DE2627936C3

DE2627936C3 - Schaltungsanordnung zum Verkürzen der Einschwingvorgänge beim Messen kapazitätsbehafteter Widerstandswerte

Info

Publication number: DE2627936C3
Application number: DE19762627936
Authority: DE
Inventors: Werner 8000 München Schmutzler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1976-06-22
Filing date: 1976-06-22
Publication date: 1982-03-11
Also published as: DE2627936B2; DE2627936A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches I.

Das Hauptpatent sieht vor, daß der zu messende Widerstand, der mit einer Kapazität behaftet ist, an eine Spannungsquelle angelegt wird, mit der sich diese Kapazität sowie die Kapazität der Meßanordnung aufladen. So lange es sich hierbei um eine relativ geringe Gesamtkapazität handelt, braucht nur eine relativ geringe Zeitkonstante berücksichtigt zu werden. Im anderen Fall aber erreicht die Ladezeitkonstante einen nicht zu vernachlässigenden Wert, so daß deren Verringerung anzustreben ist.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Zeitkonstanten und damit die Dauer der Einschwingvorgänge auch beim Messen des kapa/.itätsbehafieten Widerstandes derart zu verringern, daß eine Messung in möglichst kurzer Zeit mit ausreichender Genauigkeit durchgeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch eine Schaltungsanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruches I gelöst.

Während bei der Schaltungsanordnung gemäß Hauptpatent lediglich die Kapazitäten des Picoamperemeters, insbesondere des Gegenkopplungszweiges, nicht aber die Kapazitäten des zu messenden Widerstandes und der Meßanordnung mit einer besonderen Spannungsquelle, dem Einschwingzusatz aufgeladen ί werden, bringt die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung den Vorteil mit sich, daß durch Aufladung auch dieser Kapazitäten die Zeitkonstante noch weiter herabgesetzt wird.

Da diese Kapazitäten über einen eigenen Ladestrom-

Ki kreis aufgeladen werden, können zum Laden Ströme und Spannungen verwendet werden, die nicht von der Größe des Meßstromes sondern von frei wählbaren Schaltungsparametern abhängig sind. So bestimmt sich beispielsweise auch die Anzahl der Ladeimpulse aus dsr

ι ί Größe des Ladestromes und der Ladeimpulslänge.

Im folgenden wird die Erfindung anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert

Der zu messende Widerstand Rx weist eine

:o Paraüc'ikapazität Cx auf. In dieser Kapazität ist auch noch die Querkapazität zwischen den Meßschnüren und den anderen Teilen der Meßanordnung enthalten. Die für die Zeitverzögerung maßgebende Zeitkonstante hat die Größe Rx ■ Cx = Tx, wobei der Widerstand Rx beliebige Werte haben kann. Hochohmige Widerstände liefern in solchen Meßanordnungen in der Regel auch die größten Zeitverzögerungen.

Der Widerstand Rx ist mit einer Meßeinrichtung M verbunden und stellt dort einen Zweig einer aus den Widerständen RA, R5 und R6 gebildeten Meßbrücke dar. Diese Meßbrücke wird von einer Spannungsquelle U gespeist. In der Diagonale der Meßbrücke ist ein Operationsverstärker V angeordnet, der die Verstimmung der Meßbrücke durch Rx ausgleicht. Die sich !5 dabei einstellende Spannung am Kontakt an ist proportional dem Widerstand Rx. Das Meßergebnis wird über den Kontakt an an. eine Meßwertausgabe A geliefert.

Zwischen dem Widerstand Rx und die Meßeinrichtung Mist ein Einschwingzusatz ^angeordnet. Mit Hilfe dieses Einschwingzusatzes wird die Kapazität Cx so schnell wie möglich auf einen Spannungswert aufgeladen, der dem Produkt Meßstrom · Rx= t/an und somit dem eigentlichen Meßwert entspricht.
■>5 Der Einschwingzusatz E besitzt einen Kurzschlußkontakt A-. der über einen Widerstand R 1 zu Beginn dnr Messung die Kapazität Cx kurzschließt und damit entlädt. Sobald dieser Kontakt it wieder öffnet, wird die Aussage des Differenziergliedes D am Ausgang des in Operationsverstärkers V bewertet. Stellt nun das Differenzierglied D fest, daß der Wert an seinem Eingang noch steigt, weil der Meßstrom der Meßbrücke Cx noch aufladen muß, so betätigt es ein Relais / kurzzeitig. Dieses Relais j schließt für eine vom ^rv> Differenzierglied Dvorgegebene Zeitdauer die Kontakte /1 und /2, so daß eine Zusatzspannungsquelle Uz über einen Widerstand R 2, mit dem Widerstand Rx und damit auch mit der Kapazität Cx verbunden ist. Mit dieser Zusatzspannung wird folglich die Kapazität Cx ho impulsartig geladen.

Nach Beendigung dieses Ladeimpulses stellt das Differenzierglied D erneut fest, ob der Meßstrom Cx noch lädt. Wenn ja, wird wiederum das Relais /betätigt und es gelangt ein zweiter Ladeimpuls auf die Kapazität f>i Cv. Dieser Vorgang wird so lange wiederholt, bis das Differenzierglied D keine Änderung des Meßwertes durch den Meßstrom mehr feststellt, letzt wird nicht mehr das Relais /betätigt, sondern das Relais AN, das

leinen Kontakt an schließt und damit die Meßwertaus- »abe A aktiviert.

Im vorstehend beschriebenen Beispiel der Erfindung >esteht die Meßeinrichtung M aus einer Meßbrücke, ^stelle der Meßbrücke kann aber auch ein anderes vleßgerät eingesetzt werden, das nach einem unterichiedlichen Meßprinzip arbeitet. Es kann dies beispielsveise eine ivießeinrichtung sein, die den Widerstandsvert des zu messenden Widerstandes Rx in einer ^eitwertmessung ermittelt, beispielsweise, wie im Hauptpatent beschrieben.

Auch ist im vorstehenden Beispiel beschrieben, daß das Differenzierglied P Spannungsimpulse dergleichen Polarität an die Kapazität Cv legt. Es gibt aber auch andere Möglichkeiten, diese Kapazität zu laden. Ei können auch Spannungsstöße von einer Spannungsquelle Uz erzeugt werden, die immer kleiner werden, oder die sich auf andere Weise nach der Methode der sukzessiven Approximation dem Endweri nähern

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum Verkürzen der Einschwingvorgänge beim Messen der Leitwerte extrem hochohmiger Widerstände, insbesondere von Isolationswiderständen im Giga- und Teraohmbereich, mit Hilfe einer von einer Ablaufsteuerung steuerbaren Spannungsquelle und eines steuerbaren Picoampermeters mit einem kurzschließbaren Gegenkopplungszweig am Meßverstärker, bei der ein den Gegenkopplungszweig des Meßverstärkers des Picoamperemeters zu Beginn jeder Messung kurzschließender, von der Ablaufsteuerung betätigter Kontakt vorgesehen ist, bei der ferner, von der Ablaufsteuerung beeinflußt, die steuerbare Spannungsquelle bei kurzgeschlossenem Gegenkopplungszweig einschaltbar ist und bei der nach Aufladung sämtlicher Kapazitäten des Eingangskreises iund des zu messenden Widerstandes der Kurzschiußkontakt wieder geöffnet ist, wobei dann ein digital oder analog arbeitender Einschwingzusatz an den Gegenkopplngszweig des Picoamperemeters über einen Eingangskondensator angeschlossen ist, der, von der Ablaufsteuerung beeinflußt, eine Zusatzspannung für die restliche Dauer des Einschwingvorganges anlegt, nach Patent 26 10 040, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurzschlußkontakt (k)den zu messenden Widerstand (Rx, Cx) überbrückt, daß bei wieder geöffnetem Kurzschlußkoirakt (k) an die Meßeinrichtung (M) ein Differenzierglied (D) angeschlossen ist, welches untersucht, ob ein 4i'ch durch den Meßstrom nicht mehr ändernder Meßweit vorliegt, daß bei sich noch änderndem Meßwert so langv. eine Zusatzspannung impulsweise an den Widerstand (Rx, Cx) gelegt wird, bis durch das Differenzierglied (D) keine Änderung des Meßwertes durch den Meßstrom mehr feststellbar ist und daß erst dann die Meßwertausgabe (A) veranlaßt wird.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß das Differenzierglied (D) die Impulsbreite der Zusatzspannung bestimmt.