DE1945021A1 - Einrichtung zur Messung des Kapazitaetsunterschiedes von Kondensatoren - Google Patents

Description

DIPL-PHYS. 6 FRANKFURT/M.-PREUNCESHEIM.AM 3 i Sept» 1969

A. FUNCK-HARTHERZ „OHEROPSKOPFSTR. 41

PATENTANWAUTl N

FERNSPRECHER-. S4 44 « MEINZElCHENt

POSTSCHECKKONTO.*»»,

Jürgen Bluinenauer Entwicklung un^ Bau flugtechnischer Meßinstrumente 5579 Eie^enhain Fünftenweg 27

Einrichtung zur Messung des Kapagitätsiinterschiedes

von Kondensatoren.

Die ¥orliegencle Erfindung betrifft eine Einrichtung Messung des Kapaaitäts^ntersoMecles zweier durch Messyng der durch die Kondeäsatorea flieBenden tfeohael 3 tröste*

Ir der Meßtechnik nuri sehr oft der Zteitliche ferlauf der Kapazitätsdifferenz awieehen .awei sich inderaden sataren bestimmt werden* oder es mwß eine unbekannte p gemessen werden durch Vergleich'nit einer Hormalkapazitit

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Derartige Meßprobleme werden am.einfachsten dadurch gelöst, daß die durch die beiden Kondensatoren fließenden Blindströme verglichen werden, die durch eine angelegte Wechselspannung erzeugt werden. Zu diesem Zweck kann man z.B. eine.MeefoselströSBeßbrücke verwenden. Eine derartige Anordnung hai jedoch den Nachteil, daß die Phasenlage der Kondensatoren und Widerstände in der Brücke zu berücksichtigen sind,, um überhaupt messen zu können. Außerdem muß der Querzweig der Keßbrücke hochohmig gegenüber den vier Brückenzweigen sein,, wenn kapazitive ferstinmiungen ohne Abgleich der Brücke gemessen werden sollen, weil andernfalls die Brücke durch den zu großen Qaerstrom verfälscht wird. - .

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eise Meßeinrichtung zu schaffen, die die oben, genannten laehteiie vermeidet_fi nieJit auf eine sinusförmige lechselspanKPBg ist Ulli äarifterjtina-psi "bei einem äußerst

eine genaue Aussage über äie iem/beMeii so

der irf-iniPBg wird eine. lißricbtiiHg worgßs&MBgß&t die dadurch gekennzeichnet ist» daß die Aufgänge ier parallel zueinander geschfelteten und; mit einem Weefeselströpgenerator verteBienen Eoßiensatoren mit ien lingißgen eines JRiBpiodulators verbunden siißi» iesseii AusgäBge wieder«!! liber eiaen Meßwiderstaad mit dazu parallel

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geschaltetem Kondensator mit-dem Generator in Verbindung stehen. Zur-Schaffung einer symmetrischen Einrichtung kann auch jedem Kingmodulatorausgang ein Meßwiderstand mit parallel geschaltetem Kondensator zugeordnet sein. Zwischen den Ausgängen des Eingmodulators liegt das Meßgerät zur Messung der dem Kapazitätsunterschied entsprechenden SpannungsdiffeBnz.

Bei der Einrichtung"gemäß der Erfindung sind die Kapazitäten der parallel zu den Meßwiderständen geschalteten Kondensatoren groß gegenüber den der zu vergleichenden Kondensatoren gehalten.

Anstelle der Dioden des Ringmodulators schlägt die Erfindung weiterhin die Anordnung von Transistoren oder anderen steuerbaren elektronischen .Schaltern vor, um den Einfluß der Diodendurchlaßspannung, die bei 0,5 V liegen kann, auf das Meßergebnis zu verringern."

Die Einrichtung gemäß der Erfindung ist in beispielhafter Art in den Zeichnungen dargestellt. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine im Aufbau symmetrische Einrichtung gemäß der

Erfindung und ■■'·-■
Fig. 2 den Teil der Einrichtung, der bei dem asymmetrischen Aufbau geändert" ist;

In Fig. 1 liegt die -vom We.c.hs.e !spannungsgenerator 1 erzeugte Wechselspannung an den beiden zu vergleichenden

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Kondensatoren 3 und 4 an und erzeugt einen der jeweiligen Kapazität proportionalen Blindstrom. Dabei wird der beim Anstieg- der Spannung bei 7 und gleichzeitigen Abfall der Spannung bei 8 erzeugte Strom durch die Kondensatoren 3 und 4 als positiver Strom, der entgegengesetzte Strom als negativer Strom durch die Kondensatoren 3 und 4'bezeichnet. Die Diodenanordnung in der Form eines an sich bekannten Ringmodulators 2, die an die Ausgänge der Kondensatoren angeschlossen ist, bewirkt, daß der positive Strom durch den Kondensator 3 über den Kreis 5 fließt, der negative Strom durch den Kondensator 3 über den Kreis 6* der positive Strom durch den Kondensator 5 über den Kreis 6 und der negetive Strom durch den Kondensator 4 über den Kreis 5 fließt. Die Kapazitäten der Kondensatoren 11 und 12 der Kreise 5 und 6 sind im Vergleich zu den Kapazitäten von 3 und 4 groß, so daß die Widerstände; 9 und 10 wechselspannungsmäßig kurzgeschlossen sind und nur die Gleichstromkomponente an den Meßwiderständen abfällt. Wenn die Kapazität des Kondensators 3 ungleich der Kapazität von 4 ist, fließt durch-den Kreis 5 ein Wechselstrom mit. von Null verschiedener Gleichstromkomponente,: ebenso durch den Kreis 6 ein Wechselstrom mit von Null verschiedener Gleichstromkomponente.- ·'■· ·

Zwischen den Punkten, 1-7 und 18 liegt dann-eine- den GLeieh-^ '" strömen durch die Widerstände 9 und 10 mit den Widerstandswerten von 9 und 10 entsprechende Gleichspannung, die ein Maß für die .iCapas.itätsdifferenz zwischen den Kapazitäten 3 und 4 dargestellt!.und,, von dem Spannungsmesser 19 gemessen wird,

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Fig. 2 zeigt den sich an die Ausgänge.des Ringmodulators anschließenden Teil der Einrichtung bei unsymmetrischem Aufbau mit dem Meßwidexstand 20, dem dazu parallelgeschalteten Kondensator 21 sowie dem Meßgerät 22»

Der Zusammenhang 'zwischen der zu messenden Kapazitiätsdifferenz und der Spannung zwischen den Punkten 17 und 18 verläuft nur solange proportional, wie diese Spannung nicht wesentlich größer wird als die DurclilaBspannong der Dioden des lingmodulators 2, weil sonst z.B. der positive Strom durch den Kondensator 3 nicht restlos durch den Kreis 5, sondern zum Teil über die Dioden 13, 16, 14 durch den Kreis 6 abfließt.

Um auch bei hohen Spannungen zwischen 17 und 18 fürgute Proportionalität zwischen Kapazitätsdifferenz und Gleichspannungssignal sicherzustellen, unterbindet man den positiven Teilstrom des Kondensators 3 über 6 dadurch, daß ein Stück des Umweges gesperrt wird,indem man die Dioden des Ringmodulators durch steuerbare elektronische Schalter, wie z, B, Elektronenröhren, Transistoren, Thyristoren o.a. ersetzt, die in der Weise angesteuert werden, daß bei positivem Strom die die Dioden 15 und 16 ersetzenden elektronischen Schalster, und bei negativem Strom die die Dioden 13 und 14 ersetzenden elektronischen Schalter gesperrt sind.

Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß sieh die erfindun^sgeinHüe Einrichtung besonders zur Verwendung in

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Luftdruckvariometern, die als Differenzdruckmeßgerät zwei Kondensatoren benutzen, von denen einer als äifferenz- - . · ■ druckabhängiger Membrankondensator ausgebildet ist, eignet, Die Einrichtung gemäß der Erfindung ermöglicht eine einwandfreie Bestimmung der Kapazitätsänderung, trägheitslos und vollkommen unabhängig von der Größe der Kapazitätsänderung und der Art der Kondensatoren.,

Pa tentafisprüche:

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   Einrichtung zur Messung des Kapazitätsunterschiedes von Kondensatoren, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge der parallel zueinander geschalteten und mit einem Wechselstromgenerator-(1) verbundenen Kondensatoren (3, 4) mit den Eingängen eines Ringmodulators (2) verbunden sind, dessen Ausgänge wiederum über einen Meßwiderstand (20) mit dazu parallel geschaltetem Kondensator (21) mit dem Generator in Verbindung stehen.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Ausgang des Ringmodulators ein Meßwiderstand (9, 10) mit parallel dazu angeordnetem Kondensator (11, 12) zugeordnet ist.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, d adurch gekennzeichnet, daß die Dioden (13, 14, 15, 16) des Hingmodulators (2) durch Transistoren oder andere-steuerbare elektrische Schalter ersetzt sind.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, d a durch gekennzeichnet, daß die Kapazitäten der parallel zu den Meßwiderständen (9, 10) geschalteten Kondensatoren (11, 12) groß gegenüber den der zu vergleichenden Kondensatoren (3, 4) gehalten sind.

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   5· Binriciitijng nsöfi einem öder mehreren der Yörherg&heniäen Inspriiciie,, i a d^: u r σ h g e k e β π ze i c k π e t, äa$ diese bei LuftiructvariometerB mit zwei Eöndens-atoreii als Bifferenz;iriacknießg&rät angewendet ist,, wobei einer der Kondensatoren als dlfferenzdrucfebhängiger Membrankondensator ausgebiläet Ist«

   Patentanwaltin.

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