DE2012074A1 - Einrichtung zur Widerstandsmessung an Bauelementen elektrischer Schaltungen - Google Patents

Description

Der Patentanwalt Dit^-Ing. W. Beyer Frankfurt/main Dipl .-Wirt-sch.-Ing.B. Jochem freiherr-vom-stein-strasseia

In Sachen: Az.:

Ford-Werke
Aktiengesellschaft 5 Köln / Ehein Ottoplatz 2

Priorität der US Patentanmeldung Ser.No. 807 783

13.Märζ 1969

Einrichtung zur Widerstandsmessung an Bauelementen elektrischer Schaltungen

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Widerstandsmessung an Bauelementen elektrischer Schaltungen ohne Auftrennung des Stromkreises.

Da der elektrische Widerstand als Quotient von Spannung und Strom definiert ist, erfolgt seine Messung zwangsläufig durch Peststellung der Grosse des bei einer gegebenen oder erst zu ermittelnden Spannung am Bauelement auftretenden Stromflusses durch dieses Element. Dabei sind Meßfehler nicht zu vermeiden, weil entweder der - wenn auch geringe Strom im Spannungsmesser von dem Meßgerät für den das Bauelement durchfliessenden Strom mit erfasst wird oder aber der Spannungsabfall eines in Reihe zum Bauelement gescheiteten Strommessers eine Erhöhung der Anzeige des Spannun_o·^-

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messers verursacht. Diese Fehler lassen sich, zwar rechnerisch, eliminieren; dies ist jedoch mit Zeit- und Arbeitsaufwand verbunden.

Venn der Widerstand von in elektrische'Schaltungen eingebauten Elementen gemessen werden soll, ist es nach der bisherigen Methode zur-Vermeidung weiterer Meßfehler, die vcz. den übrigen Stromkreiskomponentsn der Schaltung herrühre:'-., ausserdem erforderlich, das zu nessende Bauelement auszubauen, was meist mit mehr oder weniger komplizierten Lötarb eio en verbunden ist und die Gefahr einer falschen oder unzureichenden erneuten Verlötung in sich trägt.

Aufgabe der Erfindung ist es, die vorerwähnten SachteiIe zu vermeiden, und eine Einrichtung zur Widerstandsmessung an Bauelementen elektrischer Schaltungen zu schaffen, die ohne Ausbau deszu messenden Elementes auf schnellstem Ve₁^e genaue Meßergebnisse liefert. Gemäss der Erfindung wir d diese Aufgabe gelöst durch an das zu messende Bauelement oder seine Zuleitungen ansetzbare Kontaktelemente zum Anlegen einer einen Stromfluß durch das Bauelement bewirkenden elektrischen Spannung, einen an das Bauelement oder eine seiner beiden Zuleitungen zwischen den Ansatzstellen der Kontaktelemente anlegbaren und dabei das Bauelement bzw. die Zuleitung umgreifenden teilbaren Magnetkern, Mittel zur Erfassung der vom Stromfluss durch das Bauelement im Magnetkern hervorgerufenen magnetischen Feldstärke und Mittel zur Anzeige des aus dem Verhältnis zwischen der angelegten elektrischen Spannung und der magnetischen Feldstärke resultierenden elektrischen Widerstandswertes.

Die erfindungsgemässe Einrichtung eignet sich sowohl zur Messung von Wechselstromwiderständon (Impedanzen) mit Zerlegung in deren Blind-und Wirkkomponenten, wie auch zur Messung von Gleichstromwiderständen.

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Nach einem ersten Merkmal zur vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind hierfür die Mittel zur Erfassung der magnetischen Feldstärke von einem von der gleichen Spannung Wie das Bauelement oder einer dazu proportionalen Spannung gespeisten Stromkreis mit einem einstellbaren Normalwiderstand und einer, den Magnetkern durchsetzenden Leiterschleife gebildet, die einen der eingestellten Größe_; des Normalwiderstandes proportionalen Strom im Gegensinn zu dem das Bauelement durchfließenden Strom durch den Magnetkern führt, und die Mittel zur Anzeige des Widerstandswertes sind von einer Meßschaltung mit einer den Nullabgleich dar durch den Magnetkern geführten Stromflüsse in.. Bezug auf den magnetischen Fluss anzeigenden Meßgerät und einer auf den zu messenden Widerstand geeichten Skala am einstellbaren Normalwiderstand gebildet. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung erfolgt das Messen des unbe- ^s kannten Widerstandes grundsätzlich derart, daß zunächst das Keßgerät durch entsprechende Verstellung des Normalwiderstandes auf Nullausschlag gebracht wird, woraufhin der gesuchte Widerstandswert an der Einstellakala des Noririalwiderstandes abgelesen v/erden kann.

Bei der vorerwähnten Ausgestaltung der Erfindung kann zur Speisung der Meßeinrichtung eine Wechselstromquelle dienen, und die Meßschaltung weist dann eine auf dem Magnetkern· sitzende Wicklung auf, an welche das Meßgerät über einen Verstärkergleichrichter angeschlossen ist. UmBlindwider— stände mit einem ohm-schen Normalwiderst and messen zu können, weist in vorteilhafter Weiterbildung der vorbeschriebenen Ausgestaltung der den einstellbaren Normalwiderstand enthaltende Stromkreis Mittel zur Phasendrehung des die Leiterschleife durchfließenden Stromes im Verhältnis zum Strom durch den Normalwiderstand um 90 ohne Änderung der Proportionalität dieser Ströme auf.

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Wenn nur 'Gleichstromwiderstände nach, dem vorbeschriebenen Abgleichprinzip gemessen v/erden sollen, kann zur Speisung der Meßeinrichtung auch ein Rechteckwellengenerator (29) dienen und die Meßschaltung kann dabei einen den magnetischen Fluss im Magnetkern messenden Hall-Generator aufweisen, dessen Ausgangssignal dem Meßgerät über einen Gleichstromverstärker zuführbar ist.

Während bei den vorbeschriebenen Ausgestaltungen der Erfindung zunächst durch Verstellen des Normalwiderstandes ein Abgleich der Durchflutungen des Magnetkernes vorgenommen werden muss, ermöglicht eine andere Ausgestaltungsform der Erfindung auch eine sofortige Anzeige des zu ermittelnden Widerstandswertes. In diesem Falle dient zur Speisung der Meßeinrichtung eine spannungsgeregelte Wechselstromquelle, und der Magnetkern trägt eine Wicklung, an welche ein in Werten des zu messenden Widerstandes geeichtes Anzeigeinstrument über einen stabilisierten Verstärkergleichrichter angeschlossen ist.

Die praktische Ausgestaltung der erfindungsgemässen Meßeinrichtung erfolgt nach einem anderen Merkmal der Erfindung dergestalt, daß die beiden Teile des Magnetkerns an den Schenkeln einer Anlegezange angeordnet werden. Dabei ist es zweckmässig, dass eine der beiden andas zu messende Bauelement oder seine beiden Zuleitungen ansetzbaren Kontaktelemente als schwenkbar und federnd an dem einen Schenkel der Anlegezange angelenkte Klemmbacke auszubilden, während für das andere Kontaktelement eine separate Klem me verwendet werden muss.

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Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen : .

Fig. 1 das Schaltbild einer ersten Ausführungsform" der Erfindung zur Messung des Widerstandswertes eines unbekannten ohm'sehen Widerstandes,

Pig. 2 das Schaltbild einer anderen Ausführungsform der Erfindung für den gleichen Zweck,

Fig. 3 das Schaltbild einer weiteren Ausführungsform für den vorgenannten Zweck,

Fig. 4- das Schaltbild einer Ausführungsform zur Messung der unbekannten Kapazität eines Kondensators,

Fig. 5 das Schaltbild einer Ausführungsform zur Messung der unbekannten Induktivität einer Spule oder sonstigen Wicklung,

Fig. 6 das Schaltbild einer Ausführungsform der Erfindung zur unmittelbaren Ablesung des unbekannten Widerstandswertes eines ohm'sehen Widerstands, eines Kondensators oder einer Spule,

Fig. 7 das Schaltbild einer weiteren Äusführungsform der Erfindung, ■

Fig. 8 die Ansicht einer Anlegezange mit geteiltem Magnetkern zum Umfassen eines Bauelementes oder Leiters in einer elektrischen Schaltung, teilweise in Schnittherstellung, ·

Fig. 9 die Anlegezange nach Fig. 8 mit einer Kontaktklemme zur Zuführung von Strom zu dem Bauelement, dessen Impedanz gemessen werden soll,

Fig.10 in perspektivischer Darstellung ein gemäss den Fig. 1,3,4· und 5 geschaltetes Meßgerät und

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Fig. 11 in perspektivischer Darstellung die Handhabung der -Anlegezange nach Fig. 8 und 9 "beim Messen der Impedanz des elektrischen Bauelementes.

Der in Fig. 1 dargestellte Stromkreis ist zum Messen eines Wechselstromwiderstandes (Impedanz) "bestimmt und enthält eine Wechselstromquelle 11, deren Stromabgabe durch einen Vorwiderstand 12 derart begrenzt ist, daß gewöhnliche Schaltungselemente nicht beschädigt werden können. Auch die abgegebene Wechselspannung wird unter einem Sicherheitswert gehalten. Typisch ist beispielsweise eine Ausgangsspannung von 21 V mit einer Strombegrenzung auf 7 mA durch einen Vorwiderstand von 3 000 Ohm. Die Frequenz der Stromquelle liegt im unteren Tonfrequenzbereich. Als Vorwiderstand 12 kann auch eine Induktivität, eine Kapazität oder eine Gegenspannungsquelle dienen, sofern sie nur die notwendige Begrenzung bewirkt.

Der von der einen Klemme der Stromquelle 11 ausgehende Strom 11 kann sich nach Durchfliessen des Vorwiderstandes 12 in drei Pfade verzweigen. Der eine Pfad verläuft über einen Abgriff 13 zum unbekannten Widerstand 14 und weiter durch einen ringförmigen Magnetkern 15 und über einen zweiten Abgriff 16 zurück zu anderen Klemme der Stromquelle. Der zweite Pfad verläuft über einen einstellbaren Normalwiderstand 17 zum Magnetkern 15» den er in umgekehrter Richtung zum ersten Pfad durchsetzt und von dort zurück zur anderen Klemme der Stromquelle 11. Der dritte Pfad schließlich verläuft über den Abgriff 13 zur unbekannten Parallelimpedanz 18 der Schaltung, in welcher der unbekannte Widerstand enthalten ist und über den Abgriff 16 zurück zur anderen Klemme der Stromquelle 11, ohne den Magnetkern 15 zu durchsetzen. Wenn der Normalwiderstand 17 so eingestellt ist, dass die beiden den Magnetkern 15 gegensinnig

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durchfließenden. Ströme dessen magnetisches Feld 15 auslöschen, gleicht der Widerstandsweinsb des unbekannten Widerstandes 14· dem eingestellten Wert des Hormalwiferst ande s 17. Dieser JfUlIaOgIOiCh erfolgt durch Messen des Vechselfeides im Magnetkern 15 mit Hilfe einer Wicklung 19»· indem das in dieser Wicklung induzierte Signal in einem Verstärkergleichrichter 20 verstärkt und gleichgerichtet wird und die gleichgerichtete Spannung einem Meßinstrument 21 oder einem anderen Ablesegerät zugeführt wird. Hierbei kann das Verhaltens "ITutzsignal/Störsignal" durch Verwendung eines abgestimmten. Verstärkers auf einen Höchstwert gebracht v/erden.'

Zur Messung von Wi der standswert en, die grosser als der Maximalwert des Normalwiderstandes 17 sind, lassen sich die "beiden Schaltungen nach 5¹Xg. 2 bzw. I¹Ig* 3 verwenden. In 5¹Ig. 2 wird nur der i/N-te Teil des den Normalwiderstand durchfliessenden Stromes durch den Magnetkern geleitet. Dies geschieht mit Hilfe eines Spannungsteilers, in welchem der Widerstand 23 die (N-I)fache Grosse des Widerstandes 22 besitzt. Beim Nullabgleich hat der unbekannte Widerstand die N-fache Grosse des Normalwiderstandes 17. Der Widc-rstandswert der Parallelschaltung der Widerstände 22 und 2-3 ist gegenüber dem Mindestwert des einstellbaren Hormalv/iderStandes 17 sehr klein, wodurch ■ die. von diesen Widerständen hervorgerufenen Meßfehler vernachlässigbar werden.

In Fig. 5 läßt ein die Spannung herabsetzender Transformator 24- nur den 1/N-ten Teil der Primär spannung zum Normalwiderstand 17 gelangen und vermindert den Vergleichsstrom entsprechend. Dabei ist N das Verhältnis der Windungszahlen von Primär--· und Sekundärwicklung des Transformators 24-, Nullabgleich wird erreicht, wenn der unbekannte Widerstand die N-fache Größe des einstellbaren

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Normalwiderstandes 17 hat.

Zur Messung von Widerstandswerten unterhalb des Kleinstwertes des einstellbaren Normalwiderstandes 17 kann *die Schaltung nach Fig. 3 mit einem Aufwärts-Transformator anstelle eines Abwärts-Transformators verwendet werden. Bei einer Aufwärtstransformierung der Spannung um den Faktor N tritt Nullabgleich dann ein, wenn der unbekannte Widerstand gleich dem 1/N-fachen des einstellbaren Normalwiderstandes 17 ist. Eine zweite Möglichkeit zur Messung von Widerständen, deren Größe unterhalb des Mindestwertes für den Normalwiderstand liegen, besteht in der Verwendung der Schaltung nach Fig. 1, wobei jedoch die den Normalwiderstand enthaltende Leitung in N Windungen um den Magnetkern 15 gewickelt wird. Nullabgleich ist dann gegeben, wenn der unbekannte Widerstand den 1/N-ten Teil des am Normalwiderstand 17 eingestellten Widerstandswertes beträgt.

Zur Messung der Kapazität eines Kondensators kann gleichfalls die Schaltung nach Fig. 1 verwendet werden, worin dann das Element 14 den unbekannten Kondensator und das Element 17 einen kalibrierten einstellbaren Normalkondensator darstellen. Diese Schaltung hat jedoch den Nachteil, daß die normalerweise verfügbaren einstellbaren Normalkondensatoren im Vergleich zu den zu messenden Kondensatoren sehr niedrige Kapazitäten aufweisen. Multiplikationsschaltungen, wie sie zur Messung ohm'scher Widerstände vorstehend erläutert wurden, bringen bei grossen Übersetzungsverhältnissen Meßfehler mit sich.

Eine bevorzugte Schaltung zur Kapazitätsmessung, die diese Nachteile vermeidet, ist in Fig. 4 dargestellt. Der durch den unbekannten Kondensator 14' fließende Strom wird mit einem Strom verglichen, dessen Amplitude dem Stromfluss durch den einstellbaren Normalwiderstand 17 entspricht,

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jedoch um 90° phasenverschoben ist, was zu einer Phasenverschiebung von insgesamt 180° zwischen den zu vergleichenden Strömen führt. Nullabgleich tritt dann auf, wenn der Widerstandswert des einstellbaren Normalwiderstands 17 dem Blindwiderstand des unbekannten Kondensators 14* bei der verwendeten Frequenz entspricht. Die Widerstandsskala kann somit unmittelbar mit Kapazitätswerten für den unbekannten Kondensator geeicht werden. Der kapazitive Blindwiderstand eines Kondensators 25» der induktive Blindwiderstand einer Spule 26 und der Wirkwiderstand eines Ohm'sehen Widerstandes 27 erhalten alle miteinander angenähert die gleiche Grosse bei der gegebenen Frequenz der Wechselstromqueläe, wodurch die gewünschte 90° Phasenverschiebung ohne Änderung der Stromamplitude zustandegebracht wird. Der resultierende Scheinwiderstand der Elemente 25,26 und 27 ist Im Vergleich zur Mindestgröße des einstellbaren Normalwiderstands 17 klein, so daß Fehler weitestgehend ausgeschaltet werden.'

Wenn das unbekannte Bauelement eine Spule oder sonstige Wicklung 14" ist, wie dies Fig. 5 zeigt, ist es nur erforderlich, die Richtung des von dem Vergleichsstrom im Magnetkern 15 erzeugten Kraftflusses umzukehren. Dies kann entweder durch Umkehr der Stromrichtung des Vergleichsstromes oder dadurch geschehen, daß die von der Spule 26 kommende Leitung gemäss der Darstellung in Fig. 5 in umgekehrtem Sinne durch das Fenster des Magnetkerns 15 geführt wird. Nullabgleich tritt dann auf, wenn der induktive Blindwiderstand der unbekannten Spule 14" dem Normalwiderstand in der Grosse gleicht. Auch hier kann die Skala des Normalwiderstandes unmittelbar in Induktanzwerten für die unbekannte Spule geeicht werden.

Zur Messung von Blindwiderständen, die oberhalb oder unter-Po 7969 009839/15S7

halb des Grösseiibereichs des Normalwiderstandes liegen, können ähnliche Meßverfahren wie die vorstehend erläuterten und in Fig. 3 gezeigten Verfahren zur Messung ohm'scher Widerstände angewandt werden.

Der hier vorliegende Erfindungsgedanke läßt sich auch bei der Schaffung einer Einrichtung zum Messen von Gleichstromwiderständen anwenden. Die Grundschaltung hierfür ist in Fig. 7 gezeigt, worin ein Hall-Generator 28 zur Erfassung des magnetischen Gleichfeldes verwendet wird. Ebensogut können auch andere Mittel zur Erfassung des magnetischen Gleichfeldes v/ie beispielsweise handelsübliche Plussgattereinrichtungen dienen. Die "Verwendung eines Rechteckwellengenerators niederer Frequenz 29 erlaubt die Isolierung von Ausschlägen des am Ausgang angeschlossenen Meßinstruments, die von einem mangelnden Abgleich zwischen dem unbekannten Widerstand 14 und dem einstellbaren Normalwiderstand 17 herrühren, gegenüber äusseren Änderungen, bedingt durch die Temperatur, das äussere magnetische Feld usw. Der Rechteckwellengenerator 29 sollte auf eine niedrige Frequenz in der Größenordnung von einer Halbwelle pro Sekunde oder eine Frequenz in der Nähe der Resonanzfrequenz des den Ausgang messenden Instruments 21 eingestellt werden, um das Verhältnis von Nutzsignal zu Störsignal so gross wie möglich zu machen. Die Ausgangsspannung sollte vorzugsweise zwischen der positiven und der negativen Maximalspannung E wechseln, um ein möglichst grosses Ausgangs-Meßsignal zu erhalten. Hystereseprobleme am Magnetkern werden durch abwechselnd positive und negative Stromimpulse wirksam ausgeschaltet. Ein magnetischer Feldlinienverdichter 30 in Form eines Magnetkerns ähnlich dem Kern 15 dient zur Steigerung der Feldliniendichte im Hall-Generator 28, die von den Signalstromänderungen herrührt. Eine Batterie 31 und ein Spannung3-

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- Vd -

teiler 32 bilden Standardbauteile für die Stromzufuhr zum Hall-Generator und für die Neutralisation jeglicher dauernd anstehender Versatzspannungen. Ein Gleichstromverstärker 33 verstärkt das Ausgangssignal des Hall-Generators, welches dann dem Meßinstrument 21 zugeführt wird. 'Zur Me s- ·

sung von unbekannten Widerständen, die grosser als der Höchstwert des einstellbaren Normalwiderstandes 17 sind, kann eine Schaltung ähnlich derjenigen in'Fig. 3 verwendet werden. Zur Messung von Widerständen, die kleiner a/l^js der Mindestwert des Normalwiderstandes 17 sind, mag ein Stromkreis nach Fig. 7 dienen, wobei jedoch die den Normalwiderstand enthaltende Leitung 4"--^-·- um den Feldlinienverdichter oder Magnetkern 30 N-mal statt nur einmal gewunden ist.

Alle bisher beschriebenen und in den Figuren 1 bis 5 und 7 gezeigten Schaltungen für die Messung von Bauelementen in elektrischen Schaltungen arbeiten auf dem Vergleichsprinzip, was den Vorteil der weitestgehenden Unterdrückung von Fehlern hat, jedoch auch den Nachteil in sich birgt, erst einen Nullabgleich vornehmen zu müssen, bevor das Meßergebnis vorliegt. Es ist jedoch auch eine Schaltung möglich, die eine sofortige Ablesung der Impedanz des unbekannten Bauelements ohne vorherigen Nullabgleich gestattet. Ein solches unmittelbares Ablesen des Meßergeb-· nisses ermöglicht die Schaltung nach Fig. 6. Der Strom durch den unbekannten ohm'sehen Widerstand 14-, den unbekannten Kondensator 14' oder die unbekannte Spule 14" ist umgekehrt proportional zu dem unbekannten Wirkwiderstand bzw. dem unbekannten kapazitiven oder induktiven Blind» widerstand, sofern an das zu messende Bauelement eine bekannte und konstante Spannung angelegt wird. Das Meßinstrument 38 für den Ausgangsstrom kann deshalb unmittelbar in Werten der unbekannten Impedanz geeicht werden.

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Die an den unbekannten ohm'sehen Widerstand 14, denunbekannten Kondensator 14' oder die unbekannte Spule 14" angelegte Spannung wird von einer spannungsgeregelten Wechselstromquelle 39 über einen Vorwiderstand 40 zugeführt, der auch den Innenwiderstand der Stromquelle 39 umfasst. Die Scheitelspannung der Stromquelle wird genügend klein, beispielsweise auf 0,3 V gehalten, um einer Beschädigung empfindlicher Halbleiterelemente, die parallel zum unbekannten Widerstand liegen, vorzubeugen. Diese niedrige Spannung begrenzt auch den Leistungsverbrauch in eigentlich jedem standarisierten Schaltungselement auf einen zulässigen Wert. Der Innenwiderstand der Stromquelle ist zweckmässig so niedrig gewählt, daß er die Ausgangsspannung für eine beliebige Last-Impedanz bis hinab in die Nähe des kleinsten zu erwartenden Shuntimpedanz-oder -widerstandswertes, der gemessen werden soll, praktisch konstant läßt. Ein typischer Wert des Stromquellenwiderstandes ist 0,3 Ohm. Der Stromfluß durch das Fenster des Magnetkerns 41 wird von einer Wicklung 42 überwacht. Das von der Wicklung 42 gelieferte Signal wird in einem stabilisierten Verstärkergleichrichter 43 verstärkt und gleichgerichtet und dem Meßinstrument 38 zugeführt, welches zur Messung ohm'scher Widerstände unmittelbar in "Ohm" geeicht sein kann« Zur Messung der Kapazität eines unbekannten Kondensators oder des induktiven Blindwiderstandes einer unbekannten Spule kann das Meßinstrument 38 ebensogut auch in Kapazitätbzw. Induktanzwerten geeicht sein. Obwohl der Ausgangsstrom eine Funktion des Scheinwiderstandes und nicht eines Wirkwiderstandes oder Blindwiderstandes ist, besitzen eigentlich alle üblicherweise benutzten ohm'sehen Widerstände, die normalerweise von der Anwendung dieser Erfindung betroffen werden bei der für diese Einrichtung empfohlenen niedrigen Frequenz vernachlässigbar kleine Blindwiderstandswerte.

Wenn die in Fig. 6 dargestellte Schaltung ausschließlich. Fo 7969 009839/1557

zur Messung ohm!scher Widerstände verwendet werden soll, kann mit einer sehr niedrigen Frequenz oder sogar mit Gleichstrom unter entsprechender Inderung der Mittel zur Stromerfassung gearbeitet werden. Lies vermindert die bei den bisweilen betroffenen grossen Kapazitäten auftretenden Aufladeerscheinungen. Wenn diese Ausführungsform hingegen zur Messung von kapazitiven und induktiven Blindwiderständen verwendet wird, sollte mit höherer Frequenz gearbeitet werden, damit die erwarteten Blindwiderstände in vernünftige Grössenordnungen fallen. Die Ladungsmenge der meisten herkömmlichen kondensatoren ist hoch genug, um eine ausreichende Genauigkeit bei der Kapazitätsmessung mit dieser Methode sicherzustellen.

Wie aus den Fig. 1 bis 6 hervorgeht, muss der Magnetkern • 15 das zu messende Bauelement oder eine Zuleitung zu diesem an einer Stelle umgreifen, an welcher der sich auf den Magnetkern auswirkende Strom allein vom Strom durch das vorgenannte Bauelement gebildet ist. Dies trifft auch für die Ausführungsform,der Erfindung nach Fig. 7 zu, d.h. der magnetische Feldlinienverdichter 30 muss das zu messende Bauelement oder eine seiner . Zuleitungen an einer Stelle umgreifen, wo der den Kern durchsetzende Strom allein vom Stromfluß durch das Bauelement gebildet ist. Um das Um-, greifen eingebauter Bauelemente oder deren Zuleitungen ohne Auftrennung der Schaltung zu ermöglichen, kann der Magnetkern, wie oben erwähnt, geteilt und entweder mit Hilfe von Scharnieren oder seitlichen Klammern oder auf andere Weise zusammengehalten werden, wenn er das Schaltungselement oder seine Zuleitung umgreift.

Eine diesem Zweck dienende Anlegezange 4-9 ist in den Fig. 8 und 9 dargestellt. In diesen Figuren ist ein geteilter Magnetkern 15 gezeigt, der aus ferromagnetischem Material wie beispielsweise Ferrit bestehen kann. Der eine Teil 50

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des Kernes 15 ist gerade ausgebildet iind sitzt in einer magnetischen Abschirmung 51 > während der andere Seil 52 U-Form besitzt und in eine magnetische Abschirmung 53 eingebettet ist. Die magnetische Abschirmung 51 ist bei 54 schwenkbar an den einen Schenkel 55 der Zan^e angelenkt. Der andere Schenkel 56 ist mit dem Schenkel 55 durch einen Gelenkbolzen 57 verbunden. Auf dem ü-förmigen Teil 52 des geteilten Kerns 15 sitzt die Wicklung 19 mit davon abgehenden Adern 60 und 61. Diese führen zu dem Verstärkergleichrichter 20 nach Fig. 1 bis 5? zu dem stabilisierten Verstärkergleichrichter nach Fig. 6 oder zu den Hall-Generator 28 und dem Gleichstromverstärker 33 nach 5¹Xg. 7·

Zwischen den Schenkeln 55 und 56 befindet sich eine haarnadelförmige leder 62, um die Zange in Öffnungsstellung nach den Fig. 8 und 9 zu halten. Der Leitungsabgriff 16 wird wie Fig. 9 erkennen läßt von einer schwenkbar und federnd an die magnetische Abschirmung 53 angelenkten Klemmbacke gebildet und steht mit dieser in leitender Verbindung. Die in Fig. 8 dargestellte Leitungsader 63 verbindet die magnetische Abschirmung 53 und über diese die Klemmbacke 80 mit der einen Klemme der Stromquelle 11 nach den Fig. 1 bis 5» der spannungsgeregelten Stromquelle 39 nach Fig. 6 oder dem Rechteckwellengenerator 29 nach Fig. 7- Die Klemmbacke stellt eine elektrische Verbindung zu der einen Zuleitung 64 des unbekannten Widerstandes 14 her. Es leuchtet ein, daß der unbekannte Widerstand 14 hierbei ebenso ein Kondensator 14' oder eine Spule 14" sein kann.

Die den Vergleichsstrom, d.h. den Stromfluß durch den einstellbaren Normalwiderstand 17 nach Fig. 1 bis 5 und 7 führende Leiterschleife ist bei 66 angedeutet. Sie durchsetzt das Fenster des geteilten Magnetkerns 15» und der Strom fließt über eine Leitung 67 zur Leiterschleife und von dieser über eine Leitung 68 zurück.

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Ein Impedanzmeßgerät zur Messung entweder des Wirkwider-. Standes eines "unbekannten ohm'sehen Widerstandes oder' des induktiven bzw. kapazitiven Blindwiderstandes einer unbekannten Spule oder eines unbekannten Kondensators ohne Ausbau dieses Elementes aus der Schaltung ist in Fig. 10 dargestellt. Die in den Fig. 3₅4- "und 5 gezeigten Stromkreise · befinden sich innerhalb des Gerätegehäuses. Der Schalter dient zur Umschaltung des Gerätes auf die Stromkreise nach Fig. 3 »4- "und 5 je nachdem, ob der Wirkwider st and oder der kapazitive bzw. induktive Blindwiderstand gemessen werden soll. Tn ähnlicher Weise ermöglicht ein Schalter 71 die Umschaltung zwischen verschiedenen Impedanzmeßbereichen wie beispielsweise 100 Ohm, 10 OÖÖ 0hm und 1 000 000 Ohm. Hit Hilfe eines Stellknopfes 72 kann die Klemmenspannung der Wechselstromquelle 11 eingestellt werden, und ein Stellknopf 73 ermöglicht die Verstellung des Notmalwiderstandes 17. Sine daran befindliche Skala 74- ist derart geeicht, daß von ihr unmittelbar die unbekannte impedanz abgelesen werden kann, wenn der Ausschlag des Amperemeters 21 auf ITuIl abgesunken ist. ■

Steckbuchsen 75»76 und 77 dienen zum Anschluß von zweiadrigen Koaxialkabeln. An die Steckbuchse 75 können beispielsweise die «Leitungsadern 60 und 61 nach Fig. 8 angeschlossen sein, die zur Wicklung 19 auf dem geteilten Magnet* kern 15 führen, während die Steckbuchse 76 ein Koaxialkabel mit Adern 67 und 68 aufnimmt, die mit der den Magnetkern durchsetzenden Leiterschleife 66 verbunden sind* An die Steckbuch.se 77 ist ein Koaxialkabel mit der Ader 63 ange schlossen, die zu der Abschirmung 53 und dem Leistungsab griff 16 führt. Die zweite Ader 81 dieses Kabels ist mit einer Klemme 82 verbunden, die an die andere Zuleitung des unbekannten Widerstandes angeschlossen wird und dort den Abgriff 13 "bildet.

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Wie in Fig. 11 gezeigt ist,wird die Klemme 82 mit der einen Zuleitung des unbekannten Widerstandes 14 verbunden, während die in den Fig. 8 und 9 gezeigte Anlegezange mit dem Abgriff 16 an die andere Zuleitung angeschlossen wird unddiese mit dem geteilten Magnetkern 15 umgreift. Es ist leicht verstellbar, d&ss die IClenne 82 und die dargestellte Anlegezange so klein ausgeführt werden können, daß sie auch auf Zuleitungen von Bauelementen elektrischer Schaltungen anwendbar sind, die auf eine gedruckte Schaltung 83 aufgelötet oder sonstwie befestigt sind. Eine Betrachtung der Fig. 11 zeigt, daß sich der Magnetkern 15 nach einwärts gegenüber dem Abgriff 16 befindet, so daß er einen Stromfluß zwisehen dem Abgriff 16 und der Klemme 82, die den Abgriff 13 nach Fig. 3 bis 5 bildet, erfasst. Als Folge hiervon nimmt der Magnetkern 15 lediglich den Surom durch die unbekannte Impedanz, beispielsweise den Wivlerstand 14, wahr und nicht den Strom durch irgendein anderes Schaltungselement, das parallel zu der unbekannten Impedanz geschaltet ist.

Die Erfindung schafft demnach ein sehr zuverlässiges, billiges und genau arbeitendes Impedanz-Meßgerät, welches die Impedanz von Bauelementen elektrischer Schaltungen wie ohm'scher Widerstände, Kondensatoren oder Spulen mißt, wobei diese Elemente ständig innerhalb der Schaltung mit" den übrigen Schaltungselementen verbunden bleiben können.

Patentansprüche / 009839/1557

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Claims (9)

1. Pat ent an Sprüche

   Einrichtung, zur- Wider st andsmes sung an Bauelementen elektrischer Schaltungen ohne Auftrennung des_; Stromkreises, g ek e η η ζ e i c.h η e t durch an das zu messende Bauelement (14,14',14") oder seine Zuleitungen ansetzbare Kontaktelemente (80,82)' zum Anlegen einer einen Stromfluß: durch das Bauelement bewirkenden elektrischen Spannung, einen an das Bauelement (/14,14' ,14") -oder eine seiner beiden Zuleitungen zwischen den Ansatzstellen der Kontaktelemente (80,82). anlegbaren und dabei das Bauelement bzw. die Zuleitung umgreifenden teilbaren Magnetkern (15?3O,41) Kittel zur Erfassung der vom Stromfluss durch das Bauelement (14,14',14") im Magnetkern (15,30,41) ■ hervorgerufenen magnetischen Feldstärke und Mittel zur Anzeige des aus dem Verhältnis zwischen der angelegten elektrischen Spannung und der magnetischen Feldstärke resultierenden elektrischen Widerstandswertes.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η nzeichnet, daß die Mittel zur Erfassung der magnetischen Feldstärke von einem von der gleichen Spannung v/ie das Bauelement (14,14',14") oder einer dazu propor-' tionalen Spannung gespeisten Stromkreis mit einem einstellbaren Uormalwiderstand (17) und einer den Magnetkern (15,30) durchsetzenden Leiterschleife gebildet ist, die einen der eingestellten Größe des Hormalwiderstandes (17) proportionalen Strom im Gegensinn zu dem das Bauelement durchfließenden Strom durch den Magnetkern (15»30) führt, und dass die Mittel zur Anzeige des Widerstands-

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   wertes von einer Meßschaltung nit einer den rTr.llabgleich der durch den Magnetkern geführten Stronflüsse in Bezu3 auf den magnetischen ?luss anzeigenden Meßgerät (21) und einer auf den zu messenden Widerstand geeichten Skala (74-) am einsteilbaren Normalwiderstand (17) gebildet sind.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterschleife mehrere den Magnetkern (15»3O) umfassende Windungen aufweist.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder J, dadurch gekennz e i chnet, dass zu ihrer Speisung eine Wechcelstromquelle (11) dient und die ileßschaltung eine auf dem Magnetkern (15) sitzende Wicklung (19) aufweist, an welche das Meßgerät (21) über einen 'Verstärkergleichrichter (20) angeschlossen ist.
5. 5- Einrichtung nach Anspruch 2 und 4, dadurch g ekennzeichnet, aj,Q der den einstellbaren KOrmalwiderstand (17) enthaltende Stromkreis Mittel (25*26,27) zur Phasendrehung des die Leiterschleife durchfließenden Stromes im Verhältnis zum Strom durch den ITormalwiderstand um 90 ohne -Änderung der Proportionalität dieser Ströme aufweist.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß au ihrer Speisung ein Rechteckwellengenerator (29) dient und die Meßschaltung einen den magnetischen Fluss in Magnetkern (30) messenden Hall-Generator (33) aufweist, dessen Ausgangssignal dem Meßgerät (21) über einen Gleichstromverstärker (33) auführbar ist.
7. 7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zu ihrer Speisung eine spannungsgeregelte Wechselstromquelle (39) dient und der Magnetkern (41) eine Wicklung (42) trägt, an welche ein den Worten des

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   zu messenden Widerstandes geeichtes Anzeigeinstrument (38) über einen stabilisierten Verstärkergleichrichter (4-3) angeschlossen ist.
8. 8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1.Ms 7, 'da dur Ch g'e k e η η ζ e i c h η e t, daß die beiden Teile des · Magnetkerns an den Schenkeln (55?56) einer Anlegestange (4-9) angeordnet sind. ■ ; ~
9. 9.,Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn-ζ e i ch η e t, daß das eine der beiden an das zu messende Bauelement (14-,14·' ,14-") oder seine beiden Zuleitungen ansetzbare Kontaktelement als schwenkbar und federnd an einen Schenkel (56) der Anlegezange (4-9) angelenkte Klemmbacke (80) ausgebildet ist, während das andere Kontaktelement von einer separaten Klemme (82) gebildet ist.:

   7969/ 13.3.70

   009839/1557

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