DE1673836B2 - Zeitmessgeraet - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Zeitmeßgerät, bei dem ein während der jeweils zu messenden Zeit an eine Gleichspannungsquelle angeschlossenes RC-G\'ied mit seinem Kondensator an eine Transistorschaltung mit hochohmigem Eingangswiderstand angeschlossen ist und bei dem im Ausgangskreis der Transistorschaltung ein Meßwerk angeordnet ist, dessen Ausschlag ein Maß für die Spannung am Kondensator ist.

Es ist eine Einrichtung zur Prüfung photographischer Verschlüsse bekannt (deutsche Patentschrift 864 804), bei der dem zu untersuchenden Verschluß eine Photozelle nachgeordnet ist, die während der Öffnungszeit des Verschlusses belichtet wird. Mit dem Photoelement ist ein Verstärker verbunden, an den ein Gleichrichter angeschlossen ist. Mit dieser Anordnung wird erreicht, daß während der Belichtungszeit des Photoelementes eine Gleichspannung erzeugt wird, die unter Zwischenschaltung eines regelbaren Widerstandes eine Aufladung eines Kondensators bewirkt. Dieser Kondensator ist an das Gitter einer Elektronenröhre angeschlossen, in deren Anodenkreis ein Meßinstrument angeordnet ist. Das Meßinstrument zeigt daher einen Wert an, der der Aufladung des Kondensators und damit der Öffnungszeit des Verschlusses proportional ist. Die bekannte Einrichtung benötigt eine Spannungsquelle zur Aufladung des Kondensators und eine weitere Spannungsquelle zum Betrieb des aktiven elektronischen Schaltungselementes.

Ein weiteres bekanntes Zeitmeßgerät enthält als wesentlichen Bestandteil ein Kriechgalvanometer, das bekanntlich einen dem Produkt aus Strom und Zeit proportionalen Ausschlag liefert. Hält man den Strom konstant, dann ist der Ausschlag direkt der Zeit proportional, und die Skala eines derartigen Gerätes kann unmittelbar in Millisekunden geeicht werden.

Der Zeiger eines in dem bekannten Zeitmeßgerät verwendeten Kriechgalvanometers stellt sich bei der Messung in Bruchteilen von Sekunden auf den dem Meßwert entsprechenden Ausschlag ein und geht wegen der aus Preisgründen in Kauf genommenen Unvollkommenheit des verwendeten Kriechgalvanometers langsam in seine Nullage zurück, so daß der Meßwert recht gut abgelesen werden kann. Der Umgang mit einem derartigen Zeitmeßgerät macht es jedoch, wie die obigen Ausführungen zeigen, erforderlich, die Ablesung des Meßwertes sofort vorzunehmen. Außerdem ist die Meßgenauigkeit abhängig von der Konstanz des Hilfsstromes.

Um ein Zeitmeßgerät zu schaffen, das hinsichtlich des Aufbaues seiner Stromversorgung sehr kostengünstig ist und bei dem der angezeigte Meßwert in Form eines bestimmten Zeigerauschlages nahezu unbeschränkt lange erhalten bleibt, wird für ein Zeitmeßgerät der eingangs beschriebenen Art vorgeschlagen, daß der Ausgangskreis der Transistorschaltung und ein dazu parallelliegender Spannungsteiler eine an die Gleichspannungsquelle ange

schlossene Brückenschaltung bilden, in welcher in der Brückendiagonalen das Meßwerk angeschlossen ist, so daß sich aus dem Vergleich einer entsprechend der jeweiligen Spannung am Kondensator im Ausgangskreis der Transistorschaltung abfallenden Spannung und einer am Spannungsteiler abgegriffenen, festen Spannung eine Anzeige am Meßwerk ergibt.

Das erfindungsgemäße Zeitmeßgerät benötigt nur eine einzige Gleichspannungsquelle als Betriebsspannungsquelle für die Transistorschaltung und als Ladestromquelle für den Kondensator. Das Zeitmeßgerät gemäß der Erfindung ist zur Messung von Zeitintervallen in der Größenordnung von Millisekunden, z. B. im Bereich von 1 bis etwa 1000 ms, geeignet.

Das mit der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe gesteckte Ziel läßt sich dann in besonders vorteilhafter Weise erreichen, wenn an den Kondensator eine Transistorschaltung mit sehr hochohmigem Eingangswiderstand angeschlossen ist. Durch eine derartig ausgebildete Schaltungsanordnung wird nämlich der Ladungszustand des Kondensators nach beendeter Aufladung auch über eine verhältnismäßig sehr lange Zeitdauer nicht beeinflußt, so daß der Meßwert sehr lange erhalten bleibt. Eine Transistorschaltung mit diesen Eigenschaften läßt sich am besten dadurch gewinnen, daß als aktives Schaltungselement in ihr ein Feldeffekttransistor verwendet wird.

Als Meßwerk kommen bei dem erfindungsgemäßen Zeitmeßgerät im Grunde genommen die meisten heute bekannten Meßwerke in Frage, unabhängig davon, ob es sich um mechanische Meßgeräte oder elektronische (digitale) Voltmeter handelt. Im Hinblick auf die Gestehungskosten wird man bei dem erfindungsgemäßen Zeitmeßgerät der Verwendung eines Drehspul-, Dreheisen- oder Drehmagnetmeßwerkes den Vorzug geben.

Um stets nach Möglichkeit im linearen Bereich der Spannung-Zeit-Charakteristik des /?C-Gliedes zu arbeiten, ist es vorteilhaft, den gesamten mit dem erfindungsgemäßen Zeitmeßgerät zu erfassenden Meßbereich in Unterbereiche zu unterteilen und die verschiedenen Unterbereiche in an sich bekannter Weise durch mittels Ein- bzw. Abschaltung zusätzlicher Widerstände bewirkter Änderung des Widerstandes des /?C-Gliedes zu erzielen.

Zur Rückstellung des Meßwerks, die bei dem erfindungsgemäßen Zeitmeßgerät in Abweichung von bekannten Geräten ähnlicher Art in vorteilhafter Weise nicht selbsttätig erfolgt, ist ^weckmäßigerweise parallel zum Kondensator des ßC-Gliedes eine bei Betätigung eine Entladung des Kondensators bewirkende Rückstelltaste angeordnet.

Zur eingangsseitigen Beeinflussung des erfindungsgemäßen Zeitmeßgerätes für einen Zeitraum, der der jeweils zu messenden Zeit entspricht, sind die beiden Anschlüsse des Kondensators sowie der nicht mit der Gleichspannungsquelle verbundene Anschluß des Widerstandes des 7?C-Gliedes an von außen zugängliche Klemmen geführt; durch einen bei Beginn der zu messenden Zeit betätigten Kontakt sind der Kondensator und der Widerstand über die entsprechenden Klemmen unter Bildung des /?C-Gliedes miteinander verbunden, und das Ende der zu messenden Zeit ist durch mittels Betätigung eines weiteren Kontaktes beendeter Aufladung des Kondensators gekennzeichnet.

Die Beendigung der Aufladung des Kondensators und damit das Ende der zu messenden Zeit kann bei dem erfindungsgemäßen Zeitmeßgerät in unterschiedlicher Weise bewirkt werden. Die si Λ zunächst anbietende Möglichkeit besteht darin, in Reihe mit dem bei Beginn der zu messenden Zeit betätigten Kontakt zwischen den Klemmen, zwischen denen auch der erstgenannte Kontakt angeordnet ist, einen Ruhekontakt vorzusehen. Dieser Ruhekontakt sowie auch der zu Beginn der zu messenden Zeit zu betätigende

ίο andere Kontakt können durch geeignete Einrichtungen, die im Belieben des Fachmanns liegen, bei Beginn und Ende der zu messenden Zeit betätigt werden.

Oftmals wird man das erfindungsgemäße Zeitmeßgerät auch zur Messung der Kontaktzeiten von Relais einsetzen wollen. In einem solchen Fall ist es zweckmäßig, wenn die Kontaktzeit eines Ruhekontaktes bestimmt werden soll, das Realis selbst durch einen Arbeitskontakt eines Schalters mit zwei Arbeitskontakten an eine Gleichstromquelle anzuschließen und den anderen Arbeitskontakt des Schalters als den zu Beginn der Messung betätigten Kontakt zu verwenden; in Reihe mit letzterem Kontakt wird dann der Ruhekontakt des Relais angeordnet.
Soll die Kontaktzeit eines Arbeitskontaktes eines Relais ermittelt werden, dann wird die eben beschriebene Anordnung insofern abgeändert, als der Ruhekontakt herausgenommen bzw. überbrückt und zwischen den von den herausgeführten Anschlüssen des Kondensators gebildeten Klemmen der Arbeitskontakte angeordnet wird. Durch das das Ende der zu messenden Zeit bestimmende Schließen des Arbeitskontaktes wird die Aufladung des Kondensators des «C-Gliedes beendet, indem nunmehr der über den Widerstand des ÄC-Gliedes fließende Strom über den Arbeitskontakt fließt. Um eine unerwünschte vorzeitige Entladung des Kondensators über den nunmehr geschlossenen Arbeitskontakt zu vermeiden, ist zwischen der einen Klemme und dem Kondensator ein Gleichrichter vorgesehen.

Zur Erläuterung der Erfindung ist in der Figur ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Zeitmeßgerätes dargestellt.

Das Zeitmeßgerät enthält einen aus mehreren ein- und abschaltbaren Teilwiderständen bestehenden Widerstand R, der mit seinem einen Anschluß über einen einstellbaren Widerstand R_r und eine Betätigungstaste Tb an eine Gleichspannungsquelle U₁ angeschlossen ist. Der andere Anschluß des Widerstandes R ist nach außen an eine Klemme K₁ geführt. Eine weitere äußere Klemme K₂ des erfindungsgemäßen Zeitmeßgerätes ist über einen Gleichrichter G mit einem Anschluß eines Kondensators C verbunden, dessen anderer Anschluß sowohl an eine zusätzliche äußere Klemme K₃ als auch an den anderen (Plus-) Pol der Gleichspannungsquelle U_x geführt ist. Der Widerstand R und der Kondensator C bilden bei geeigneter, unten näher beschriebener Beschallung der Klemmen K_x bis K₃ ein fiC-Glied. Parallel zu dem Kondensator C liegt eine Rückstelltaste T_r.

Ro Zur Auswertung der sich bei der Messung infolge Aufladung jeweils ergebenden Spannung am Kondensator C ist an diesen eine Transistorschaltung mit hochohmigem Widerstand angeschlossen, die in dem gezeigten Ausführungsbeispiel einen FeldelTektlransistor Γ enthält. Die Steuerelektrode dieses Transistors ist mit dem einen Anschluß des Kondensators C und die Quellelektrode unter Zwischenschaltung eines Widerstandes R₁ mit dem anderen Anschluß des Kon-

densators C bzw. mil dem Pluspol der Gleichspannungsquelle U₁ verbLinden. Die Zugelektrode des Feldeffekttransistors ist mit einem zwischen dem Widerstand R und dem einstellbaren Widerstand R₁, liegenden Schallungspunkl verbunden. Parallel zum Ausgangskreis des Feldeffekttransistors T ist ein aus den Widerständen R_t und R₃ bestehender Spannungsteiler St angeordnet. An einem zwischen den Widerständen R₂ und R₃ liegenden Schaltungspunkt des Spannungsteilers St und der Quellelektrode des Feldeffekttransistors T ist ein Meßwerk M angeschlossen, das z. B. ein Drehspul-, Dreheisen- oder Drehmagnetmeßwerk sein kann.

Um an der von dem Ausgangskreis des Feldeffekttransistors T und dem Spannungsteiler St gebildeten Brückenschaltung eine konstante Gleichspannung zur Verfugung zu haben, ist der Brückenschaltung eine ZenerdiodeZ parallel geschaltet; zur Verringerung des Aufwandes ist nur eine einzige Zenerdiode vorgesehen, dafür ist durch den einstellbaren Widerstand R_v die Möglichkeit geschaffen, zu Beginn der Messung bei betätigter Rückstelltaste T_r durch Änderung des Widerstandswertes des Widerstandes R_v das Gerät durch Einstellen des Meßwerkes M auf den Wert Null abzugleichen.

Die nach außen geführten Klemmen A^₁ bis K₃ des erfindungsgemäßen Zeitmeßgerätes können in unterschiedlicher Weise beschaltet sein, abhängig davon, welcher Art die Einrichtungen sind, deren Zeitablauf untersucht werden soll. Als Beispiel ist in der Figur der Fall dargestellt, daß die Kontaktzeit eines Ruhekontaktes v, eines Relais V bestimmt werden soll. Das Relais V ist durch einen Arbeitskontakt _n eines Schalters S an eine weitere Gleichspannungsquelle U₂ anschließbar. Bei Betätigung des Schalters 5 wird demzufolge das Relais V erregt und gleichzeitig ein weiterer Arbeitskontakt _S2 des Schalters S geschlossen. Damit ist die Klemme K₁ über den geschlossenen Arbeitskontakt _S2 und den noch geschlossenen Ruhekontakt Vj des Relais V mit der Klemme K₂ verbunden, wodurch aus dem Widerstand R und dem Kondensator C ein /?C-Glied gebildet wird. Der Kondensator C lädt sich auf, und zwar so lange, bis nach Ablauf der Kontaktzeit der Ruhekontakt V₁ öffnet. Die sich bis zu diesem Zeitpunkt an dem Kondensator C infolge Aufladung einstellende Spannung steuert den Feldeffekttransistor T und verursacht am Widerstand R₁ einen entsprechend großen Spannungsabfall. Dieser Spannungsabfall wird im Meßwerk M mit einer im Spannungsteiler St fest eingestellten Spannung verglichen. Bei entsprechender Eichung des Gerätes ist der sich daraufhin einstellende Zeigerausschlag des Meßwerkes M ein Maß für die zu messende Zeit.

Wie die Klemmen K₁ bis /C₃ beschaltet werden müssen, wenn die Kontaktzeit eines Arbeitskontaktes v₂ des Relais V bestimmt werden soll, ist in der Figur strichliert eingezeichnet. In diesem Fall ist der Ruhekontakt V₁ überbrückt und der Arbeitskontakt r₂ mit den Klemmen K₂ und K₃ verbunden. Auch in diesem Falle erfolgt nach durch Schließung des Schalters S

ao beginnender Erregung des Relais V die Aufladung des Kondensators C so lange, bis der Arbeitskontakt v. betätigt, d. h. geschlossen wird. Von diesem Augenblick an fließt nämlich der Strom über den Widerstand R nicht mehr über den Kondensator C, sondern über den geschlossenen Arbeitskontakt v₂. Die Spannung am Kondensator C, die maßgeblich für den Ausschlag des Meßwerkes M ist, steigt also auch in diesem Fall nur so lange an, bis der Arbeitskontakt v₂ geschlossen ist.

Durch die Erfindung ist ein Zeitmeßgerät geschaffen, bei dem durch Verwendung eines ÄC-Gliedes mit angekoppelter, hochohmiger Transistorschaltung und dieser nachgeordnetem Meßwerk die Anzeige von Zeitintervalle kennzeichnenden Meßwerten ermöglicht ist, die bei Bedarf für nahezu unbeschränkte Zeit erhalten bleiben, und damit Kontrollablesungen zugänglich sind. Da der Meßwert bei dem erfindungsgemäßen Zeitmeßgerät in Abweichung von bekannten Anordnungen also nicht allmählich verlorengeht, sind bei dem erfindungsgemäßen Gerät die Meßsicherheit und Meßgenauigkeit nicht unbeträchtlich erhöht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Zeitmeßgerät, bei dem ein während der jeweils zu messenden Zeit an eine Gleichspannungsquelle angeschlossenes ÄC-Glied mit seinem Kondensator an eine Transistorschaltung mit hochohmigem Eingangswiderstand angeschlossen ist und bei dem im Ausgangskreis der Transistorschaltung ein Meßwerk angeordnet ist, dessen Ausschlag ein Maß für die Spannung am Kondensator ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangskreis der Trar.sistorschaltung und ein dazu parallelliegender Spannungsteiler eine an die Gleichspannungsquelle angeschlossene Brückenschaltung bilden, in welcher in der Brückendiagonalen das Meßwerk angeschlossen ist, so daß sich aus dem Vergleich einer entsprechend der jeweiligen Spannung am Kondensator im Ausgangskreis der Transistorschaltung abfallenden Spannung und einer am Spannungsteiler abgegriffenen, festen Spannung eine Anzeige am Meßwerk ergibt.

2. Zeitmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Transistorschaltung als aktives Schaltungselement einen Feldeffekttransistor enthält.

3. Zeitmeßgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Meßv/erk in an sich bekannter Weise ein Drehspul-, Dreheisen- oder Drehmagnetmeßwerk dient.

4. Zeitmeßgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß verschiedene Meßbereiche in an sicsi bekannter Weise durch mittels Ein- bzw. Abschaltung zusätzlicher Widerstände bewirkter Änderung des Widerstandes des /?C-Gliedes erzielbar sind.

5. Zeitmeßgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Kondensator des /?C-Gliedes eine bei Betätigung eine Entladung des Kondensators bewirkende Rückstelltaste angeordnet ist.

6. Zeitmeßgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beide Anschlüsse des Kondensators sowie der nicht mit der Gleichspannungsquelle verbundene Anschluß des Widerstandes des /?C-Gliedes an von außen zugängliche Klemmen geführt sind, daß durch einen bei Beginn der zu messenden Zeit betätigten Kontakt der Kondensator und der Widerstand über die entsprechenden Klemmen unter Bildung des ÄC-Gliedes miteinander verbunden sind und daß das Ende der zu messenden Zeit durch mittels eines weiteren Kontaktes beendete Aufladung des Kondensators gekennzeichnet ist.

7. Zeitmeßgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Kontakt als Arbeilskontakt ausgebildet und zwischen den von den herausgeführten Anschlüssen des Kondensators gebildeten Klemmen angeordnet ist und daß zwischen dereinen Klemme und dem Kondensator ein bei geschlossenem Arbeitskontakt eine Entladung des Kondensators verhindernder Gleichrichter vorgesehen ist.

8. Zeitmeßgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Kontakt ein Ruhekontakt ist und in Reihe mit dem bei Beginn der zu messenden Zeit betätigten Kontakt zwischen denselben Klemmen wie dieser angeordnet ist.

9. Zeitmeßgerät nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Kontakte Kontakte von Relais sind, deren Kontaktzeit bestimmt werden soll.