DE2703880B2 - Elektrisches Prüfgerät mit akustischer, quantitativer Analoganzeige für Widerstand und Spannung - Google Patents
Elektrisches Prüfgerät mit akustischer, quantitativer Analoganzeige für Widerstand und SpannungInfo
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Description
Anwendungsgebiet
Die Erfindung betrifft ein elektrisches Prüfgerät mit akustischer, quantitativer Analoganzeige für Widerstand
und Spannung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Mit der quantitativen akustischen Analoganzeige werden elektrische Größen, wie Widerstand, Spannung
und Kapazität, sowie elektrisch meßbare nichtelektrische Größen geprüft und verglichen, somit gemessen.
Mi! der qualitativen akustischen Analoganzeige wird
das Vorhandensein von elektrischen Leitung oder Nichtleitung, elektrischem Widerstand, Kapazität, Induktivität,
Spannung, Strom, Polung und Frequenz festgestellt sowie die Funktion oder Nichtfunktion
steuerbarer und nicht steuerbarer Halbleiterbauelemente geprüft. Das Prüfgerät ist also in allen Bereichen der
Elektrotechnik bei der Herstellung von und der
Fehlersuche in elektrischen Anlagen und Geräten anwendbar (wobei »elektrisch« auch die engere
Bedeutung »elektronisch« umfaßt).
Zweck
Das Prüfgerät dient zur schnellen Orientierung der mit der Errichtung, dem Betrieb, der Wartung und
Instandhaltung sowie Instandsetzung von elektrisch arbeitenden Anlagen und Geräten beschäftigten Personen
Ober elektrische Zustände und Eigenschaften, elektrische Größen und nichtelektrische, jedoch elektrisch
meßbare Größen.
Stand der Technik
Prüfgeräte, die eine akustische quantitative Analoganzeige
für Widerstände benutzen, sind in den DE-PS 16 16 091 und DE-AS 23 04 2Π enthalten sowie in dem
Hauptnatent23 11 012.
Für die qualitative akustische Analoganzeige von Durchgang und elektrischer Spannung wird auf die
DE-PS 12 96 258, DE-AS 12 90 629, DE-OS 9 00 180, DE-AS 23 20 808, DE-PS 13 03 813 verwiesen.
Für die weiteren Größen und Funktionen sind allgemein optisch anzeigende Geräte in breker Vielfalt
bekannt.
Kritik des Standes der Technik
Soweit akustisch anzeigende Prüfgeräte betrachtet werden, beschränkt sich deren Anwendungsbereich
weitestgehend auf die Prüfung von Durchgang, jo Widerstand, Spannung und Polung. Optisch anzeigende
Prüfgeräte sind wohl für alle in Betracht kommender Größen verfügbar, jedoch schränkt die optische
Anzeige die Anwendung ein, da unter erschwerten Arbeitsbedingungen, beispielsweise des Wartungspersonals
in industriellen Anlagen, die Ablesung von Zeigeranzeigen schwierig ist; die Geräte nicht ausreichend
vielseitig sind und infolgedessen nicht ständig bereitgehalten werden können.
Die im Hauptpatent 23 11 012 dargestellte Lösung ermöglicht wohl den Vergleich des Widerstandes oder
der Gleichspannung eines Prüfstromkreises mit einem im Prüfgerät enthaltenen Vergleichswiderstand, läßt
aber noch die Möglichkeit vermissen auch Kapazitäten und Wechselspannungen quantitativ zu bestimmen
sowie Transistoren auf Funktion zu prüfen.
Aufgabe
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile der Prüfgeräte gemäß dem Stand
der Technik zu beheben und ein elektrisches Prüfgerät möglichst weitgehender vielseitiger Anwendung zu
schaffen, das von Personen, die bei der Errichtung, Wartung und Instandsetzung elektrischer Anlagen und
Geräte beschäftigt sind, häufig ohne körperliche Anstrengung mitgeführt und auch unter ungünstigen
Arbeitsbedingungen benutzt werden kann.
Besonders im Hinblick auf die zunehmende Verbreitung der Elektronik sowie der Meß- und Regeltechnik
sollen die im folgenden aufgeführten Prüfungen bo ausgeführt werden können;
Quantitative Prüfungen:
Spannung, Widerstand, Kapazität und davon ableitbare nichtelektrische Größen.
b5
Qualitative Prüfungsn:
Nichtleitung, Widerstand, Leitung, Kapazität, Induktivität, Gleichspannung, Polung, Wechselspannung,
Frequenz, elektrische Wechselfelder, Phasenfolge bei Drehstrom, Sperr- und Durchlaßrichtung
von Dioden, Zuordnung der Anschlüsse sowie ckr Art und Funktion von Transistoren, Funktionsfähigkeit
von Transistoren, welche in Schaltungen eingebaut sind, Funktion von Verstärkern und
Übertragern.
Lösung
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1
gelöst
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Erzielbare Vorteile
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen darin, daß es möglich ist, elektrische Größen wie
Spannung, Widerstand und Kapazität sowie davon ableitbare nicht elektriscne Größen, wie beispielsweise
Feuchtigkeit, Temperatur und Leitr.. <gslänge, mit einem
einfach aufgebauten elektronischen Oszillator zu bestimmen, an den keine hohen Anforderungen
bezüglich Bauelementetoleranz, Temperatur und Spannungsabhängigkeit
zu stellen sind und dessen Herstellung -.-infacher und billiger ist als jedes optisch
anzeigende System. Außerdem darin, daß der Meßwert durch das Vergleichsnormal gespeichert ist, also die
Messung ausgeführt werden kann, ohne das Gerät dabei beobachten zu müssen, was bei erschwerten Arbeitsbedingungen
vorteilhaft sein kann.
Die Überführung physikalischer Erscheinungen, wie etwa die Phasenfolge in Drehstromsystemen oder das
Vorhandensein elektrischer wechseifeider in eine akustische Wahrnehmbarkeit, erbringt auch Vorteile
bezüglich der Einfachheit des Gerätes und der Anwendbarkeit unter erschwerten Bedingungen.
Schließlich wird es durch die Möglichkeit, elektrisch wirksame Teile des Gerätes durch außenliegusde, zu
prüfende Teile zu ersetzen, möglich, solche Teile unter Betriebsbedingungen zu betreiben und, beispielsweise
Transistoren, in anderen Geräten auf Funktionsfähigkeit prüfen zu können, ohne diese dort herauszunehmen
oder sie elektrisch aus ihrer Schaltung zu lösen.
Beschreibung von Ausführungsbeispiele.i
In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
dargestellt, das aus einem elektronischen Prüfsummer 100 und dem Vergleichszusatz 200 besteht. Der
elektronische Prüfsummer 100 enthält eine astabile Kippschaltung, auch Multivibrator genannt, bestehend
aus den Widerständen 304,305, den Kondensatoren 303, 303', 308, den Transistoren 301, 302, dem Lautsprecher
306; Is elektroakustischer!! Wandler, der Batterie 317.
Die Anschlüsse für den Prüfstromkreis sind mit 5, 6 bezeichnet, werde*) diese elektrisch leitend rjiiteinander
verbunden, so arbeitet die Kippschaltung und der Lautsprecher gibt einen Ton ab, der solange andauert,
wie diese Verbindung besteht. Die Frequenz ist dabei von den elektrischen Werten der Widerstände und
Kondensatoren und dem Widerstand im Prüfstromkreis zwischen den Anschlüssen 5,6 abhängig.
Der Vergleichszusatz 200 enthält die Umschalter und
Vergleichsnormale zur Ausführung der quantitativen Prüfungen. Der Umschalter 11 gestattet es, zwischen
den beiden Vergleictisnormalen zu wählen, nämlich dem
Kondensator 20 und dem Widerstand 22. Die Vergleiche werden durchgeführt, indem einmal der äußere
Prüfstromkreis, der an den Anschlüssen 1,2 liegt, zu den
Anschlüssen 5, 6 des Prüfsummcrs 100 durchgeschaltet
wird und andermal ein innerer Stromkreis zwischen den
Anschlüssen 3,4 gebildet wird, der den Prüfstromkreis für den Prüfsummer 100 zwischen seinen Anschlüssen 5, ■>
6 bildet.
Im einzelnen entstehen folgende Stromkreise: Wird ein äußerer Prüfstromkreis, der an 1,2 angeschlossen ist,
mit dem Kondensator 20 verglichen, so liegt der Umschalter ti in der gezeichneten Stellung a, d?r
Schalter 9 ist geschlossen, der Schalter 10 ist offen. Der Strom läuft also vom Pluspol (H-) der Batterie 39 über
die Anschlüsse 6, 4, 2 in den nicht dargestellten Prüfstromkreis und aus diesem heraus über den
Anschluß 1, den geschlossenen Schalter 9, den π Widerstand 19, den Umschalter B, a, die Anschlüsse 3, 4
zum Multivibrator des Prüfsummers 100. Befand sich in dem Prüfstromkreis zwischen di:n Anschlüssen 1, 2 ein
Kondensator, so wird der Lautsprecher nur solange tönen, bis dieser Kondensator aufgeladen ist.
Soll seine Größe festgestelk werden, werden der Umschalter 8 und der Schalter 7 zugleich betätigt, wobei
allerdings 7 in diesem Falle unwirksam ist. Der betätigte Umschalter 8, b schließt einerseits den Prüfstromkreis
zwischen 1, 2 über den Widerstand 19, so daß sich der .'■>
darin enthaltene Kondensator entlädt. Andererseits entsteht ein neuer Stromkreis für den Prüfsummer 100.
Ausgehend vom Pluspol ( + ) der Batterie 39 läuft er über die Anschlüsse 6, 4, den Umschalter 8, b zum
Kondensator 20, von diesem weiter über den geschlos- 1«
senen Schalter 12, den Umschalter 11, a. den Widerstand
18 und den Anschlüssen 3, 5 zurück zum Prüfsummer 100. Die Widerstände 18 und 119 haben den gleichen
Widerstandswert, so daß sich der Kondensator 20 unter den gleichen Bedingungen aufhiden kann wie der im Ji
Prüfstromkreis. Wird der Umschalter 8 wieder in die Stellung a gebracht, so entsteit der S'romkreis für
Prüfsummer 100, über den an 1, 2 angeschlossenen Prüfstromkreis wieder neu, während der Kondensator
20 über den Widerstand 18 entladen wird. Durch -10 Verstellen des Kondensators 20. der als Drehkondensator
oder als Stufenkondensator mit einer bezifferten Einstellskala 21 ausgebildet ist. kann die Zeit, während
der bei der Aufladung der Prüfsummer einen Ton abgibt, derart eingestellt werden, daß sie der Zeit j">
gleicht, die der Ton dauert, wenn der Prüfstromkreis an den Prüfsummer geschaltet ist.
Um dies mit der in der Praxis meist ausreichenden Genauigkeit zu erreichen, i?t es nur nötig, die
Ladevorgänge durch mehrmaliges Betätigen des Um- y>
Schalters 8 zu wiederholen und c ie Einstellung jedesmal zu korrigieren, lsi die Tondauer in beiden Stellungen des
Umschalters 8 als gleich zu bewerten, so kann an der Einstellskala 21 der Wert für die Kapazität abgelesen
werden, der derjenigen des Prüfütromkreises entspricht. Die Skala kann also in Kapazitätseinheiten geteilt sein;
sie kann aber auch eine andere Bezeichnung tragen; etwa wenn die Aufladezeit einer Leitungskapazität
bestimmt wird, kann die Skalenteilung mit einem Maß für die Leitungslänge beziffert sein. &o
An die Anschlüsse 13, 14 kann ein äußeres Vergleichsnormal an Stelle des Kondensators angeschlossen
werden; dieser wird dann durch den Schalter 12 abgeschaltet Dieses äußere Vergleichsnormal kann
beispielsweise einen Kondensator mit einem festen b5
Wert enthalten, nach dessen Auflade-Tondauer der Prüfstromkreis beurteilt wird. Es kann also festgestellt
werden, ob die Aufladezeit des F'rüfstromkreises länger.
kürzer oder gleich ist. Außerdem ist es auch möglich
einen Prüfstromkreis auf eine bestimmte vom Vergleichsnormal vorgegebene Aufladezeit einzustellen.
Ist der äußere, zwischen den Anschlüssen 1, 7
geschaltete Prüfstromkreis einem Widerstand vergleichbar, so wird zu seiner quantitativen Bestimmung
der Umschalter 11 in die Stellung b gelegt. Für den
durchgeschalteten Prüfstromkreis entsteht wieder det Weg vom Pluspol ( + ) der Batterie 39 über die
Anschlüsse 6, 4, den Anschluß 2, über den Prüfstromkreis zum Anschluß I, über den geschlossenen Schaltet
9. den Widerstand 19, den Umschalter 18, a und den Anschluß 3 zum Anschluß 5 des Prüfsummcrs 100. Der
vom Lautsprecher ausgestrahlte Ton ist in seiner vorr Widerstand des Prüfstromkreises beziehungsweise den·
darin fließenden Strom abhängig. Ist nämlich det Widerstand des Prüfslromkreises so hoch, daß det
limdurchfließcnde Strom nicht ausreicht, den Multivibrator des Prüfsummers in Funktion zu setzen, so kann
eine Gleichspannungsquelle in den Prüfstromkreis geschaltet werden, die dann also in Reihe mit der
Batterie 39 liegt und die einen zur Funktion des Multivibrators ausreichenden Stromfluß hervorruft.
Werden jetzt der Umschalter 8 und der Schalter 1 betätigt, also 8 in die Stellung b gebracht und 7
geschlossen, so wird der Prüfstromkreis, der an 1, 2 angeschlossen ist, vom Prüfsummer 100 abgetrennt und
für diesen ein neuer Stromkreis gebildet, der vom Pluspol (+) der Batterie 39 über die Anschlüsse 6,4 zum
Widerstand 22 und über diesen, den Schalter 15. den geschlossenen Schalter 7, den Umschalter II, b den
Widerstand 18 zum Anschluß 3 und d.imit zum AnschluC
5 des Prüfsummers läuft. Der Widerstand 22 kann stetig oder stufig veränderbar und mit einer bezifferten Skala
23 versehen sein. Durch wiederholtes Betätigen der Schalter 7, 8 kann zwischen dem Prüfstromkreis und
dem Vergleichsstromkreis über den Widerstand 22 hin- und hergeschaltet werden, wobei der Widerstand
solange verstellt werden kann, bis die in beiden Schalterstellungen von 7, 8 vom Lautsprecher 38
abgestrahlten Töne von gleicher oder annähernd gleicher Frequenz sind. An der Skala des Widerstandes
22 kann dann, bei entsprechender Bezifferung, der Widerstandswert des Prüfstromkreises abgelesen werden.
Die Skala kann aber auch in andere Einheiten geteili
sein, etwa in solche der Temperatur, wenn der Widerstand des Prüfstromkreises sich mit der Temperatur
ändert. Der Widerstandswert, der mit dem Widerstand 22 eingestellt wurde, muß nicht gleich dem
auf dessen Skala angegebenen Widersiandswert sein besonders dann, wenn eine zusätzliche Spannungsquelle
im Prüfstromkreis liegt. Für diesen Fall ist auch eine Einteilung der Skala in Spannungs- oder Stromwerte
möglich. Über die Anschlüsse 16, 17 kann ein äußere: Vergleichsnormal anstelle des Widerstandes 22 angeschlossen
werden. Dieser wird dann durch den Schaltet 15 abgeschaltet Das äußere Vergleichsnormal kann
sowohl ein Widerstand, als auch ein beliebiges Netzwerk aus passiven und aktiven Elementen (Zweipol)
sein, es kann fest oder einstellbar sein. In jedem Falle aber soll es dazu dienen, den Prüfstromkreis
zwischen den Anschlüssen 1, 2 qualitativ durch den Vergleich der Reaktionen des Prüfsummers 100 zu
bewerten oder auf das Normal einzustellen.
Für den Sonderfall der quantitativen Prüfung von Gleich- und Wechselspannungen enthält der Vergleichszusatz
200 den Widerstand 24, die Diode 25 und
den Kondensator 26, die mit den gekoppelten Schaltern
9, 10 in den Prüfstromkreis ein- und ausgeschaltet werden können. Der Widerstand 24 ist so bemessen, daß
der Multivibrator über ihn nicht mehr oder außerhalb seines Proportionalbereiches anspricht, wenn die
Anschlüsse 1,2 widerstandslos oder über einen geringen Widerstand miteinander verbunden sind.
Wirf an die Anschlüsse 1, 2 eine Spannungsquelle
gelegt, .'.ofern es sich um Gleichspannung handelt mit
dem Pluspol an 1, so lädt sich der Kondensator 26 entsprechend auf und bildet von sich aus eine
Gleichspanmingsquclle. Kür den Prüfsummer 100 entsteht dann folgender Stromkreis: Vom Pluspol ( + )
der Batterie 39 über die Anschlüsse 6,4 zum Schalter 10. über diesen an die Minusseite des geladenen Kondensators
26, von dessen Plusseite über den Widerstand 24, den Widerstand 19. den Umschalter 8, a zum Anschluß 3
und 5 an den Prüfsummer 100. Da der Kondensator 26 weiterhin von der Spannungsquelle, die an den
Anschlüssen 1,2 im Prüfstromkreis liegt, über die Diode 25 geladen wird, nimmt der Strom durch die
Widerstände 24, 19 nicht ab und der Lautsprecher strahlt einen gleichbleibenden oder bei der Speisung des
Kondensators 26 aus einer Wechselspannungsquelle, nur wenig schwankenden Ton ab. Dieser Ton kann nun
auf die beschriebene Weise durch Betätigen der Schaller 7, 8 mit einem Ton verglichen werden, der
durch die Einstellung des Widerstandes 22 oder einem an den Anschlüssen 16, 17 angeschalteten Vergleichsnormal
bestimmt wird. Im Falle, daß der Vergleich durch den Widerstand 22 vorgenommen wird, kann
seine Skala 23 mit Spannungswerten beziffert sein.
Das in F i g. 2 dargestellte Aiisführungsbcispicl der
Erfindung dient dazu, die Größe von Kondensatoren geringer Kapazität, deren Aufladezeit an der vorbeschriebenen
Anordnung zu gering wäre, um zweifelsfrei beobachtet werden zu können, quantitativ bestimmbar
zu machen; außerdem um an Isolationswiderständen die
LJnterschreitung eines Grenzwertes zu erkennen, der jedoch höher liegt als der höchste Widerstand, der an
der vorbeschriebenen Anordnung noch zu einer Reaktion führt. Des weiteren wird durch die angegebene
Anordnung der Prüfsummer 100 zur Meldung elektrischer Wechselfelder befähigt.
Die Anordnung nach Fig. 2 kann mit ihren Anschlüssen 43, 44 direkt an die Anschlüsse 5, 6 des
Prüfsummers 100 angeschlossen werden, wenn keine qualitativen Prüfungen ausgeführt werden sollen oder
aber, wie dargestellt, kann der Vergleichszusatz 200 zwischengeschaltet sein.
Im einzelnen enthält die Anordnung Fig. 2 einen Transistorverstärker in Darlingtonschaltung, bestehend
aus den N PN-Transistoren 50,5S,dem Widerstand 47 als Basiswiderstand und dem einstellbaren Spannungsteiler
46; der Widerstand 48 dient der Begrenzung des Basisstromes, der Widerstand 49 in Verbindung mit
dem Schalter 54 dient der Entladung von Kondensatoren im Prüfstromkreis und der Kondensator 52
verhindert die Beeinflussung des Verstärkers durch Hochfrequenz. Der Schalter 53 erhöht, wenn er geöffnet
ist die Empfindlichkeit der Anordnung für elektrische Wechselfelder, die mit der Antenne 40 aufgenommen
werden.
Schließlich ist noch der Umschalter 45 vorgesehen, der in der Schaltannstellung b den Verstärker
ausschaltet und die Verbindung zwischen dem Anschluß
43 und 41 herstellt Der Anschluß 41 kann als Tastspitze ausgebildet sein, die beweglich befestigt ist und unter
verstärktem Druck den Schalter 54 über die mechanische Verbindung 55 zu schließen gestattet.
Für die quantitative Prüfung von Kondensatoren ist folgender Stromlauf wirksam: Vom Pluspol ( + ) der
Batterie 39 im Prüfsummer 100 fließt ein Strom über die Anschlüsse 6,4,2,44 zum Spannungsteiler 47,durch ihn,
über den Umschalter 45, a (gezeichnete Schalterstellung), die Anschlüsse 43, I, 3, 5 zum Prüfsummer 100
zurück. Infolge des hohen Widerstandes des Spannungsteilers 46 tritt der Multivibrator im Prüfsummer nicht in
Funktion; es kann aber ein Sitrom durch den Transistor J6 (F i g. I) fließen, da die Basis über den Widerstand 32
(F i g. 1) auf einem Potential liegt, das positiver ist als das Emitterpotential. Mit dem Schleifer des Spannungstei-Iers46
wird für die Basis des Transistors 50 ein Potential abgegriffen, das nur soviel positiv gegenüber dem
Emitter ist, daß der davon hervorgerufene Strom den vom Spannungsteiler ermöglichten Strom durch den
Transistor 36 (Fig. I) nur soweit erhöht, daß der Multivibrator gerade noch nicht zu arbeiten beginnt.
Wird ein Kondensator an die Anschlüsse 41, 42 geschaltet, so entsteht ein Ladestromkreis vom Pluspol
der Batterie im Prüfsummer 100, über die Anschlüsse 6, 4,2,44,42 zum einen Kondensatorbelag und weiter vom
anderen Belag über den Anschluß 41, die Widerstände 48, 47 zum Schieifer des Spannungsteilers 46. Da der
Widerstand 48 wesentlich kleiner ist als der Widerstand 47 wird das an der Basis des Transistors 50 wirksame
Potential stark zur positiven Seite hin verlagert und der Transistor 50 wird leitend: infolgedessen wird auch der
Transistor 51 leitend und damit ein Stromweg niederen Widerstandes parallel zum Spannungsteiler 46 gebildet.
Der Strom durch den Transistor 36 (Fi g. 1) nimmt somit
auch zu und überschreitet den Wert, der zur Funktion des Multivibrators mindestens nötig ist. Der Lautsprecher
38 (Fig. 1) im Prüfsummer 100 strahlt also einen
Ton aus.
Mit zunehmender Ladung des an den Anschlüssen 41, 42 liegenden zu prüfenden Kondensators sinkt das
Potential an der Basis des Transistors 50 und der Strom durch den Transistor 51 nimmt infolgedessen ab. Damit
verändert sich auch der Strom in dem zwischen den Anschlüssen 5, 6 verlaufenden äußeren Stromkreis des
Prüfsummers 100. bis er so schwach ist, daß der Multivibrator nicht mehr arbeitet. Mit dem abklingenden
Strom ändert sich auch der vom Lautsprecher abgestrahlte Ton sowohl in der Frequenz als auch
Lautstärke, schließlich verstummt der Lautsprecher und zeigt damit das Ende der Aufladung an.
Die Vergleichsmöglichkeit der Aufladezeit des an den Anschlüssen 41, 42 liegenden Kondensators mit dem
Ve gleichsnormal in dem Vergleichszusatz 200 besteht in geschildertem Falle ebenfalls; um den Kapazitätswert
festzustellen, muß die Skala 21 des Kondensators 22 (F i g. 1) entsprechend beziffert sein. Die am Kondensator
22 (Fig. 1) eingestellte Kapazität, die die gleiche
Tondauer hervorruft ist nicht gleich der Kapazität des an den Anschlüssen 41, 42 liegenden Kondensators; es
ist daher entweder ein Umrechnungsfaktor anzugeben oder die Skala entsprechend zu kalibrieren.
Wird an die Anschlüsse 41, 42 ein Prüfstromkreis angeschlossen, so kann der Prüfsummer noch bei sehr
hohen Widerstandswerten dieses Prüfstromkreises zum Ansprechen gebracht werden. Der obere Grenzwert ist
von der Bemessung der Widerstände 47, 48 abhängig, kann aber zusätzlich auch mit dem Schleifer des
Spannungsteilers 46 eingestellt werden. Wenn eine Spannungsquelle an die Anschlüsse 41, 42 gelegt wird,
903 522/403
so wird der Prüfsummer ertönen, wenn die Spannung am Anschluß 41 positiv gepolt ist. Wechselspannungen
modulieren also den vom Lautsprecher des Prüfsummers 100 abgestrahlten Ton mit ihrer Frequenz. Auf
diese Weise ist es möglich, die Frequenz von Wechselspannungsquellen in einem weiten Bereich
hörbar und bei einiger Erfahrung des Beobachters für Menschen bestimmbar zu machen. Wird die Antenne 40
in ein elektrisches Wechselfeld gebracht und befindet sich der Prüfsummer 100 auf einem anderen Potential in
diesem Feld, so wird der Transistor 50 bei ausreichender Potentialdifferenz von den positiven Halbwellen leitend
gesteuert und damit der Multivibrator im Rhythmus der Frequenz des Wechselfeldes zur Funktion gebracht. Der
Lautsprecher strahlt dann ebenfalls einen entsprechend modulierten Ton ab. Wird zusätzlich noch der Schaller
53 geöffnet und damit der Kondensator wirkungslos, so kann ein größerer Anteil des Feldpotentials wirksam
werden und die Anordnung reagiert empfindlicher.
In Kig. J ist ein erlindungsgemäUes Auslührungsbeispiel
des Prüfsummers 100 dargestellt, das die Möglichkeit bietet, eingebaute Schaltungsbestandteile
abzuschalten und dafür äußere, gleichartige Bestandteile elektrisch mit der Schaltung zu verbinden und zu
betreiben.
Im vorliegenden Beispiel wird dies an dem Transistor
76 dargestellt. Es wird vorausgesetzt, daß für die Dauer dieser Prüfung das Gerät nicht als Prüfsummer in den
vorgeschriebenen Anordnungen benutzt werden kann.
Für die normale Funktion als Prüfsummer arbeiten die NPN-Transistoren 76, 77 in der bekannten astabilen
Kippschaltung, auch Multivibrator genannt, die aus den Widerständen 71, 72, 73 und den Kondensatoren 74, 75
gebildet wird. Als Spannungsquelle dient die Batterie 317 der Prüfstromkreis wird an die Anschlüsse 5, 6
gelegt und der Prüfton wird vom Lautsprecher 79 abgestrahlt.
Für die Prüfung eines außenliegenden (nicht gezeichneten) Transistors auf Funktionsfähigkeit wird dieser
mit seinem Collector an den Anschluß 5, mit dem Emitter an Anschluß 6 und mit der Basis an den
Anschluß 60 gelegt. Der Anschluß 60 ist derart mit dem Schalter 67 mechanisch gekoppelt, daß der Schalter 67
schließt, wenn der Anschluß beschaltet wird.
Zur Prüfung des außenliegenden Transistors müssen noch die Umschalter 64, 64, 66 betätigt, also in die mit b
bezeichnete Stellung gebracht sein.
Wenn der Schalter 67 geschlossen ist, entsteht eine Verbindung von der gemeinsamen Leitung der Widerstände
71, 72, 73 über den Widerstand 63, den geschlossenen Schalter 67 zur Batterie 80. Diese
Verbindung ersetzt den sonst beim Prüfsummer vorhandenen Prüfstromkreis, der Multivibrator arbeitet
also und der Lautsprecher strahlt einen Ton ab. Sobald jedoch die Umschalter 64, 65, 66 in die Stellung b
gebracht sind, wird der Transistor 76 gesperrt, da sein Basisanschluß durch den Umschalter 66 von der
Schaltung getrennt wurde. Anstelle des Transistors 76 wird jetzt der außenliegende Transistor an die
entsprechenden Punkte der Multivibratorschaltung gelegt Falls dieser ein NPN-Transistor ist, wird der
Multivibrator wieder funktionieren und der Lautsprecher
einen Ton abstrahlen. Geschieht dies nicht, so kann entweder der außenliegende Transistor nicht funktionsfähig
sein oder es handelt sich um einen PNIP-Transistor. Um dies festzustellen, müssen die Umschalter 81,82,83
betätigt, also in die Schaltstellung b gelegt werden. Damit polen die Umschalter 81,82 die Batterie 317 um
und der Umschalter 83 schaltet die Basis des NPN-Transistc.S 77 ab, wodurch der Transistor 77
sperrt. Dafür wird die Basis des PNP-Transistors 78 an den Widerstand 73 und den Kondensator 74 geschaltet,
so daß der PNP-Transistor 78 wirksam werden kann. Falls jetzt der außenliegende Transistor ein PNP-Typ
ist, wird der Multivibrator funktionieren und der Lautsprecher einen Ton abstrahlen. Ist der außenliegende
Transistor jedoch funktionsunfähig, so geschieht dies
ίο nicht.
In Fig.4 ist die Schaltung eines Prüfsummers dargestellt, in der eine astabile Kippschaltung verwendet
wird, die mit einem NPN-(97)- und einem PNP-(98)-Transistor arbeilet. Für die Verwendung als
Prüfsummer wird der Prüfstromkreis an die Anschlüsse 5, 6 gelegt und sämtliche Umschalter verbleiben in der
gezeichneten Stellung. Soll ein außenliegender Transistor (nicht gezeichnet) auf Funktionsfähigkeit geprüft
werden, so wird eine Basis an den Anschluß 90, sein Emitter an den Anschluß 92 und sein Collector an den
Anschluß 91 gelegt. Für die Prüfung eines außenliegenden NPN-Transistors müssen nun die Umschalter 93,94,
95, % betätigt, also in die Stellungen b gelegt werden. Damit wird der NPN-Transistor 97 gesperrt, weil der
Umschalter 96 seine Basis von der Schallung getrennt hat und außerdem die Verbindung vom Collector zur
Basis des Transistors 98 durch den Umschalter 95 unterbrochen wurde. Falls der außenliegende NPN-Transistor
funktionsfähig ist, wird der Lautsprecher einen Ton abstrahlen, denn als Ersatz für den
Prüfstromkreis wurde vom Umschalter 93, b eine direkte Verbindung vom Widerstand 84 zum Pluspol
( + ) der Batterie 317 hergestellt. Ist der außenliegende, zu prüfende Transistor vom PNP-Typ, so bleiben die
Umschalter 93, 94, 95,96 in der gezeichneten Stellung a und die Umschalter 101, 102, 103 müssen in die Stellung
b gelegt werden. Vom Umschalter 102 wird damit die Basis des Transistors 98 abgeschaltet und vom
Umschalter 103 die Verbindung zum Emitter unterbrochen. Dafür wird der außenliegende PNP-Transistor in
die Schaltung eingefügt. Fails er funktionsfähig ist, strahlt der Lautsprecher 87 einen Ton ab.ua als Ersatz
für den Prüfstromkreis der Umschalter 103, b die Verbindung zwischen dem Widerstand 84 und dem
Pluspol (+) der Batterie 317 hergestellt hat.
F i g. 5 zeigt ein besonders einfaches Ausführungsbeispiel der Erfindung, mit dem die Lösung der Aufgabe
allerdings nicht so vollkommen erreicht wird, wie in den anderen Ausführungsbeispielen. Die Anordnung besteht
aus einem Prüfsummer 100, an dessen Prüfanschlüssen 5, 6 über die Anschlüsse 105, 106 zwei Umschalter 107,
108 angeschlossen sind. Diese Umschalter werden durch Federkraft bei Nichtbetätigung in der gezeichneten
Stellung a gehalten. Sie können sowohl einzeln als auch gemeinsam betätigt, also in die Stellung b gebracht
werden. Der Prüfstromkreis wird an die Anschlüsse 109, 110 gelegt. Wird, während der Prüfstromkreis geschlossen
ist, also der Lautsprecher 38 (Fig. 1) einen Ton
abstrahlt, einer der Umschalter, beispielsweise der Umschalter 107 in die Stellung b gebracht, so wird der
äußere Prüfstromkreis, der zwischen den Anschlüssen 109,110 liegt, unterbrochen und ein innerer Stromkreis
zwischen den Prüfanschlüssen 5,6 des Prüfsummers 100 gebildet, der also vom Anschluß 5 über den Anschluß
105, den Schaltarm des Umschalters 107 zu dessen Kontakt b, weiter über den in der gezeichneten Stellung
befindlichen Schaltern des Umschalters 108, den Anschluß 105 zum anderen Prüfanschluß 6 des
PriiUummers 100 läuft. Der Lautsprecher wird auch
jetzt einen Ton abstrahlen, dessen Frequenz aber immer gleich ist und nicht von einem äußeren Prüfstromkreis
abhängt. Da vorausgesetzt ist, daß der Prüfsummer 100 auf unterschiedliche Widerstände im Prüfs'.rosnkreis
unterschiedliche Töne aus dem Lautsprecher abstrahlt, entspricht der bei betätigtem Umschalter 107 erzeugte
Ton einem Prüfstromkreis geringsten Widerstandes. Da weiter vorausgesetzt wird, daß der Widerstand in dem
Stromkreis bei betätigtem Schalter 107 sich nicht ändert, da er durch die Bauart gegeben ist, kann der
abgestrahlte Ton als Bezugston benutzt weiden, um den
Ton, der vom äußeren Prüfstromkreis beeinflußt wird, in seiner Frequenz abschätzen zu können. Mit nur wenig
Übung ist .^s Menschen möglich, mindestens vier
Reaktionen des Prüfsummers 100 zu unterscheiden und entsprechende quantitative Aussagen über die Eigenschaft
eines an den Anschlüssen 109, 110 liegenden äußeren Prüfstromkreises zu machen, nämlich: Ist der
Ton sowohl bei unbetätigtem Umschalter als auch bei betätigtem Umschalter 107 gleich, so hat der geprüfte
Stromkreis einen sehr niedrigen Widerstand. Wird nur bei betätigtem Umschalter 107 ein Ton abgestrahlt, so
ist der Widerstand des geprüften Stromkreises zwischen den Anschlüssen 109, 110 höher als der größte
Widerstand über den der Prüfsummer noch anspricht. Dieser größte Widerstand ist dem Benutzer eines
Prüfsummers zumeist bekannt. Da die Tonhöhe sich ja innerhalb des Arbeitsbereiches des Prüfsummers mit
dem Widerstand des Prüfstiomkreises ändert, sind mindestens zwei weitere unterschiedliche Tonhöhen
erkennbar, eine für einen großen Widerstand ziemlich am Ende des Ansprechbereiches und ein Ton mittlerer
Lage für einen Widerstand etwa in der Mitte des Ansprechbereiches. Dessen Wert wird dem Benutzer
auch aus Erfahrung bekannt sein.
Werden beide Umschalter 107, 108 zugleich betätigt, also in die Stellungen b gebracht, so wird der äußere
Prüfstromkreis gegenüber den Anschlüssen 5, 6 des Prüfsummers 100 umgepolt. Da der Ladestrom eines
entladenen Kondensators, der an die Prüfanschlüsse gelegt wird, für die Dauer seiner Aufladung den
Multivibrator in Funktion setzt, wird auch für diese Dauer der Lautsprecher einen Ton abstrahlen. Desgleichen
geschieht, wenn ein geladener Kondensator derart an die Prüfanschlüsse geschaltet wird, daß sich die
Ladespannung zur Spannung der Batterie 317 (Fig. 1)
addiert. In diesem Falle wird der Ton für eine längere
Zeit zu hören sein, da ja erst die vorhandene Ladung abfließen muß und der Kondensator dann in der
entgegengesetzten Polarität wieder aufgeladen wird. Im Falle also, daß ein Kondensator an den äußeren
Prüfanschlüssen 109, 110 liegt, wird er bei jedem gleichzeitigen Umschalten der Umschalter 107, 108 erst
entladen und dann in entgegengesetzter Polung wieder geladen. Der Ton wird also nach jedem Umschalten
doppelt solange dauern, wie der von einem ungeladenen Kondensator verursachte. Es ist damit dem Benutzer
möglich, die Dauer des Tones abzuschätzen — etwa durch zählen - und aus der Erfahrung auf die Kapazität
des geprüften Kondensators zu schließen. Eine quantitative Bewertung ist auf diese Weise in weitaus größerem
Umfange möglich als bei der Prüfung von Widerständen. Die Umpolung mit Hilfe der Umschalter bietet
auch bei der Prüfung von Dioden eine zusätzliche Bequemlichkeit, da deren Durchlaß- und Sperrichtung
ohne Vertauschen der Prüfanschlüsse geprüft werden kann.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (11)
1. Elektrisches Prüfgerät mit akustischer, quantitativer Analoganzeige für Widerstand und Spannung, s
das einen elektronischen Oszillator enthält, der von
einer Batterie gespeist wird, dessen Frequenz durch einen Kondensator (303) und den mit ihm in
Reihenschaltung liegenden Widerständen (304,305) sowie dem Prüfling, der über die Prüfanschlüsse (5,6)
<c angeschlossen sein muß, bestimmt wird, indem der
Kondensator über diese Widerstände periodisch geladen und über die BasiE-Emitter-Strecke des
Transistors (301) entladen wird und ein zweiter Transistor (302) von den Entladeimpulsen gesteuert is
wird, die in dem Kondensator (309) gespeichert wurden und dessen Entladung über die Basis-KoIIektor-Strecke
des Transistors (302) einen Stromfluß durch dessen Emitter-Kollektor-Strecke ermöglicht
und damit einen Stromfluß durch den elektroakustisehen
Wandler (306) hervorruft, der infolge des periodischen Vorganges einen Ton abstrahlt, und
daß mit dem Umschalter (312,313) zwei Meßbereiche gebildet werden, indem in einem Meßbereich
der über die Prüfanschlüsse (5, 6) anzuschließende Prüfling parallel zu einem der Widerstände (305)
liegt, über die der Kondensator (303) geladen wird und im anderen Meßbereich der über die Priifanschlüsse
(5,6) anzuschließende Prüfling in Reihe mit den Widerständen (304, 305) liegt und daß in dem
letztgenannten Meßbereich ein weiterer Umschalter (310,311) vorgesehen ist, bei dessen Betätigung der
über die Prüfanschlüsse '5, 6) angeschlossene Prüfling abgeschaltet wird und der einstellbare
kalibrierte Widerstand (314) ν den frequenzbestimmenden
Stromkreis eingeschaltet wird und ihn schließt, nach Patent 23 11012, dadurch gekennzeichnet,
daß durch Schalter (9, 10) oder andere geeignete Verbindungselemente eine Anordnung
aus einer Diode (25), einem Widerstand (24) und einem Kondensator (26) derart zwischen die
Prüfanschlüsse (5, 6) des Prüfsummers (100) und die Anschlüsse des Prüflings geschaltet werden kam,
daß die Diode (25) mit einem Pol an dem Prüfling liegt, der andere Pol mit einem Pol des Kondensators
(26) und einem Pol des Widerstandes (24) verbunden ist, der Widerstand (24) mit einem
Prüfanschluß (5) des Prüfsummers (100) in Verbindung steht und der andere Pol des Kondensators (26)
sowohl mit dem anderen Ende des Prüfstromkreiües als auch mit dem anderen Prüfanschluß (6) des
Prüfsummers (100) verbunden ist.
2. Elektrisches Prüfgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Anschlüssen
(5, 6) des Prüfsummers (100) und dem Prüfling eine Anordnung eingeschaltel. wird, die aus
mindestens einem Transistor (50), einem Spannungsteiler (46) und einem Basiswiderstand (48) besteht,
wobei der Spannungsteiler mit seinen Enden an den beiden Prüfanschlüssen (5,6) des Prüfsummers (100) M)
liegt und parallel zum Spannungsteiler die Emitter-Collector-Strecke
des Transistors oder der Transistoranordnung (50, 51) geschaltet ist, während der
Basiswiderstand (47) den einstellbaren Abgriff des Spannungsteilers mit der Basis des Transistors (JJO) b5
verbindet.
3. Elektrisches Prüfgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Prüfling einerseits
über einen Widerstand (48) mit der Basis des Transistors (50) verbunden ist und sein anderes Ende
in direkter Verbindung zu einem Prüfanschluß (5, bzw. 6) des Prüfsummers (100) steht,
4. Elektrisches Prüfgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis des Transistors
(50) mit einem Metallteil verbunden ist, das als Antenne (40) wirkt
5. Elektrisches Prüfgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kondensator (52)
vorgesehen ist, der mit einem Anschluß an der Basis des Transistors (50) und mit dem anderen an dessen
Collector Hegt
6. Elektrisches Prüfgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (52)
mit einem Schalter (53) abgeschaltet werden kann.
7. Elektrisches Prüfgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß der Prüfling durch
einen Widerstand (49), der durch einen Schalter (54) zur Wirkung gebracht werden kann, überbrückt
wird.
8. Elektrisches Prüfgerät nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß elektrisch wirksame
Bestandteile des Prüfsummers (100) durch Schalter (64, 65, 66) (93, 94, 95, 96, 101, 102, 103) außer
Funktion gesetzt werden können und außenliegende Bestandteile gleicher Art, die über Leitungen
angeschlossen werden können, deren Funktion übernehmen.
9. Elektrisches Prüfgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfanschlüsse (5,
6) des Prüfsummers (100) zum Anschluß des außenliegenden Bestandteils benutzt werden und
der Priifstromkreis des Prüfsummers (100) durch einen Stromkreis ersetzt wird, der über einen
Schalter (67,93,103) geschlossen wird.
10. Elektrisches Prüfgerät nach den Ansprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß Schalter ^81,82)
vorgesehen sind, die die Betriebsspannungsquelle (317) des Prüfsummers (100) urnpolen
11. Elektrisches Prüfgerät nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Prüfanschlüssen (5, 6) des Prüfsummers (100) und dem
Prüfling zwei Umschalter (107,108) derart angeordnet sind, daß die Zuordnung der Anschlüsse des
Prüflings zu den Prüfanschlüssen (5, 6) vertauscht werden kann.
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