DE2200350B1 - Vielfach-pruefinstrument fuer stromund spannungsmessung und als strom- und spannungsgeber - Google Patents

Description

• Die beiden Netzteile 5 speisen die Eingangsbrückenschaltung 1 und die Verstärkerstufen 2 und 3. Der Ausgang des Verstärkers liegt an den mit + und -bezeichneten Klemmen. Als Widerstandseingang 6 wird die links oben dargestellte Schaltung mit dem Widerstand R 1 oder dem Umschalter S 5 a bzw. die rechts oben dargestellte Schaltung mit drei in Serie liegenden Widerstandsdekaden S5b verwendet. Der Widerstand R 1 ist ein Präzisionswiderstand mit entsprechender Skalenteilung. Mit 10 ist die Zuführung der Netzspannung über einen Schalter und eine Sicherung bezeichnet. In das Gegenkopplungsnetzwerk 4 kann noch die Widerstandskombination mit dem Umschalter S2 und den Widerständen R 37 bis R 40 eingeschaltet werden. Mit den verschiedenen Stellungen des Umschalters läßt sich der Grad der Gegenkopplung verändern und damit der Faktor, der bei der Einstellung der Widerstände im Brückeneingang des Verstärkers zu berücksichtigen ist (z. B. 1; 0,75; 0,5; 0,25). Im Ausgang der Verstärkerschaltung liegt der Umschalter S 3 mit zwei Schaltebenen und den Widerständen R 21 bis R 26 bzw. R 27 bis R 32. An diesem Schalter wird bei der Spannungsmessung der Meßbereich z.B. zwischen den Werten l mV bis 1000mV gewählt. Der Schalter S4 dient zur Umschaltung von »Messen« auf »Geben« sowie auf Strom- bzw. Spannungsmessung. An den Klemmen G wird beim Spannungs- bzw. Stromgeben die Bürde angeschlossen, an den Klemmen M die zu messende Spannung bzw. der zu messende Strom.
• Mit 8 ist das Kontrollinstrument bezeichnet, das beim Stromgeben die Größe der Bürde und beim Spannungsgeben die eingespeiste Spannung anzeigt.
• Bei der Strom- und Spannungsmessung zeigt das Ininstrument 8 analog zur Potentiometerstellung den zur Kompensation eingestellten Spannungswert an. 9 ist das Nullgalvanometer, das für den Abgleich bei der Strom- und Spannungsmessung benötigt wird.
• An Hand des Schaltbildes soll nun die Einstellung der verschiedenen Betriebsarten des Vielfach-Instrumentes näher erläutert werden.
• 1. Für die Betriebsart »Stromgeben« ist der Schalter S4 auf die Schalterstellung 3 zu bringen, die Bürde an die Klemmen G anzuschließen und der Schalter S3 in der gezeichneten Stellung zu belassen. Am Präzisionswiderstand mit dem Schalter S 5 a wird entweder die gezeichnete Schalterstellung gewählt, bei der das Potentiometer R 1 eingeschaltet ist, oder es wird auf eine der folgenden Schalterstellungen umgeschaltet, bei denen der im Ausgang auftretende eingeprägte Strom um einen der Dimensionierung der Widerstände entsprechenden Faktor (z. B.
• 2,5; 5; 7,5; 10) erhöht wird. Der eingestellte Stromwert läßt sich somit entweder an der Skaleneinteilung des Präzisionswiderstandes R 1 oder an der Schalterstellung ablesen. Das Kontrollinstrument 8 ist bei der besprochenen Schalterstellung zu den Anschlußklemmen G parallel geschaltet und zeigt die Größe der angelegten Bürde an. Übersteigt die Anzeige die zugelassene Bürde (z. B. 600 Ohm), so liegt die Abweichung des ausgegebenen eingeprägten Stromes oberhalb des Toleranzwertes, und es muß eine Kontrollmessung mit einem Strommeßinstrument vorgenommen werden.
• 2. Für die Funktion »Spannunggeben« bleibt die vorstehend beschriebene Stellung der Schalter S4 und S5a erhalten, lediglich mit dem Schalter S 3 ist der gewünschte Spannungsbereich einzuschalten. Den Stellungen 2 bis 6 des Schalters S3 entsprechen die Spannungsbereiche 1,2, 10, 100, 1000 mV. Am Kontrollinstrument 8 wird die an den Klemmen G ausgegebene Spannung in Prozent des eingestellten Bereiches angezeigt.
• Die Spannung entspricht dem am Schalter S5a eingestellten Faktor, multipliziert mit dem eingestellten Bereich am Schalter S 3.
• 3. Strommessung Der Schalter S4 ist in die gezeichnete Stellung 1 zu schalten und der zu messende Strom an die Klemmen M anzuschließen. Der Schalter S 3 steht in der gezeichneten Stellung, und das Nullgalvanometer 9 ist über den Widerstand R 32 sowie über den Widerstand R 19 an die eine Klemme gelegt. Der zu messende Strom erzeugt am Widerstand R 20 einen entsprechenden Spannungsabfall. Dieser Spannung wird der Spannungsabfall an dem im Verstärkerausgang liegenden Widerstand R 26 entgegengeschaltet.
• Der Abgriff am Präzisionswiderstand R1 wird so lange verstellt, bis das Galvanometer 9 auf Null steht. In diesem Fall entspricht der am Potentiometer abgelesene Wert, multipliziert mit dem über den Widerstand R 26 eingestellten Meßbereich, der Größe des zu messenden Stromes.
• 4. Für die Spannungsmessung wird der Schalter S4 auf die Schalterstellung 2 gestellt, d. h., der Widerstand R 20 wird abgeschaltet und die zu messende Spannung an die Klemmen M angeschlossen. Die Spannung wird jetzt wieder durch die im Ausgang des Verstärkers auftretende Spannung kompensiert. Hierzu wird der Schalter S3 auf eine der Stellungen 2 bis 6 so lange fortgeschaltet, bis das Nullgalvanometer 9 umpolt. Sodann wird der Abgriff des Präzisionswiderstandes R 1 verstellt, bis die Spannung des Verstärkerausganges die zu messende Spannung kompensiert, d. h. bis das Nullgalvanometer auf Null einspielt. Für den genaueren Abgleich ist noch eine sogenannte »Spreiztaste« T vorgesehen, die für Nullinstrumente an sich bekannt ist.
• Parallel zu den Ausgangsklemmen G liegen zwei Klemmen P, die zum Anschluß eines Prüfinstrumentes bestimmt sind.
• Der Schalter S2 im Rückkopplunaszweig mit den Widerständen R 37 bis R 40 dient dazu, einen weiteren Faktor in die Übersetzung der Widerstandswerte im Eingang in die entsprechenden Größen im Ausgang einzuführen. Die Widerstände sind z. B. so bemessen, daß in der Schalterstellung 1 der Faktor 1, in der Schalterstellung 2 der Faktor 0,75, in der Stellung 3 0,5 und in der Stellung 4 0,25 in die Schaltung eingeht.
• An Stelle des Schalters S5a mit dem Präzisionswiderstand R 1 in Dreileiterschaltung kann auch der Schalter S5b mit den drei Widerstandsdekaden an den Verstärkereingang, d. h. an den Brückeneingang des Verstärkers angeschlossen werden. Die Brückenschaltung wird in diesem Fall von der Dreileiterschaltung auf eine Zweileiterschaltung umgeschaltet.

Claims (4)

1. Patentansprüche: 1. Vielfach-Prüfinstrument für Strom- und Spannungsmessung und als Strom- bzw. Spannungsgeber unter Verwendung eines gegengekoppelten Meßverstärkers mit einer über Konstanthalter gespeisten Widerstands-Brückenschaltung im Eingang, dadurch gekennzeichnet, daß der beim Geben geforderte eingeprägte Ausgangsstrom bzw. die Ausgangsspannung an einem in Stufen bzw. stufenlos einstellbaren Präzisionswiderstand (R 1) in der Eingangsbrückenschaltung (1) einstellbar ist, beim Spannungsgeben in Verbindung mit stufenweise parallel zum Ausgang einschaltbaren Widerständen (R21, R 26), und daß zur Spannungs- bzw. Strommessung der Verstärkerausgang mit einem Nullgalvanometer (9) in eine mit dem gleichen Präzisionswiderstand wie beim Geben abgleichbaren Kompensationsschaltung umschaltbar ist.
2. 2. Vielfach-Prüfinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Präzisionswiderstand (R 1) durch drei in Serie geschaltete Widerstandsdekaden (S 5 b) ersetzt ist.
3. 3. Vielfach-Prüfinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an die zum Meßobjekt (Bürde) führenden Ausgangsklemmen (G) ein Kontrollinstrument (Spannungsmesser 8) zur Bürdenkontrolle angeschlossen ist.
4. 4. Vielfach-Prüfinstrument nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Gegenkopplungszweig (4) des Verstärkers mittels eines Faktorenschalters (S2) stufenweise einschaltbare Widerstände (R 37 bis R 40) vorgesehen sind.

   Die Erfindung bezieht sich auf ein Vielfach-Prüfinstrument, das sowohl für die Strom- und Spannungsmessung als auch als Strom- und Spannungsgeber verwendbar ist. Derartige Prüfinstrumente werden z. B. bei der Montage und Verkabelung von Anlagen benötigt, die mit elektrischen Regel- und Prozeßgeräten ausgerüstet sind. Bei bekannten Vielfach-Prüfinstrumenten werden für die einzelnen Meßaufgaben zwei oder drei Teilgeräte verwendet, die bei einigen Ausführungen auch in einem gemeinsamen Gehäuse vereinigt sind. Solche Vielfach-Instrumente sind wegen ihres großen Gewichtes unhandlich.

   Es soll ein Vielfach-Instrument angegeben werden, das bei großer Meßgenauigkeit möglichst leicht und sowohl für Netz- als auch Batteriebetrieb geeignet ist, so daß es überallhin mitgeführt werden kann und das schaltungsmäßig so aufgebaut ist, daß für die verschiedenen Meßaufgaben die gleichen Präzisionswiderstände verwendet werden. Als ein wesentliches Element des Vielfach-Prüfinstrumentes wird ein gegengekoppelter Meßverstärker mit einer über einen Konstanthalter gespeisten Widerstands-Brückenschaltung im Eingang verwendet. Derartige Meßverstärker sind bekannt und dienen dazu, Widerstände, die von einer Meßgröße abhängen, in proportionale eingeprägte Ströme umzuformen (vgl. Sie- mens Betriebsanleitung »Teleperm-Meßumformer«). Der angezeigte Stromwert ist dann ein Maß für den Widerstand und damit den Meßwert.

   Das unter Verwendung eines derartigen gegengekoppelten Meßverstärkers aufgebaute Vielfach-Prüfinstrument ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß der beim Geben geforderte eingeprägte Ausgangsstrom bzw. die Ausgangsspannung an einem in Stufen bzw. stufenlos einstellbaren Präzisionswiderstand in der Eingangsbrückenschaltung einstellbar ist, beim Spannungsgeben in Verbindung mit stufenweise parallel zum Ausgang einschaltbaren Widerständen, und daß zur Spannungs- bzw. Strommessung der Verstärkerausgang mit einem Nullgalvanometer in eine mit dem gleichen Präzisionswiderstand wie beim Geben abgleichbare Kompensationsschaltung umschaltbar ist.

   Für die Maßaufgabe »Geben« wird somit bei dem bekannten Verstärker der von einem Meßwert veränderte Widerstand durch einen Präzisionswiderstand ersetzt, an dessen Einstellskala die an den Ausgangsklemmen gewünschten Strom- bzw. Spannungswerte einzustellen sind. Zur Spannungs- bzw. Strommessung wird in den Verstärkerausgang ein Nullgalvanometer und entsprechende Meßbereichswiderstände eingeschaltet und die sich hierbei ergebende Kompensationsschaltung mit dem Präzisionswiderstand abgeglichen. Am Präzisionswiderstand ist dann unter Berücksichtigung der Meßbereichswiderstände die angelegte Spannung bzw. der angelegte Strom abzulesen.

   An Stelle des Präzisionswiderstandes können auch in Serie geschaltete Widerstandsdekaden bekannter Ausführung verwendet werden. Beim Geben von Stromwerten wird den Ausgangsklemmen ein Kontrollinstrument parallel geschaltet, an dem sich die Größe der angeschlossenen Bürde ablesen läßt. An der Anzeige dieses Instrumentes läßt sich dann auch erkennen, ob die Bürde, für die das Prüfinstrument dimensioniert ist, überschritten wurde und die Messung in einem nicht mehr linearen Bereich erfolgt.

   Außerdem läßt sich feststellen, ob im Bürdenkreis ein Kurzschluß oder eine Unterbrechung vorliegt.

   Ein Schaltungsbeispiel für ein gemäß der Erfindung aufgebautes Vielfach-Prüfinstrument ist in der Zeichnung schematisch dargestellt. Das mit dem Bezugszeichen 7 versehene Rechteck enthält die Elemente des bekannten gegengekoppelten Meßverstärkers. Der Widerstands eingang 6 ist als Potentiometer mit Abgriff schematisch angegeben und liegt in der Eingangsbrückenschaltung 1. Mit 2 ist ien Transistor-Differenzverstärker und mit 3 der Endverstärker bezeichnet. Der Ausgang wird über ein Gegenkopplungsglied 4 zum Eingang des Verstärkers 2 geführt.