DE2619904C2 - Circuit arrangement for measuring the volume resistance - Google Patents
Circuit arrangement for measuring the volume resistanceInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Messen des Durchgangswiderstandes zwischen einem Meßkontakt und einem verunreinigten Leiter unter Berücksichtigung des Zuleitungswiderstandes der Meßeinrichtung. The invention relates to a circuit arrangement for measuring the volume resistance between a Measuring contact and a contaminated conductor, taking into account the lead resistance of the measuring device.
Kontakte, die beispielsweise in der Fernsprechtechnik verwendet werden, sind während des Betriebes unterschiedlichen Klimaten ausgesetzt, die eine Korrosion auf der Kontaktoberfläche hervorrufen können. Es kommen noch Staub-, Fett- und andere Verschmutzungen hinzu, so daß im weiteren Betrieb der über derart verunreinigte Kontakte fließende Strom einen teilweise erheblichen Durchgangswiderstand zu überwinden hatContacts that are used in telephony, for example, are in operation exposed to different climates, which can cause corrosion on the contact surface. It dust, grease and other dirt are added, so that in further operation the over in such a way Contaminated contacts flowing current has to overcome a sometimes considerable contact resistance
Aufgabe der Erfindung ist es, die Größe eines solchen Durchgangswiderstandes, insbesondere nach einer Behandlung unterschiedlicher Kontaktwerkstoffe in einem Klimaschrank, zu messen, um auf diese Weise die Brauchbarkeit des Kontaktwerkstoffes festzustellen. Bei der Messung ist ein sehr großer Meßbereich zu berücksichtigen. Die Meßgenauigkeit soll so groß wie möglich sein, damit der Durchgangswiderstand sehr genau angegeben werden kann. Vm ein Fritten zu vermeiden, darf der Prüfstrom und die Prüfspannung einen gewissen Wert, beispielsweise 20 mA bzw. 20 mV nicht überschreiten. Andererseits sollen diese Grenzwerte auch nicht wesentlich unterschritten werden. Äußere Fehler, wie beispielsweise Thermo-Diodeneffekte an der korrodierten Oberfläche, sind auszuschalten. Außerdem ist der Zuleitungswiderstand der Stromzuführung innerhalb der Meßeinrichtung beim Meßv&rgang zu berücksichtigen.The object of the invention is to measure the size of such a volume resistance, in particular after treatment of different contact materials in a climatic cabinet, in order in this way to determine the usefulness of the contact material. A very large measuring range must be taken into account when measuring. The measurement accuracy should be as high as possible so that the volume resistance can be specified very precisely. In order to avoid fritting, the test current and the test voltage must not exceed a certain value, for example 20 mA or 20 mV. On the other hand, these limit values should not be significantly undercut. External faults, such as thermal diode effects on the corroded surface, must be eliminated. In addition, the lead resistance of the power supply within the measuring device must be taken into account during the measuring process.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß der Meßkontakt an eine einstellbare Spannungsquelle angeschlossen ist, daß der zu messende Leiter an einem Ende mit dem anderen Potential dieser Spannungsquelle verbunden ist, daß ein Differenzverstärker mit einem Eingang an den Meßkontakt und mit dem anderen Eingang mit einem zweiten Ende des Leiters verbunden ist, daß der Meßkontakt mit einer festgelegten Kraft an den Leiter zwischen den beiden Anschlüssen angedrückt ist, so daß über einen Teil des Leiters ein Strom fließt, daß dieser Strom am Übergang vom Meßkontakt zum Leiter einen Spannungsabfall erzeugt, dessen Größe im Differenzverstärker mit der Spannung am Meßkontakt verglichen wird, daß der vom Differenzverstärker festgestellte Spannungsunterschied mit der Spannung einer Referenzspannungsquelle in einem Regler verglichen wird und aufgrund dieses Vergleichs die Spannung der einstellbaren Spannungsquelle auf einen maximal zulässigen Wert geregelt wird, und daß aus dem vom Differenzverstärker festgestellten Spannungsunterschied und dem von der einstellbaren Spannungsquelle zum Meßkontakt fließenden Strom der Durchgangswiderstand in einem Auswerter errechnet und ausgegeben wird.This object is achieved according to the invention in that the measuring contact is connected to an adjustable Voltage source is connected that the conductor to be measured at one end with the other potential this voltage source is connected to that a differential amplifier with an input to the measuring contact and the other input is connected to a second end of the conductor that the measuring contact with a specified force is pressed on the conductor between the two connections, so that over part of the Conductor a current flows that this current has a voltage drop at the transition from the measuring contact to the conductor generated, the size of which is compared in the differential amplifier with the voltage at the measuring contact that the from Differential amplifier detected voltage difference with the voltage of a reference voltage source in is compared to a controller and based on this comparison, the voltage of the adjustable voltage source is regulated to a maximum permissible value, and that from the voltage difference determined by the differential amplifier and that of the adjustable voltage Voltage source to the measuring contact, the current flowing through the contact resistance is calculated in an evaluator and is output.
Dadurch, daß eine einstellbare Spannungsquelle vorgesehen ist, läßt sich die Stärke des durch die Meßanordnung fließenden Stromes stufenlos auf den gewünschten Wert einregeln. Dabei ist sichergestellt, f!aß die vorgegebenen Grenzwerte nicht überschritten und auch nicht wesentlich unterschritten werden. Um eine Zerstörung der Korrosionaschicht an der Oberfläche zu vermeiden, wird der Meßkontakt mit einer festgelegten Kraft an den verunreinigten Leiter angedrückt. Der dabei entstehende Durchgangswiderstand wird mit Hilfe eines Vergleichers gemessen. Als Vergleichswert dient die direkt am Meßkontakt abgegriffene Spannung. Auf diese Weise werden die Spannungüverluste der Stromzuführung auf dem Weg von der Spannungsquelle nicht mit gerechnet.Because an adjustable voltage source is provided, the strength of the through the Adjust the measuring arrangement of the flowing current steplessly to the desired value. It is ensured that f! ate the specified limit values were not exceeded and were not significantly undercut. Around To avoid destruction of the corrosion layer on the surface, the measuring contact is made with a specified force pressed against the contaminated conductor. The resulting volume resistance is measured using a comparator. The comparison value directly on the measuring contact is used tapped tension. This way the voltage losses of the power supply are on the way not counted from the voltage source.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung erhält der Spannungsregler aus der Referenzspannungsquelle als Vergleichsspannung wahlweise eine positive oder eine negative Spannung. Auf diese Weise wird von der einstellbaren Spannungsquelle entweder ein positiver oder negativer Strom über den Meßkontakt zum verunreinigten Leiter geführt, so daß eventuelle Gleichrichtereffekte der korrodierten Oberfläche erkennbar werden.According to a development of the invention, the voltage regulator receives from the reference voltage source as Comparison voltage optionally a positive or a negative voltage. In this way, the adjustable voltage source either a positive or negative current via the measuring contact to the contaminated conductor out, so that any rectifier effects of the corroded surface can be seen will.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die zum Meßkontakt fließende Stromstärke mit mehreren Geräten gemessen wird und auf diese Weise der Meßbereich des Auswerters selbsttätig umgeschaltet wird. Das hat den Vorteil, daß ohne für den Messenden erkennbar eine Meßbereichumschaltung vorgenommen wird und man auf diese Weise zu optimalen Meßergebnissen kommt, weil jeweils im Meßbereich mit dem geringsten Fehler gemessen wird.An embodiment of the invention provides that the current flowing to the measuring contact with several Devices is measured and in this way the measuring range of the evaluator is switched automatically will. This has the advantage that the measuring range is switched over without being recognizable for the person measuring and you get optimal measurement results in this way, because in each case in the measuring range with the smallest error is measured.
Ein Beispiel der Erfindung wird anhand der Figur näher erläutert.An example of the invention is explained in more detail with reference to the figure.
Der zu untersuchende Werkstoff, der entsprechend verschiedenen Prüfatmosphären ausgesetzt war, ist an seinem Ende u mit Masse verbunden. Das andere Ende »v führt über einen Widerstand R 2 zum invertierenden Eingang des Differenzverstärkers Vi. Dieser Eingang ist auch bekannte-weise über den Widerstand R 3 mit dem Ausgang des Differenzverstärkers Vi ve bunden.The material to be examined, which was exposed to different test atmospheres, is connected to ground at its end u. The other end »v leads via a resistor R 2 to the inverting input of the differential amplifier Vi. This input is also known to be connected to the output of the differential amplifier Vi via the resistor R 3.
Zum Messen werden die Kontaktniete K 1 bis Kn mit einer festgelegten Kraft auf die Fläche des Leiters M gedrückt. Von einem Automaten oder manuell werden nun die hier nicht dargestellten Relais Bi, B2 usw. bis Bn betätigt. Diese Relais schließen dabei jeweils ihre beiden Kontakte, von denen die Kontakte 4b 1 und 5b 1 hier als geschlossen gezeichnet sind. Damit ist von allen Meßkontakten nur der Kontakt Ki zur Messung eingeschaltet.To measure, the contact rivets K 1 to Kn are pressed onto the surface of the conductor M with a specified force. The relays Bi, B2 etc. to Bn , not shown here, are now actuated by a machine or manually. These relays each close their two contacts, of which the contacts 4b 1 and 5b 1 are shown here as closed. Thus, of all measuring contacts, only contact Ki is switched on for measurement.
Über dem Kontakt 4b I ist der Meßkontakt K I über die Widerstände R 15, R 14, R 13 mit der einstellbaren Spannungsquelle V3 verbunden, die auf diesem Wege einen Strom eingeprägter Stärke über den Meßkontakt K i zum Leiter Λ/aussendet.Via the contact 4b I , the measuring contact K I is connected via the resistors R 15, R 14, R 13 to the adjustable voltage source V3, which in this way sends a current of impressed strength via the measuring contact K i to the conductor Λ /.
Der Kontakt K 1 ist außerdem über den Kontakt 5b 1 und den Widerstand R 1 mit dem nicht invertierenden Eingang des Differenzverstärkers Vl verbunden. Dieser Eingang ist außerdem über den Widerstand R 5 an Masse angeschlossen.The contact K 1 is also connected via the contact 5b 1 and the resistor R 1 to the non-inverting input of the differential amplifier Vl. This input is also connected to ground via resistor R 5.
Der Ausgang des Differenzverstärkers Kl führt über den Widerstand R 6 zum invertierenden Eingang des als Integrator ausgebildeten Reglers Vl. Dieser Eingang ist über den Kondensator C2 mit dem Ausgang des Reglers V 2 verbunden. Außerdem wird diesem Eingang noch eine positive Spannung über den Widerstand R25 oder eine negative Spannung gegenüber Masse aus dem Widerstand R 26 zugeführt, je nachdem, ob d^r Kontakt la 1 oder 2a 1 eines hier nicht dargestellten Relais Λ 1 geschlossen ist. Der nicht invertierende Eingang des Reglers V 2 ist an Masse angeschlossen, genauso wie die Verbindungsstelle der beiden Regelwiderstände R 25 und R 26.The output of the differential amplifier Kl leads via the resistor R 6 to the inverting input of the controller Vl designed as an integrator. This input is connected to the output of the controller V 2 via the capacitor C2 . In addition, this input is fed on a positive voltage across the resistor R25 or a negative voltage with respect to ground of the resistor R 26, depending on whether d ^ r contact la 1 or 2a 1, not shown, of this relay Λ is closed. 1 The non-inverting input of the controller V 2 is connected to ground, as is the connection point between the two variable resistors R 25 and R 26.
Der Ausgang des Reglers V2 ist über den Widerstand R 9 mit dem invertierenden Eingang der einstellbaren Spannungsquelle V 3 verbunden. Diese Spannungsquelle ist ebenfalls ein Differenzverstärker, der hier jedoch als gesteuerter Leistungsverstärker den Meßstrom liefert. Die interne Beschallung mit dem Widerstand fij RH und der Induktivität L sowie die Zuführung des Massepotentials erfolgt in der vom Hersteller vorgeschriebenen Weise. Darüber hinaus ist auch noch der nicht invertierende Eingang über den Widerstand R 10 und der Ausgang über den Widerstand R 12 mit Masse verbunden.The output of the controller V2 is connected to the inverting input of the adjustable voltage source V 3 via the resistor R 9. This voltage source is also a differential amplifier which, however, supplies the measuring current as a controlled power amplifier. The internal sound with the resistance fij RH and the inductance L as well as the supply of the ground potential is carried out in the manner prescribed by the manufacturer. In addition, the non-inverting input is also connected to ground via resistor R 10 and the output via resistor R 12.
Der Ausgang der Spannungsquelle V3 führt einerseits über die Widerstände R 13, R 14 und R 15 mit den zu den Meßkontakten K1 bis Kn, wie schon beschrieben. Außerdem ist dieser Ausgang über den Kontakt 3a 2 und über den Widerstand R 4 mit dem nicht invertierenden Eingang des Differenzverstärkers Vl verbunden. Bei jedem Umschalten von einem Meßkontakt K auf den nächsten wird dieser Kontakt 3a 2 geschlossen, so daß die Ausgangsspannung der Spannungsquelle V3 auch zum Differenzverstärker Vl gelangt. Dadurch wird die Spannung am Ausgang der Spannungsquelle V3 bei jedem beliebigen Durchgangswiderstand begrenzt, so daß keine störenden Spannungsspitzen entstehen können, die die empfindliche Oberfläche des Meßobjekts M durchschlagen könnten.The output of the voltage source V3 leads on the one hand via the resistors R 13, R 14 and R 15 to the measuring contacts K 1 to Kn, as already described. In addition, this output is connected via the contact 3a 2 and via the resistor R 4 to the non-inverting input of the differential amplifier V1. With each switchover from one measuring contact K to the next, this contact 3a 2 is closed, so that the output voltage of the voltage source V3 also reaches the differential amplifier V1. As a result, the voltage at the output of the voltage source V3 is limited at any contact resistance, so that no disruptive voltage peaks can arise that could penetrate the sensitive surface of the measurement object M.
Die Strommessung erfolgt über 3 verschiedene Eichwiderstände R13, R14 und R15, wobei der Widerstand R 13 den höchsten und R 15 den kleinsten Wert hat. Diese Widerstände sind so gebaut, daß sie 2 Anschlußdrähte an jeder Seite haben, so daß der Spannungsabfall am Zuleitungsdraht das Meßergebnis nicht verfälscht.The current is measured using 3 different calibration resistors R 13, R 14 and R 15, where resistor R 13 has the highest and R 15 the lowest value. These resistors are built in such a way that they have 2 connecting wires on each side, so that the voltage drop on the lead wire does not falsify the measurement result.
An jedem der 3 Widerstände entsteht durch den durch ihn fließenden Strom ein Spannungsabfall, der beispielsweise von R 13 über die Widerstände R 16 und R 17 zu den Eingängen des Differenzverstärkers V7 gelangt. Die Reschaltung des Differenzverstärkers wird durch die Widerstände R 22 und R 28 ergänzt.At each of the 3 resistors, the current flowing through it creates a voltage drop which, for example, reaches the inputs of the differential amplifier V7 from R 13 via resistors R 16 and R 17. The re-connection of the differential amplifier is supplemented by the resistors R 22 and R 28.
In ähnlicher Weise sind auch die Differenzverstärker V5und V6 beschaltet.The differential amplifiers V5 and V6 are connected in a similar way.
Fließt nun der Meßstrom durch den Widerstand R 13, so entsteht an ihm ein bestimmter Spannungsabfall. Die einzelnen Strombereiche werden, wie folgt, umgeschaltet. Steigt die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers V7 über einen bestimmten Wert an, dann schaltet der Grenzwertgeber ßl das Relais AS ein. Der Kontakt 13a 5 unterbricht die Leitung, die vom Differenzverstärker V7 zum Auswerter D führt, und schaltet stattdessen den Ausgang des Differenzverstärkers V6 an diese Leitung mit dem Kontakt 12a 5. Damit gelangt nur das Meßergebnis der Stromstärke zum Auswerter D, das nicht vom Differenzverstärker V7, sondern von V6 gemessen worden ist. Gleichzeitig kommt ein Potential aus dem Grenzwertgeber B 1 auf direktem Wege zum Auswerter D und nimmt dort eine Umschaltung des Rechenwerkes vor.If the measuring current now flows through the resistor R 13, a certain voltage drop occurs across it. The individual current ranges are switched over as follows. If the output voltage of the differential amplifier V7 rises above a certain value, the limit value transmitter ßl switches on the relay AS . The contact 13a 5 interrupts the line that leads from the differential amplifier V7 to the evaluator D , and instead switches the output of the differential amplifier V6 to this line with the contact 12a 5. This means that only the measurement result of the current intensity reaches the evaluator D, which is not from the differential amplifier V7 , but has been measured by V6. At the same time, a potential comes from the limit value transmitter B 1 on a direct route to the evaluator D , where it switches over the arithmetic unit.
Sollte es sich herausstellen, daß der fließende Strom auch noch nicht in den günstigsten Meßbereich des Differenzverstärkers V6 fällt, so betätigt der Grenzwertgeber B2 in der schon beschriebenen Weise das Relais A4. Der Kontakt 11a4 öffnet und der Kontakt 10a 4 legt den Ausgang des Differenzverstärkers V5 an den Auswerter D. If it turns out that the flowing current does not yet fall into the most favorable measuring range of the differential amplifier V6, the limit value transmitter B2 actuates the relay A4 in the manner already described. The contact 11a4 opens and the contact 10a 4 applies the output of the differential amplifier V5 to the evaluator D.
Der Auswerter D bekommt einerseits das Meßergebnis der Stromstärke zugeführt unter Angabe des Meßbereiches, und andererseits wird ihm die Meßspannung vom Ausgang des Differenzverstärkers Vl zugeleitet. Aus diesen Angaben kann nun der Auswerter D entweder durch Dividieren der beiden Werte direkt den Durchgangswiderstand errechnen oder auch, je nacn Aufgabenstellung, die Werte für Strom und Spannung unter Angabe des Meßbereichs direkt ausgeben. Die Ausgabe kann digital oder analog erfolgen und bei Bedarf ausgedruckt werden.The evaluator D receives, on the one hand, the measurement result of the current intensity, specifying the measuring range, and, on the other hand, it receives the measurement voltage from the output of the differential amplifier Vl. From this information the evaluator D can either calculate the volume resistance directly by dividing the two values or, depending on the task, output the values for current and voltage directly, specifying the measuring range. The output can be digital or analog and can be printed out if necessary.
RfM Inhptriphnahmp rj*?S Meßgeräte·? wirr! d^r ?uRfM Inhptriphnahmp rj *? S measuring devices ·? confused! d ^ r? u
untersuchende Kontaktwerkstoff in die Aufnahme eingespannt und durch Spannbacken an den Punkten u und w kontaktiert, so daß eine gute galvanische Verbindung entsteht. Nach Absenken der Meßkontakte auf den verunreinigten Leiter M und nach Einschalten des jeweiligen Meßkontaktes wird die Spannungsquelle V3 so eingeregelt, daß sie nicht mehr als eine bestim voreinstellbare Spannung abgibt. Da der von erzeugte Meßstrom immer über die Widerstände I R 14 und R 15 fließt, kann er seine höchstzuläs Stärke nicht überschreiten.The contact material to be examined is clamped in the receptacle and contacted by clamping jaws at points u and w , so that a good galvanic connection is created. After the measuring contacts have been lowered onto the contaminated conductor M and after the respective measuring contact has been switched on, the voltage source V3 is adjusted so that it does not emit more than a voltage which can be predetermined. Since the measuring current generated by always flows through the resistors IR 14 and R 15, it cannot exceed its maximum permissible strength.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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|---|---|---|---|
| DE19762619904 DE2619904C2 (en) | 1976-05-05 | 1976-05-05 | Circuit arrangement for measuring the volume resistance |
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Publications (2)
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Families Citing this family (3)
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1976
- 1976-05-05 DE DE19762619904 patent/DE2619904C2/en not_active Expired
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Legal Events
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