuring bridge assumed the "lmarwK through between the clock and the individual lung P of the transformer T is of ernenn, TSOW decade inputs of the reversible counter overall rator fed 6 with alternating current, so that a span switched from a second counter controllable voltage is induced in the secondary winding 5 with a g ee r ™> AND element and a phase-controlled center tap G. The rectifiers connected downstream, each in phase with the secondary winding S, form bridge branches.11 reversal of the equalizing current a counting signal is applied to the other two bridge branches, a voltage comparator which emits an unsecond counter, a known capacitance C x and a known vergieicn * - whereby the outputs of the second counter are assigned to the AND capacitance C 5 . that from the second the bridge is balanced when the currents in

Zähler bei dessen Fortschaltung jeweils das der den Brückenzweigen mit der Vergleichskapazitai l nächstniedrigen Dekade des umsteuerbaren Zählers und der unbekannten Kapazität C gieicn SI™' zugeordnete UND-Glied angesteuert wird. Mittels daß kein Ausgleichsstrom m der Ausglei cnsle ung dieser Schaltung wird ein um den Abgleichspunkt 25 durch einen phasengesteuerten Oleicnncnter λι ikbiι. konvergent pendelnder Abgleich erzielt. Die An- Dieser liegt zwischen dem Bruckeneckpunkt 1 iioer steuerung der einzelnen Zählerdekaden mittels der dem Massenanschluß G' an dem geerdeten »rucKen-UND-Glieder und des zweiten Zählers ist dabei eckpunkt G. Der phasengesteuerte Gleichrichter * denkbar einfach. ermittelt, ob der d«rch den Bruckenzweig mit CCounter when it is incremented, the AND gate assigned to the bridge branches with the comparative capacitance l next decade of the reversible counter and the unknown capacitance C gieicn SI ™ 'is activated. By means of the fact that there is no equalizing current in the equalization of this circuit, a phase-controlled Oleicnncnter λι ikbiι around the balance point 25. convergent oscillating adjustment achieved. The connection between the bridge corner point 1 and the control of the individual counter decades by means of the ground connection G 'on the grounded "back-AND" element and the second counter is corner point G. The phase-controlled rectifier * is very simple. determines whether the bridge branch is marked with C

Zweckmäßigerweise wird im Spannur gs-Verglei- 30 fließende Strom größer oder kleiner ist als,de· aurcn eher eine vom phasengesteuerten Gleichrichter ge- den Brückenzweig C\ fließende Strom, hi-erzeugt lieferte Gleichspannung mit einer festen Bezugsspan- dabei ein Fehlersignal, das anzeigt, ob zum; BrucKennung verglichen und das Vergleichssignal über ein abgleich in dem Brückenzweig C5 eine größere ooer ODER-Glied dem zweiten Zähler zugeführt. Auf geringere Spannung erforderlich ist. I11il· ig. list die diese Weise wird der zweite Zähler so lange mit 35 Größe der Spannung mi»el^u/?erschiedllfhJm A"' Strom versorgt, als der phasengesteuerte Gleichrich- Zapfstellen an der Sekundärwicklung und einem reter ein Fehlersignal liefert. Sobald der Abgleich er- gelbaren Kontakt T veränderbar, wobei (he Auswahl reicht ist, wird hingegen der zweite Zähler stromlos der Anzapfstellen über elektronische Digitalschalter und dadurch der umsteuerbare Zähler stillgesetzt. erfolgt. Das Fehlersignal wird durch eine naenste-Expediently, the current flowing in the voltage curve is greater or smaller than that rather than a current flowing from the phase-controlled rectifier through the bridge arm, hi-generated direct voltage with a fixed reference voltage, which indicates an error signal whether to; Bridge identifier compared and the comparison signal is fed to the second counter via a comparison in the bridge branch C 5 via a larger OR element. On lower tension is required. I11il. If this is the way the second counter will run as long as 35 magnitude of the voltage mi » el ^ u /? is supplied erschiedll f h J m A "'current Once delivered as the phase-controlled rectifier taps on the secondary winding and a reter an error signal. ER- gelbaren contact T changed the balance, wherein (he selection ranges, while the second counter is de-energized the tapping points are shut down via electronic digital switches and the reversible counter is thereby shut down.

In besonders vorteilhafter Weise läßt sich die er- 40 hend näher beschriebene logische Schal ung zu> verfindungsgemäße Schaltung bei den bekannten Trans- arbeitet und einem umsteuerbaren Zahler IV_ zugeformator Brückenschaltungen mit einer Anzah! führt, der über Leitungen 10 mittels der elektroschaltbarer Abgriffe der Sekundärwicklung verwen- sehen Schaltung die Spannung an Cs steuert. Um das den. Ein auf diese Weise aufgebautes Meßgerät er- Fehlersignal zu verringern zaht der Zahler,, Dis der möglicht Kapazitätsmessungen von 0.01 pF bis 45 Abgleich erreicht ist. Bei abgeglichenem Zustand der 100 MF und einen Abgleich innerhalb weniger als Brücke wird der Wert der unbekannten KaPaztat^ einer halben Sekunde bei einer Genauigkeit von an einer »in-Line«-Digitalanzeige 21 dargestellt, α» 0 j o„ beispielsweise in Kapazitatseinheiten anzeigt. DieseIn a particularly advantageous manner, the logic circuit described in more detail can be used for the circuit according to the invention in the known transformer and a reversible counter IV_ zugeformator bridge circuits with a number! leads, which controls the voltage at C s via lines 10 by means of the electrically switchable taps of the secondary winding use circuit. To that the. A measuring device constructed in this way is able to reduce the error signal. In the Reconciled condition of 100 M F and a balance within less than bridge the value of the unknown Ka P Aztat ^ half a second with an accuracy of at an "in-line" -Digitalanzeige 21 shown, α> 0 jo "for example in the capacity units indicates. This

' Sollen gleichzeitig eine Wirk- und eine Blindkom- Information wird außerdem zur Verwendung bei ponente abgeglichen werden, sind zwei gleich aufge- 50 Druckvorrichtungen oder sonstigen ?atenvera^' baute, voneinander unabhängige, einem Wirk- und tungsanlagen bei 22 im bmarverschlusselten Dezieinem Blindelement im Vergieichszweig der Brücke malsystem dargestellt. ,'If active and reactive information are also to be compared for use with component at the same time, are two identical 50 printing devices or other? atenvera ^ 'built, independent of each other, a knitting and processing system at 22 in the block-locked deci-one blind element in the comparison branch of the bridge painting system. ,

zugeordnete Einheiten, bestehend aus phasenge- Bei dem Ausführungsbeispiel nach F1 g. 1 verstel-assigned units, consisting of phase In the embodiment according to F1 g. 1 adjust

steuertem Gleichrichter, UND-Gliedern, zweitem len die elektronischen Digitalschalter 41 die Anzap-Zähler und umsteuerbarem Zähler, vorgesehen. Der 55 fung Γ an der Sekundärwicklung S, wobei demphakonvergent pendelnde gleichzeitige Abgleich der bei- sengesteuerten Gleichrichter 3 em S rom zuSetuhrJ den Komponenten verhindert das Auftreten wan- wird, der dem Analogwert des D.g.tazustands des dernder Abgleichpunkte, so daß ein abwechselnder Zählers 19 entspricht. Dabei wird selbsttätig di An-Abgleich der beiden Komponenten entfällt. Die er- zapfungsstelle ausgewählt, die zu einem Bruckenabfindungsgemäße Schaltung ermöglicht daher eine 60 gleich führt. , · f ·„controlled rectifier, AND gates, second len the electronic digital switch 41, the tap counter and reversible counter, are provided. The 55 fung Γ on the secondary winding S, with the demphakonvergent pendulous simultaneous adjustment of the bit-controlled rectifier 3 em S rom to S etuhr J the components prevents the occurrence of the analog value of the Dgta state of the different adjustment points, so that an alternating counter 19 corresponds. The adjustment of the two components is automatically omitted. The tapping point selected which enables a circuit in accordance with the bridge compensation therefore leads to a 60 equal. , · F · "

hohe Abgleichgeschwindigkeit. Fertigungstechnisch Eine bevorzugte Anordnung der Schalter 4 ist inhigh synchronization speed. A preferred arrangement of the switches 4 is shown in FIG

ist dabei von Vorteil, daß die für die beiden Kompo- F i g. 2 dargestellt. Hierbei sind aufeinanderfolgende, nenten verwendeten Schaltungen gleich aufgebaut unterschiedliche Spannungswerte bildende tests esind hende Anzapfungen T über entsprechende SchalterThe advantage here is that the two compo- F i g. 2 shown. In this case, successive circuits used have the same structure. Tests that produce different voltage values are existing taps T via corresponding switches

Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung wer- 65 T1, Tn... T3 an gleiche Normalkapazitäten Cs angeden nachfolgend an Hand der Zeichnungen näher er- schlossen. Die Schalter sind schematich dargestellte, läutert. Es zeigt vorzugsweise Transistorschalter, wie sie in Fig.Embodiments according to the invention advertising 6 5 T 1, T n ... T 3 in same normal capacity C s angeden below with reference to the drawings in greater detail closed ER. The switches are shown schematically, refined. It preferably shows transistor switches as shown in Fig.

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

5 65 6

Bei unabgcglichener Brücke entsteht am Ausgang signal auf und erzeugen einen Strom in der Normal-If the bridge is unmatched, a signal arises at the output and generates a current in the normal

dcs phasengesteuerten Gleichrichters eine Gleich- kapazität Cs, der dem Analogwert der Zählung indcs phase-controlled rectifier has a DC capacitance C s , which corresponds to the analog value of the count in

spannung, die über die Leitung 5 einem Spannungs- dem umsteuerbaren Zähler entspricht.voltage that corresponds to a voltage to the reversible counter via line 5.

Vcrglcichcr 9 zugeführt wird. Der Spannungs-Vcr- Die Schalter 'T1, 7'.,, T3 usw. können beispicls-Compare 9 is supplied. The voltage Vcr- The switches 'T 1 , 7'. ,, T 3 etc. can beispicls-

gleicher 9 gehört zur logischen Schaltung 20, deren 5 weise zweistufige Transistorschalter mit parallelgc-same 9 belongs to the logic circuit 20, the 5 wise two-stage transistor switches with parallelgc-

übrige Schaltungselemente nachstehend noch näher schalteten Basisausgängen und gemeinsamem Emil-other circuit elements below, more closely connected base outputs and common Emil-

bcschricbcn sind. Die Gleichspannung wird im Span- ler sein (F i g. 3). Die veränderbare Spannung ausbcschricbcn are. The DC voltage will be in the span (Fig. 3). The changeable tension off

nungs-Vergleicher mit einer bei 7 zugeführten Bc- den verschiedenen Anzapfstellen in F i g. 1 und 2 zuVoltage comparator with one at 7 supplied to the various taps in FIG. 1 and 2 too

zugsspannung, die beispielsweise Erdpotential auf- verwenden, ist nur ein möglicher Weg. Ein anderertensile stress that use up earth potential, for example, is only one possible way. Another

weist, verglichen. Bei unabgcglichener Brücke ist das 10 Weg ist in Fig. 4 gezeigt, wo an Stelle mehrerer, ein-knows, compared. In the case of an incomplete bridge, the 10 way is shown in Fig. 4, where instead of several, one

Ausgangssignal des phasengesteuerten Gleichrichters ander gleich großer Vcrglcichskapazitäten gemäßOutput signal of the phase-controlled rectifier at the same size comparison capacitances according to FIG

höher oder niedriger als die Bezugsspannung, so daß F i g. 2, die jeweils mit einer anderen Spannung ge-higher or lower than the reference voltage so that F i g. 2, each with a different voltage

am Ausgang eines ODER-Gliedes 11 ein Signal er- speist werden, mehrere Kapazitäten C51... C's3 usw.A signal can be fed at the output of an OR element 11, several capacitances C 51 ... C ' s3 etc.

halten wird, das über eine Leitung 15 einen Zähler mit abgestuften Werten sind und ein gemeinsamerwill hold that over a line 15 are a counter with graduated values and a common

13 steuert. Der Zähler 13 weist in Fig. 2 vier Aus- „ Anschluß der Schalter T1-^T3 usw. an den oberen13 controls. The counter 13 has in FIG. 2 four output connections of the switches T 1 - T 3 etc. to the upper one

gänge D1, D.„ D., und D4 auf, die mit entsprechen- Anschluß der Sekundärwicklung S besteht. Dieseinputs D 1 , D., D., and D 4 , which with the corresponding connection of the secondary winding S exists. This

den UND-Gliedern G1. G.,. G., und G1 in Verbin- Schaltung ermöglicht das Einschalten von unter-the AND gates G 1 . G.,. G., and G 1 in connec-

dung stehen, die synchrone Taktimpulse aus einem schicdlichcn (beispielsweise sich jeweils verdoppcln-stand that the synchronous clock pulses from a strict (for example, each doubling

(über 8 mit der Stromquelle in Verbindung stehen- den) Kapazitätswerten in den oberen Brückenzweig,(via 8 capacitance values connected to the power source) in the upper branch of the bridge,

den) Taktgeber 17 erhalten, um entsprechende Dc- ao Ferner kann, wie in Fig. 5 dargestellt, eine einzigethe) clock 17 received to corresponding Dc- ao Furthermore, as shown in Fig. 5, a single

kadeneingänge 8' des umsteuerbaren Zählers zu spei- Vcrglcichskapazität Cs verwendet werden, wobei dercade inputs 8 'of the reversible counter are used to store Vcrglcichskapacity C s , the

sen. Um die Richtung anzuzeigen, in welcher der durch sie fließende Strom entsprechend dem Zustandsen. To indicate the direction in which the current flowing through them according to the state

umsteuerbare Zähler 19 zählen soll, wird über 2 der Schalter T1, 7\„ T., usw. und der ihnen zugeord-reversible counter 19 is to count, the switch T 1 , 7 \ "T., etc. and the associated

eine richtungsanzeigende Steuergleichspannung an neten Widerstände R1, R.„ /?., usw., die abhängiga directional control DC voltage to Neten resistors R 1 , R. " /?., etc., which depends

den umsteuerbaren Zähler 19 angelegt. Hat das Ver- as vom Zählstand des umsteuerbaren Zählers 19 gc-the reversible counter 19 is applied. Has the ver-as from the count of the reversible counter 19 gc-

stimmungssteuersignal einen Wert, daß der Zähler- schaltet werden. Die Spannung bei B entsteht durchmood control signal a value that the counter will be switched. The tension at B is created by

stand höher ist, als der für einen Abgleich crforder- Anlegen der kumulativen Ausgänge der Schallvor-is higher than what is required for a comparison.

liche, wird bewirkt, daß der Zähler 19 rückwärts richtungen an einen gemeinsamen Verstärker A, derLiche, causes the counter 19 reverse directions to a common amplifier A, the

zählt und umgekehrt. zum Erzeugen einer hohen Linearität und Stabilitätcounts and vice versa. to generate a high level of linearity and stability

Bei unabgeglichener Brücke gibt der Zähler 13 an- mit erheblicher Gegenkopplung bei R arbeilet. Mit-If the bridge is unbalanced, the counter 13 indicates - with considerable negative feedback at R arbeilet. With-

fänglich an dem Ausgang D1 ein Signal ab, so daß tels dieser Digital-Analog-Umsetzung wird das Ver-a signal at the output D 1 , so that by means of this digital-to-analog conversion, the

die Torschaltung G1 Impulse aus dem Taktgeber 17 hältnis der Wechselspannung bet B gegenüber derthe gate circuit G 1 pulses from the clock 17 ratio of the alternating voltage bet B compared to the

durchläßt und der höchsten Dekade des umsteuer- Wechselspannung am Eingang verändert, so daß zumpasses and the highest decade of the reversing AC voltage changed at the input, so that for

baren Zählers 19 zuführt. Die höchste Dekade zählt Bewirken des Abgleiche der Impedanzwert des Nor-ble counter 19 supplies. The highest decade counts. Effecting the adjustment of the impedance value of the standard

weiter, bis sie über den Abgleichpunkt hinausgczählt malkondensators Cs in der Brückcnschaltung effektivfurther until it counts beyond the balancing point of the voltage capacitor C s in the bridge circuit effectively

hat, wobei sich die Polarität des Fehlersignals um- verändert wird.has, whereby the polarity of the error signal is changed.

kehrt. Diese Umkehr bewirkt eine Veränderung im Aus Gründen der Veranschaulichung ist die Brük-returns. This reversal causes a change in the For illustrative purposes, the bridge is

Zustand des Ausgangs des Spannungs-Verglei- kenschaltung nach Fig. 1 und 2 an Hand von sclbst-State of the output of the voltage comparison circuit according to FIGS. 1 and 2 on the basis of sclbst-

chers 9, was über das ODER-Glied 11 und die tätigen Kapazitätsmessungen beschrieben worden,chers 9, what has been described about the OR gate 11 and the capacitance measurements made,

Leitung 15 an den Zähler 13 geleitet wird und 40 obwohl gewünschtenfalls auch Induktivitäts- undLine 15 is passed to the counter 13 and 40 although if desired also inductance and

dazu führt, daß der Zähler an dem Ausgang D., Leitwertsmessungen vorgenommen werden können,leads to the fact that the counter at output D., conductance measurements can be made,

ein Signal abgibt und damit die Torschaltung G2 Bei der Schaltung nach Fig. 6 ist die Kapazitätsmcs-emits a signal and thus the gate circuit G 2. In the circuit according to FIG. 6, the capacitance

öfinet. Dadurch können dem nächsten Dekaden- sung nach F i g. 1 und 2 beispielsweise durch eineöfinet. As a result, the next decade as shown in FIG. 1 and 2, for example, by a

eingang 8' Taktimpulsc zugeführt werden. Weitere Leitwertmessung ergänzt. Der unbekannte Leitwertinput 8 'clock pulse c are supplied. Additional conductance measurement added. The unknown conductance

Zustandsverändcrungen des Vergleichen 9 bewir- 45 Gx wird in Parallelschaltung zur unbekannten Kapa-Changes in the state of the comparison 9 cause 45 G x is connected in parallel to the unknown capacity

ken eine entsprechende Steuerung des Zählers 13, zität Cx ermittelt. Hier wird ein Digital-Analog-Um-ken a corresponding control of the counter 13, city C x determined. A digital-to-analog conversion

so daß dieser auf die Ausgänge /λ, bzw. D4 fort- sctzcr 4' mit einem zusätzlichen phasengcstcucrtcnso that this continues to the outputs / λ or D 4 sctzcr 4 'with an additional phase connection

geschaltet wird und die Torschaltung G., bzw. G4 Gleichrichter 3' verwendet, der einen um 90 pha-is switched and the gate circuit G., or G 4 uses rectifier 3 ', which has a 90-phase

geöffnct wird. Der Zähler 19 besitzt die normalen scnvcrschobencn Ausgang an einen gesonderten Satzis opened. The counter 19 has the normal shifted output to a separate set

Übertragswege von jeder Dekade auf die nächst- 5" logischer Schaltungen 20' und einen umsteuerbarenTransfer paths from each decade to the next 5 "logic circuits 20 'and one reversible

höhere Dekade. Zähler 19' anlegt, wobei die einzelnen Anschlüssehigher decade. Counter 19 'creates, with the individual connections

Der die Zählrichtung und somit die Richtung der mit den Fig. 1 entsprechenden Bczugszcichcn be-Which determines the counting direction and thus the direction of the reference signs corresponding to FIG.

crforderlichen Korrektur der Anzapfstelle an der Sc- 7.cichnct sind.necessary correction of the tapping point at the sc- 7.cichnct.

kundärwicklung 5 des Transformators T anzeigende in der Praxis lassen sich Brückenschaltungcn der Ausgang 10 des umsteuerbaren Zählers 19 kann die 55 vorbcschricbcnen Bau:rt mit F.rfolg mi ausführen, in F i g. 2 schematisch dargestellten Schalter 4 daß ein selbsttätiger Abgleich in der vorstehend besteuern. Die Anzapfstelle T wird also mit den auf- schricbenen Weise erreichbar ist. Beispielsweise läßt einandcrfolgcndcn Schaltern T1. T„, ΤΛ usw. selbst- sich bei einer 400 Hz-Stromquelle 6 ein Kapazitätstätig fortlaufend gesucht, um die Spannungsvcrhält- bereich (Parallelschaltung) von 0,01 pF bis 100 (iF nissc in den Brückenzweigen zu verändern. Die Zäh- 60 bestreichen, ein I .eitwcrtberiMch (parallel) von lOCpS lung in dem umsteuerbaren Zähler 19 ist direkt pn»- bis 1,0 S und ein unmittelbar ablesbarer Vcriustfakportional dem Sirom. der über die Normalkapazität tnrhcreich von 0.0001 bis 1,00 (100"«), und zwar C\ durch die in geeigneter Weise betätigten und der alles mit einer Ablesegenauigkeit von 0,1 °« für Karichtigcn Ί ranslormaloranzapf stelle T' zugeordneten pazität und Konduktanz und von 1 °/o für die Ab-Schaltcr fliettt. Dieser Strom im Brückenzweig ( ist 65 icscgcnauigkcit tics Verlustfaktors. Ohne Bcrcichsbei Abgleich j-liich dem Strom in dem Brücken- Veränderungen lättl sich ein selbsttätiger Abgleich χ zweig f ,. Dk- Schalter 4 nehmen also das Digital- in 0.35 see erreichen.Secondary winding 5 of the transformer T indicating that in practice there can be bridge circuits. The output 10 of the reversible counter 19 can have the 55 prescribed construction with F.success mi, in FIG. 2 schematically illustrated switch 4 that an automatic adjustment in the tax above. The tapping point T can therefore be reached in the manner described. For example, successive switches T 1 . T ", Τ Λ etc. capacity Serving self at a 400 Hz power source 6 continuously sought in order Spannungsvcrhält- the area (parallel connection) of 0.01 pF to 100 (iF nissc to change in the bridge arms. Count- 60 mark, an I. ), namely C \ actuated in a suitable manner and for all Karichtigcn Ί ranslormaloranzapf location with an accuracy of 0.1 ° "T 'associated capacity and conductance and / o fliettt of 1 ° for the Ab-Schaltcr. This current in the bridge branch (65 icscgcnauigkcit tics loss factor. Without Bcrcichsbei balance the current j-liich in the bridge changes, an automatic adjustment lättl χ branch f. Dk switch 4 so take the digital in 12:35 reach lake.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (4)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Elektrische Schaltung für den selbsttätigen Abgleich einer Impedanzmeßbrücke, in deren die Bezugsimpedanz aufweisenden Brückenzweig eine Anzahl von Schaltern für die Veränderung des durch diesen Brückenzweig fließenden Stroms angeordnet ist, mit einem ein der Phase des Ausgleichsstroms entsprechendes Fehlersignal abgebenden phasengesteuerten Gleichrichter und einem durch diesen umsteuerbaren und mittels eines Taktgebers fortschaltbaren umsteuerbaren Zähler zur Steuerung des Schaltzustands der Schalter sowie mit einer vom umsteuerbaren Zähler gesteuerten Anzeige- und/oder Ausgabevorrichtung für die zu messende Komponente der Impedanz, gekennzeichnet durch zwischen den Taktgeber (17) und die einzelnen Delcadeneingänge (8') des umsteuerbaren Zählers (19) geschaltete, von einem zweiten Zähler (13) ansteuerbare UND-Glieder (G1... G4) und einen dem phasengesteuerten Gleichrichter (3) nachgeschalteten, jeweils bei Phasenumkehr des Ausgleichstroms ein Zählsignal an den zweiten Zähler (13) abgebenden Spannungsvergleicher (9), wobei die Ausgänge des zweiten Zählers (13) den UND-Gliedern (G1... G4) derart zugeordnet sind, daß vom zweiten Zähler (13) bei dessen Fortschaltung jeweils das der nächstniedrigen Dekade des umsteuerbaren Zählers (19) zugeordnete UND-Glied angesteuert wird.1. Electrical circuit for the automatic adjustment of an impedance measuring bridge, in whose bridge branch a number of switches for changing the current flowing through this bridge branch is arranged, with a phase-controlled rectifier emitting an error signal corresponding to the phase of the compensating current and a phase-controlled rectifier that can be reversed by this and reversible counter that can be incremented by means of a clock generator to control the switching state of the switches and with a display and / or output device controlled by the reversible counter for the impedance component to be measured, characterized by between the clock generator (17) and the individual Delcade inputs (8 ') of the reversible counter (19), AND elements (G 1 ... G 4 ) which can be controlled by a second counter (13) and a phase-controlled rectifier (3) connected downstream of the phase-controlled rectifier (3), a counting signal to the second counter ( 1 3) emitting voltage comparator (9), the outputs of the second counter (13) being assigned to the AND gates (G 1 ... G 4 ) in such a way that the second counter (13), when it is incremented, is that of the next lower decade of the reversible counter (19) associated AND gate is controlled. 2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Spannungs-Vergleicher (9) sine vom phasengesteuerten Gleichrichter (3) gelieferte Gleichspannung mit einer festen Bezugsspannung verglichen wird und das Vergleichssignal über ein ODER-Glied (11) dem zweiten Zähler (13) zugeführt wird.2. Circuit according to claim 1, characterized in that the voltage comparator (9) When the DC voltage supplied by the phase-controlled rectifier (3) is compared with a fixed reference voltage, the comparison signal is compared to the second via an OR gate (11) Counter (13) is supplied. 3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die Verwendung für eine Transformator-Brückenschaltung mit einer Anzahl schaltbarer Abgriffe der Sekundärwicklung (S). 3. Circuit according to claim 1 or 2, characterized by the use for a transformer bridge circuit with a number of switchable taps on the secondary winding (S). 4. Schaltung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß für den Abgleich der Wirk- und Blindkomponente der Brückenverstimmung zwei gleich aufgebaute, voneinander unabhängige, einem Wirk- und einem Blindelement im Vergleichszweig der Brücke zugeordnete Einheiten, bestehend aus phasengesteuertem Gleichrichter, UND-Gliedern, zweitem Zähler und umsteuerbarem Zähler, vorgesehen sind.4. A circuit according to claim 1, 2 or 3, characterized in that for the adjustment of the Active and reactive components of the bridge detuning two identically constructed, from each other independent, one active and one dummy element in the comparison branch of the bridge assigned Units consisting of a phase-controlled rectifier, AND gates, and a second counter and reversible counter are provided.
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