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Umschaltbares Meßgerät für Gleich- und/oder Wechsel ströme sowie
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Gleich und/oder Wechselspannungen.
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Die Erfindung betrifft ein umschaltbares Meßgerät für Gleich und/oder
Wechsel ströme sowie Gleich und/oder Wechselspannungen sowie zur Widerstandsmessung.
Insbesondere bei solchen Vielfachmeßinstrumenten ist es üblich, daß ein Stromart
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Meßartschalter und ein Polumschalter vorgesehen sind. Sie haben den
Mangel, daß nicht sofort erkennbar ist ob und welche Stromart überhaupt anliegt.
So ist es beispielsweise erforderlich, zum Messen unbekannter Stromart zum Zwecke
der Stromarterkennung den Stromartschalter und wenn bei Gleichstrom die Polung falsch
anliegt, auch noch den Polumschalter zu betätigen.
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Wenn es sich dann zeigt, daß ein Gleichstrom mit überlagertem Wechselstrom
vorliegt, so müssen die Schalter noch häufiger bedient werden, bevor man überhaupt
weiß, um welche Stromart es sich handelt. Die Bedienung der Geräte ist zeitraubend
und erfordert umfangreiche Denkprozesse.
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Aufgabe der Erfindung ist es, diese Mängel zu beheben und ein Meßgerät
für die verschiedensten elektrischen Größen zu schaffen, bei dem die jeweils anliegende
Stromart sofort erkennbar wird. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß
über eine Auswerteschaltung am Meßgeräteingang unabhängig vom Stromartumschalter
eine Stromartund Polaritätsanzeigevorrichtung angeschlossen ist. Diese kann dabei
mit einer Flüssigkeitskristallanzeige (BCtyDisplay) oder einer Leuchtdiodenanzeige
(LED-Display) oder mit einem einfachen Meßzeiger ausgestattet sein. Außerdem ist
erfindungsgemäß die Stromart und Polaritätsanzeigevorrichtung mit einer Anzeige
für den Betriebs zustand versehen und zweckmäßig in unmittelbarer Nähe der Meßgeräteeingangsbuchse
angeordnet.
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Zweckmäßig ist beim Vorhandensein einer Meßbereichsschaltung die Auswerteschaltung
für die Stromart- und Polaritätsanzeigevorrichtung hinter der Meßbereichsschaltung
angeschlossen. Schließlich kann die gesamte Schaltung und Anordnung mit besonderen
Vorteil Anwendung finden, auch in Verbindung mit Einrichtungen oder Geräten für
die Widerstandsmessung.
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Um zu verhindern, daß bei batteriebetriebenen Geräten nach deren Benutzung
das Ausschalten des Gerätes vergessen wird und durch nutzlosen Betrieb, z.B. über
mehrere Tage hinweg, die Batterien vorzeitig verbraucht werden, kann erfindungsgemäß
eine bei geringer Beleuchtungsstärke selbsttätig den Batteriestrom abschaltende,
aber nicht wieder einschaltende Abschaltvorrichtung vorgesehen sein. Diese soll
bei wiederkehrender Beleuchtung den Batteriestrom nicht von selbst wieder einschalten,
sondern es ist dafür ein gesondert zu bedienender Einschalter vorgesehen.
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Der Erfindungsgedanke läßt die verschiedensten Ausführungsmöglichkeiten
zu. In der anliegenden Zeichnung sind eine Ausführungsform eines Vielfachmeßgerätes
und dazugehörige Schaltschema wiedergegeben und zwar zeigen: Fig. 1 Die Vorderansicht
eines Vielfachmeßinstrumentes zum Messen von Gleich- und Wechselströmen, Gleich-
und Wechselspannungen sowie zur Widerstandsmessung;
Fig. 2 ein Schaltschema
für die erfindungsgemäße Einrichtung und Fig. 3 ein Schaltschema für die Abschaltvorrichtung.
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Im oberen Teil 2 eines Gehäuses 1 sitzt die Anzeigeskala 9, eines
Zeigerinstrumentes, während im unteren Teil 3 des Gehäuses der Meßbereichsschalter
4 und der Funktionsschalter 5 vorgesehen sind. Auf der Oberseite des Gehäuses 1
sitzen die Eingangsbuchse 6-sowie weitere Buchsen 7, 7' und 8. In unmittelbarer
Nähe der Eingangsbuchse 6, sitzt auf dem Anzeigefeld 2 die Stromart- und Polaritätsanzeige
lo und die Anzeige 11 für den Betriebszustand des Instrumentes. Schließlich ist
mit 12, daß lichtempfindliche Element für die Abschaltvorrichtung bezeichnet, die
bei zu geringer Beleuchtungsstärke selbsttätig den Batteriestrom abschaltet. Im
übrigen ist das Instrument gemäß Fig. 1 geschaltet, wie es das schematische Schaltbild
Fig. 2 erkennen läßt. Hierzu gilt: Anzeige am Meßterk.-Die am Eingang liegende Meßspannung
wird im Verstärker Al verstärkt. Der Verstärkungsgrad wird durch die Wiederstände
R2 und R1 bestimmt. Die Meßgröße wird über A2 weiter verstärkt und über den Gleichrichter
GL dem Drehspulmeßwerk MW zugeführt. Mit Hilfe des Gleichrichters GL kann das Meßwerk
bei Gleichstrom beliebiger Polung und bei Wechselstrom niemals in verkehrter Richtung
anzeigen.
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Polaritätsanzeige bei reinem Gleichstrom Die an der Eingangsbuchse
6 anliegende Spannung wird vom Ausgang des Verstärkers Al dem Verstärker A3 zugeführt.
Am Ausgang des Verstärkers A3 befindet sich ein Spannungsteiler mit seinen Potentialpunkten
A und B, über die elektronischen Schalter S2 bzw. S3 das Plus- oder Minuszeichen
der als LCD Display ausgeführten Anzeigevorrichtung 10, je nach Polarität der Eingangsspannung-,
einschalten. Im Anzeigefeld des LCD erscheint dann jeweils ein Pluszeichen oder
ein Minuszeichen.
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Stromartanzeige bei Wechselstrom Wenn am Eingang eine Wechselspannung
anliegt, wird diese vom Ausgangsverstärker Al über den Verstärker A4 geführt, von
der Diode D1 gleichgerichtet und über den Schalter S4 am LCD als Wechselstromsymbol
zur Anzeige gebracht. Für eine klare Unterscheidung zwischen Gleich- und Wechselstrom
am Meßgerät sorgen beim Umschalten der Kondensator C mit den Schalter S1b und der
Filter F, mit dem Schalter S1c.
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Strom:artan-zeige bei Gleichstro mit überlagertem Wechselstrom Wenn
die vorgenannte Stromart am Eingang 6 anliegt, erscheint im LCD-Display, sowohl
ein Wechselstromzeichen als auch je nach Polung des Gleichstromes das Plus- oder
Minuszeichen. Die Anzeige für Stromart und Polarität erfolgt ab etwa 1% vom Meßbereichsendwert.
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Da bei der letztgenannten Stromart Gleichspannung mit überlagerter
Wechselspannung" von Interesse sein kann, wie groß der Wechselspannungsanteil auf
der Gleichspannung ist, ist der Meßverstärker so konzipiert, daß bei der Schalterstellung
"Gleichstrom" der Gleichspannungsanteil und bei Schalterstellung "Wechselstrom"
der Wechselspannungsanteil angezeigt wird.
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Polaritätsanzeige bei Wi der 5 taidsme 5:sngen Bei den bisherigen
Vielfachinstrumenten besteht immer die Schwierigkeit, daß bei Widerstandsmessungen
die an den Klemmen anliegende Polarität umgekehrt gegenüber der bei Spannuhgs- und
Strommessungen an den Klemmen angegebenen Polarität ist Be dem hier beschriebenen
Gerät ist dieser Mangel insofern beseitigt, als bei Widerstandsmessungen die an
der Buchse 6 anliegende Polarität auf dem LCD-Display angezeigt wird. Dies ist insbesondere
bei der Ausmessung von Halbleitern wdnschenswert.
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Zum Verständnis des Schaltschemas gemäß Fig. 2 kann noch gesagt werden,
daß der durch strichpunktierte parallele Linien eingegrenzte Bereich I im wesentlichen
eine Schaltung eines Messgerätes herkömmlicher Art erfast. Im Teil II ist eine Spannungsabhängige
Gegenkopplung vorgesehen,die sicherstellt, daß bei zu großer Eingangsspannung keine
falsche Anzeige erfolgt. Schließlich umfaßt der Teil III die Auswerteschaltung für
das LCD-Display, welches auch hier wieder mit den Bezugszeichen 10 aus Fig. 1 bezeichnet
ist.
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Um bei batteriebetriebenen Geräten auszuschließen, daß nach der Benutzung
das Ausschalten des Gerätes unterbleibt und die Batterien durch nutzlosen Betrieb
verbraucht werden, gelangt eine selbsttätig arbeitende Abschaltvorrichtung zur Anwendung,
die nach dem Schaltschema gemäß Fig. 3 angeschlossen ist und gesteuert wird, durch
das lichtempfindliche Element, welches in Fig. 1 mit 12 bezeichnet ist. Auf der
Lastseite ist der Stromkreis des Messinstrumentes angeschlossen. Die Abschaltvorrichtung
kann so konzipiert sein, daß z.B. eine Abschaltung bei Beginn der Nacht; bei Abschaltung
der Raumbeleuchtung; beim Einlegen des Gerätes in einen Schrank oder beim Einstecken
des Gerätes in ein Aufbewahrungstisch erfolgt.
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Damit bei wiederkommender Beleuchtung z.B. an Wochenenden das Gerät
sich nicht von selbst wieder einschaltet, ist eine Anschaltverriegelung vorgesehen.
Um eine störende Abschaltung bei kurzzeitiger Abschaltung zu verhindern, ist die
Schaltung so ausgelegt, daß eine Abschaltung erst dann erfolgt, wenn das Gerät mehrere
Sekunden abgedunkelt ist.
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Die selbsttätige Abschaltung bei Dämmerung erfolgt in der Weise, daß
nach dem Einschalten der Batteriespannung mittels des Schalters 5, das JK-Flipflop
13 durch einen Reset-Impuls über die R-C-Kombination R und C an seinem Ausgang Q
auf Null geschaltet wird. Dadurch wird der Transistor 14 leitend und versorgt die
Last bzw. das Messgerät. Im beleuchteten Zustand des Fototransistors 12 wird der
Takteingang CL auf logisch Null gehalten, das Flipflop behält dadurch seinen Zustand.
Zum
Zeitpunkt des Abdunkelns sperrt der Fototransistor 12 und der
Takteingang wird mit einem positiven Signal ( verzögert durch die Elemente 15 und
16) beaufschlagt. Damit wird der durch die JK-Bedingung vorgewählte Zustand 1t zum
Ausgang Q übertragen und die Stromversorgung abgeschaltet. Bei wiederkommenden Licht
wird durch dieses Schaltungskonzept die Stromversorgung nicht wieder eingeschaltet.
Dies ist erst möglich wenn der Schalter 5 aus-und wieder eingeschaltet wird.