DE1960770A1 - Vorrichtung zur Messung der Gleichstromkapazitaet von Elektrolyt-Kondensatoren - Google Patents

Description

• Vorrichtung zur Messung der Gleichstromkapazität von Elektrolyt-Kondensatoren.
• Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Messung der Gleichstromkapazität von Elektrolyt-Kondensatoren, mit welcher als Maß für die Kapazität die Zeit bis zur Entladung des Kondensators auf 1/e bestimmbar ist Elektrolyt-Kondensatoren können auch in reinen Gleichstromschaltungen insbesondere für Entladeschaltungen in Verbindung mit relais zurEinhaltung von Zeitbedingungen angewendet werden. In derartigen Schaltungen kannn die wirksame Kapazität von Elektrolyt-Kondensatoren erheblich von den Werten abweichen, die mit den sonst gebräuchlichen Wechselstrom-Meßverfahren ermittelt werden.
• Aus der Zeitschrift "Radiomentor" (1949, Heft 2, Seiten 73 bis 75) ist es bekannt, die Gleichstromkapazität, eines Elektrolytkondensators dadurch zu bestimmen, daß die zur Entladung auf 1/e benötigte Zeit gemessen wird.
• Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, daß die Start-Stop-Steuerung der Zeitmessung selbsttätig erfolgt.
• Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß zum Start der Zeitmessung eine Reststromkontrollschalt-ung und zum Abschalten der Zeitmessung im Entladekreis ein Nullkomparator dienen.
• Die Gleichstromkapazität ergibt sich aus der Zeit für die Entladung über einen Widerstand R = -n n wobei R in n und C = Nennkapazität in Farad gemesn n sen sind.
• Die Nennzeitkonstante T = R . C = 1 S. (1 Sekunde) n n n Zur Durchführung des Meßverfahrens wird der zu messende Kondensator mit der Spannung U = U aufgeladen und nach n Prüfung des maximal zulässigen Reststromes über den Entladewiderstand R entladen. Es wird die Zeit bis zur n -1 Entladung auf U . e gemessen. Definitionsgemäß ist n das die Zeitkonstante des Entladestromkreises, T =C .R Für Rn = 1/C ergibt sich die einfache Beziehung x n n CX =T . C X n wenn T in Sekunden gemessen wird.
• In den Figuren sollen anhand eines Ausführungsbeispiels der Erfindung diese und Vorteile derselben erläutert werden.
• Figur 1 zeigt ein Schaltbild einer erfindungsgemäen Vorrichtung, Figur 2 zeigt die Frontplatte einer erfindungsgemäl3en Vorrichtung der Figur 1.
• In der Bereitschaftstellung des Gerätes ist der zu messende Kondensator 0x über die Schalter S1 und S2 mit dem Widerstand RE parallel geschaltet, der zur Schnellentladung dient.
• Der Schalter S1 befindet sich in der Stellung a und der Schalter S2 in der Stellung c.
• Durch Umlegen des Schalters S2 in die Stellung d beginnt der gesamte Meßvorgang. Der Kondensator Cx wird mit dem Aufladekreis verbunden, der aus der einstellbaren Spannungsquelle Q mit dem Meßgerät V und der Reihenschaltung der Widerstände Ra und Rb besteht.
• Der Widerstand Rm ist auf einen Wert eingestellt, der dem maximal zulässigen Reststrom nach erfolgter Aufladung entspricht. Der vom Reststrom verursachte Spannungsabfall wird von der Reststromkontrollschaltung MR abgegriffen. Während der Reststrommessung bleibt der Schalter S3 in der Stellung e geöffnet. Liegt der Reststrom unter dem maximal zulässigen Wert, zu dessen Feststellung der Widerstand Rm programmiert in /u A einstellbar ist, wird von der Reststromkontrollschaltung MR, welche vorzugsweise ein Komparator ist, ein Relais F betätigt. Dieses bringt den Schalter S1 in die Stellung b-und den Schalter 53 in die Stellung f. Der zu messende Kondensator Cx wird dadurch vom Aufladekreis abgetrennt und an den Entladekreis angeschlossen. Der Widerstand Rm wird kurzgeschlossen.
• Mit dem Umlegen des Schalters S1 in die Stellung b beginnt die Entladung des Kondensators 0x über den Entladewiderstand Rn Die Spannung am Entladewiderstand wird vom Nullkomparator abgegriffen und der Zeitmesser betätigt. Der Nullkomparator steuert den Zeitmesser solange auf "Zählen", bis die Spannung am Entladewiderstand auf Un . e 1 abgefallen ist.
• Ist dieser Wert erreicht, schaltet der Nullkomparator den Zeitmesser bzw. Zähler z ab. Hierzu wird ein entsprechendes Bezugspotential in den Nullkomparator NK eingespeist.
• Wenn die Potentialdifferenz zwischen dem Spannungsabfall am Widerstand Rn und dem Bezugspotential Null ist, wird der Zeitmesser abgeschaltet.
• Der negative Eingang des Nullkomparators liegt am Bezugspunkt P für die Kapazitätsmessung zwischen den beiden Widerständen Ra und Rb, welche im Aufladekreis parallel zum messenden Kondensator Cx liegen. Während der Entladung des Kondensators Cx liegt der Widerstand R b zwischen dem negativen Eingang des Nullkomparators und dem einen Pol des Kondensators. Der positive Eingang des Nullkomparators liegt am Schalter S1, welcher mit dem anderen Pol des Kondensators Cx verbunden ist. Während der Entladung sind der Entladewiderstand Rn und der Kondensator Cx parallel geschaltet und der Widerstand Rb liegt in Reihe zu diesen. Der negative Eingang des Nullkomparatos und der Bezugspunkt P für die Kapazitätsmessung zwischen den beiden Widerständen Ra und Rn liegen an Masse.
• Die beiden Widerstände Ra und Rb sind so dimensioniert, daß Die Meßvorrichtung ist als Meßeinrichtung vollständig und benötigt bei manueller Bedienung keine weiteren Zusatzgeräte oder Vergleichsnormalien.
• Die Baugruppen Spannungsquelle, Reststromkontrollschaltung, Entladekreis, Nullkomparator und Zeitmeßgerät sind in sinnvoller Weise durch eine automatische Folgesteuerung miteinander verbunden. Die Programmierung für eine Messung ist einfach, logisch und erfordert keinerlei Spezialkenntnisse.
• Der Meßvorgang wird durch Betätigen einer Drucktaste auf der Frontplatte der Meßvorrichtung ausgelöst und ltuft dann automatisch ab: Aufladen des zu messenden Kondensators - Rest strommessung - Umschalten auf den Entladekreis - Messung der Entladezeit - Digitalanzeige und Toleranzgruppenanzeige - Rückstellung der Steuerautomatik.
• I)as Meßergebnis bleibt bis zur nächsten Messung gespeicllert. Die Meßwertüberautomatik. auf einen Drucker oder Datenspeicher kann automatisch durch einen Meßendeimpuls eingeleitet werden.
• Die Figur 2 stellt die Frontplatte der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung in der Figur 1 dar. In der Frontplatte befindet sich ein Tastenschalter TS, welcher auf bestimmte Frequenzwerte für Zeitimpulse, welche ein Taktgeber in den Zeitmesser gibt, einstellbar ist. Es sind auf einfache Weiso Messungen mit verschiedenen Nennzeitkonstanten Tn programmierbar, z.I3. mit T = 0,1 - 0,2 - 0,5 - 1 - 2 - 5- 10 - 20 n Die Messung der Spannungsabhängigkeit der Gleichstromkapazi tät eines Islekt rol ytlcondensntors erfordert lediglich ei ne Variation der Spannung. I)ie Genauigkeit der Zeitkonstantenmessung ist unabhängig von der Spannung.
• In der Frontplatte befinden sich weiterhin die Vorwahlschaller UT und OT für den unteren und für den oberen Grenzwert der Zeit. Für die gemessene Zeit ist eine digitale Anzeige TA vorgesehen. Die Aufladespannung wird mit dem Drehknopf DK eingestellt. Die Aufladespannung wird durch das Voltmeter V angezeigt.
• Auf der Frontplatte befindet sich außerdem eine Einstellung LR für den maximal zulässigen Reststrom. Durch diese Einstellung wird gleichzeitig der veränderliche Widerstand Rm III programmiert. Eine Fehleranzeige FR ist für den Fall vorgesehen, daß der Reststrom den maximal zulässigen Wert überschreltet.
• In diesem Falle wird der Schalter S1 nicht betätigt, d. h. der Kondensator Cx wird nicht an den Entladekreis angeschlossen.
• Durch die NennkapazitPttseinstellung CK wird der Entladewiderstand Rn direkt programmiert. Eine dreigeteilte Sortieranzeige QA, welche in Untertoleranz, Gut, Übertoleranz eingeteilt ist, qualifiziert direkt das Meßergebnis.
• Durch Betätigen der Drucktaste DT, die gleichzeitig als Kontrollampe ausgebildet ist, wird der Meßvorgang gestartet, d. h. der Schalter S2 in die Aufladestellung d umgeschaltet. Gleichzeitig beginnt selbsttätig die Reststrommessung.
• Die Digitalanzeige der gemessenen Zeit ist vierstellig. Die Einstellungen für den Reststromgrenzwert, die Nennkapazitat und fiir die Toleranzgrenzwerte der Zeit sind ebenfalls vierstellig digital dekadisch.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung besitzt folgende technische Daten: Meßbereiche: Nennzeit- Zeitbasis Nennkapazität Zeitmessung konstante Tn 0,1 s 0,1 ms 0,1...999,9 µF 0...0,999s 1,0 s 1 ms 1...9999 /uF O...9,999s 10 s 10 ms 10 .99990 /uF 0.. .99,99s Die Meßspannung ist von 0 bis 50 Volt stufenlos mit einem 10-Wendelpotentiometer einstellbar. Der maximale Aufladestrom ist auf 0,5 A begrenzt. Die Grenzwerte für die Reststrommessung sind zwischen 1 bis 9999 /uA digital - dekadisch einstellbar. Der Entladewiderstand Rn ist für die in der Meßbereichstabelle angegebenen Nennkapazitäten digital - dekadisch direkt programmierbar. Die Zeitmessung geschieht mit dem Digitalzähler vierstellig, wobei die Normalfrequenzen 0,1 - 1 - 10 kHz als Zeitbasis dienen. Die Meßwerte werden durch Direktanzeige für "Untertoleranz't, "Gut", "ITbertoleranz" entsprechend der Doleranzgrenzwertprogrammierung bewertet.
• Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist einen hohen Bedienungskomfort und Vielseitigkeit in der Anwendung sowohl bei Einzelmessungen mit häufigem Wechsel der Meßparameter als auch bei Serienmessungen mit Toleranzsortierung und Meßwertverarbeitung auf.
• -Patentansprüche-

Claims (12)

1. P A T E N T A N S P R Ü C H E 1. Vorrichtung zur Messung der Gleichstromkapazität von Elektrolytkondensatoren, mit welcher als Maß für die Kapazität die Zeit bis zur Entladung des Kondensators auf l/e bestimmbar ist, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, daß zum Start der Zeitmessung eine Reststromkontrollschaltung (MR) und zum Abschalten der Zeitmessung im Entladekreis ein Nullkomparator (NK) dienen.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c I1 n e t, daß die Reststromkontorllschaltung (nur) aus einem Komparator besteht, welcher an einem auf einen dem maximal zulässigen Reststrom entsprechend einstellbaren Widerstand (Rm) den vom Reststrom herrührenden Spannungsabfall abgreift und welcher bei Unterschreitung des maximal zulässigen Rest stromes den zu messenden Kondensator (C ) vom Aufladekreis abtrennt x und an den Entladekreis anschließt.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e k e n nz e i c h n e t , daß von der Reststromlcontrollscllaltung (MR) mittels eines Relais (F) ein Schalter welcher zum Abtrennen des Kondensators (Cx) vom Aufladekreis und Anschließen an den Entladekreis dient, betätigbar ist.
4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand ( R ) digital einstellm bar ist.
5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c 11 n e t , daß an dem zu messenden Kondensator (Cx) die Nennspannung gelegt ist.
6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch e e k e n n z e i c h n e t , daß ein Zeitmesser ( T zur Anzeige der Entladungszeit an einem Nullkomparator (NK), welcher den Spannungsabfall am Entladewiderstand (RN) abgreift, angeschlossen ist.
7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis G, dadurch g e k e ri n z e i c h n c t , daß der negative Eingang des Nullkomparators (NK) zwischen zwei Widerständen (Ra, Rb), welche im Aufladekreis parallel zum zu messenden Kondensator (Cx) liegen, angeschlossen ist, so daß bei Anschließen des Kondensators ( C ) an den Entladekreis der eine Widerstand (Rb) zwischen dem Nullkomparator (NK) und dem einen Pol des Kondensators (Cx) liegt, daß der positive Eingang des Nullkomparators (NK) am Schalter (S1), welcher mit dem anderen Kondensatorpol verbunden ist, liegt und daß der Entladewiderstand (RN) parallel zum Kondensator und in Reihe mit dem Widerstand (Rb) liegt.
8. 6. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die widerstände (Ra) und (Rb) so bemessen sind, daß
9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der negative Eingang des Nullkomparators (NK) an Masse liegt.
10. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß auf der Frontplatte ein Tastenschalter (TS) auf den Nennzeitkonstanten entsprechende Frequenzen für Zeitimpulse, welche ein Taktgeber gibt, einstellbar ist, daß Vorwahlschalter (OT, UT) für den oberen und den unteren Grenzwert der Zeit und eine digitale Anzeige (TA) der gemessenen Zeit vorgesehen sind, daß eine Aufladespannungseinstellung (DK) und eine Anzeige (V) für die Aufladespannung angeordnet sind, daß eine Einstellung (ER) für den maxiaml zulässigen Reststrom, durch welche gleichzeitig der veränderliche Widerstand (Rm) programmierbar ist und eine Fehleranzeige (FR) für zu hohen Reststrom vorgesehen sind, daß eine Nennkapazitätseinstellung (Cn) durch welche der veränderliche Entladewiderstand (Rn) direkt programmierbar ist und eine direkte in "Untoleranz", "Gut", "Übertoleranz" dreigeteilte Qualitätsanzeige g¢) des Meßergebnisses vorgesehen sind und daß eine Drucktaste (DT) mit Kontrollampe für den Start des Meßvorganges und Anschlußklemmen für den zu messenden Kondensator (Cx) angeordnet sind.
11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die digitale Anzeige (TA) der gemessenen Zeit, die Toleranzgrenzwerteeinstellung (UT, OT) die Reststromeinstellung (ER) und die Nennkapazitntseinstellung (CN) vierstellig sind.
12. 12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Reststromeinstellung (ER) und die Nennkapazitätseinstellung (CN) digital - dekadisch einstellbar sind.