DE4139855A1

DE4139855A1 - Analog-messgeraet mit automatischer bereichswahl

Info

Publication number: DE4139855A1
Application number: DE4139855A
Authority: DE
Inventors: Nobuharu Akishima Tokio/Tokyo Jp Baba
Original assignee: Sanwa Keiki Seisakusho KK
Current assignee: Sanwa Keiki Seisakusho KK
Priority date: 1991-12-03
Filing date: 1991-12-03
Publication date: 1993-06-09
Also published as: US5319305A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Analog-Meßgerät bzw. einen Analog-Tester und insbesondere auf die Wahl eines gewünschten Meßbereichs aus einer Mehrzahl von Meßbe reichen.

Früher war es üblich, ein Analog-Meßgerät mit einem Be reichs-Wählschalter zu versehen, um aus einer Mehrzahl von Meßbereichen einen Meßbereich auszuwählen, der bei spielsweise einem zu messenden Spannungs-, Strom- oder Widerstandswert entspricht, wobei der Bereichs-Wähl schalter während der Messung einen für die Messung ge eigneten Meßbereich aus den Meßbereichen auswählt, um hierdurch ein zu messendes Objekt zu messen.

Allerdings ist das herkömmliche Analog-Meßgerät derart ausgelegt, daß es dann, wenn die Meßgröße eines zu mes senden Objekts unbestimmt ist, notwendig ist, aufeinan derfolgend die Meßbereiche ausgehend vom maximalen Meß bereich solange einzustellen bzw. auszuwählen, bis der geeignete Meßbereich eingestellt ist. Als Ergebnis er fordert die Messung nicht nur viel Arbeits- und Zeit aufwand, sondern es ist auch gute Erfahrung nötig, was dazu führt, daß der Betrieb bzw. die Benutzung für An fänger äußerst schwierig ist. Weiterhin tritt der Nach teil auf, daß dann, wenn die Handhabung bzw. Einstel lung während der Messung fehlerhaft durchgeführt wird, nicht nur das Meßgerät, sondern auch der zu messende Gegenstand beschädigt werden und der Benutzer selbst einer Gefahr ausgesetzt ist.

Vorliegende Erfindung wurde entwickelt, um die vorge nannten Probleme des Standes der Technik zu überwinden. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Analog-Meßgerät mit automatischer Bereichswahl zu schaffen, das so aus gelegt ist, daß selbst dann, wenn die Meßgröße eines zu messenden Gegenstands unbestimmt ist, die Umschaltung auf den optimalen Meßbereich automatisch ausgeführt wird.

Das erfindungsgemäße Analog-Meßgerät mit automatischer Bereichswahl umfaßt eine Wählschaltung zum Wählen einer aus einer Anzahl von Meßgrößen wie etwa Spannung, Strom und Widerstand, eine Bereichs-Wählschaltung, die eine Vielzahl von Spannungsteilern aufweist, die jeweils in Übereinstimmung mit einer Mehrzahl von Meßbereichen für jede zu messende Objektgröße eingestellt sind, wobei einer der Spannungsteiler in Abhängigkeit von einem an gelegten Bereichs-Wählsignal ausgewählt und der vom Meßobjekt über die Wählschaltung zugeführte Eingangs wert einer Spannungsteilung unterzogen und erzeugt wird, eine Bereichs-Wählsignal-Generatorschaltung mit einem vorbestimmten oberen Grenzwert und einem unteren Grenzwert zum Erzeugen eines Bereichs-Wählsignals für die Auswahl desjenigen Spannungsteilers, der das ge teilte Spannungsausgangssignal der Bereichs-Wählschal tung in seinen vorbestimmten Bereich bringt, eine An zeige mit einer Mehrzahl von Skalen, die in Überein stimmung mit den Meßgrößen derart vorbestimmt bzw. aus gelegt sind, daß der Eingangswert des zu messenden Ob jekts auf der entsprechenden Skala in Übereinstimmung mit dem geteilten Spannungsausgangssignal des ausge wählten Spannungsteilers angezeigt wird, und eine in Übereinstimmung mit den Meßbereichen angeordnete Be reichs-Anzeigeeinrichtung zur Auswahl und Anzeige des entsprechenden Meßbereichs in Übereinstimmung mit dem Bereichs-Wählsignal.

In Übereinstimmung mit vorliegender Erfindung wird dann, wenn der Eingangswert von einem zu messenden Ob jekt über die Wählschaltung an die Bereichs-Wählschal tung angelegt wird, der Eingangswert durch die Be reichs-Wählschaltung einer Spannungsteilung entspre chend dem dann angelegten Bereichs-Wählsignal unterzo gen, wobei sein spannungsgeteiltes Ausgangssignal an die Anzeige und die Bereichs-Wählsignal-Generatorschal tung angelegt wird. Während der Zeit, während sich der Zeiger der Anzeige in Übereinstimmung mit dem angeleg ten spannungsgeteilten Ausgangssignal bewegt, bestimmt die Bereichs-Wählsignal-Generatorschaltung, ob das spannungsgeteilte Ausgangssignal innerhalb eines vorbe stimmten Wertebereichs liegt. Wenn das spannungsge teilte Ausgangssignal innerhalb des vorbestimmten Wer tebereichs liegt, zeigt der Anzeige-Zeiger den Ein gangswert des zu messenden Objekts an, wobei das er zeugte Bereichs-Wählsignal beibehalten wird. Weiterhin wählt die Bereichs-Anzeigeeinrichtung den Meßbereich entsprechend diesem Bereichs-Wählsignal und zeigt die sen an.

Wenn das zuvor erwähnte spannungsgeteilte Ausgangssi gnal oberhalb des vorbestimmten Bereichs liegt, legt die Bereichs-Wählsignal-Generatorschaltung an die Be reichs-Wählschaltung ein Bereichs-Wählsignal zum Wählen des Spannungsteilers derart an, daß sein spannungsge teiltes Ausgangssignal innerhalb des vorbestimmten Be reichs zu liegen kommt, mit dem Ergebnis, daß die Be reichs-Wählschaltung den angelegten Eingangswert des Objekts von neuem in Übereinstimmung mit dem Bereichs- Wählsignal teilt, wobei auch die Bereichs-Anzeigeein richtung den angezeigten Meßbereich auf den zugeordne ten Meßbereich umschaltet und diesen anzeigt.

Die Erfindung kann in verschiedener Weise in die Praxis umgesetzt werden. Im folgenden wird ein spezielles Aus führungsbeispiel zur Veranschaulichung der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild des Aufbaus vorliegen der Erfindung,

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbei spiels des erfindungsgemäßen Analog-Meßge räts mit automatischer Bereichswahl und

Fig. 3 eine vereinfachte Vorderansicht bzw. Draufsicht des Meßgeräts.

In den Figuren ist mit dem Bezugszeichen 1 ein Meßan schluß und mit dem Bezugszeichen 2 ein Wählschalter für die Auswahl beispielsweise einer zu messenden Größe wie etwa Gleichspannung (DCV), Wechselspannung (ACV), Wi derstand (Ω), Gleichstrom (DCmA, µA) und Wechselstrom (ACmA, µA) bezeichnet. Das Bezugszeichen 3 bezeichnet einen Stromversorgungsschalter für die Widerstandsmes sung, der lediglich dann eingeschaltet wird, wenn das Meßobjekt ein Widerstand (Ω) ist. Mit dem Bezugszeichen 4 ist eine Bereichs-Wählschaltung bezeichnet, die eine Mehrzahl von Spannungsteilern entsprechend einer Mehrzahl von Meßbereichen in Übereinstimmung mit den jeweiligen zu messenden Objekten umfaßt, beispiels weise, wie in Fig. 2 gezeigt, Widerstände R₀ bis R₁₂ und Transistorschaltelemente S₁ bis S₁₂. Vor der Mes sung werden die Transistorschaltelemente S₁, S₅ und S₉ auf das Anlegen eines im folgenden beschriebenen Bereichs-Wählsignals (a) hin eingeschaltet.

Das Bezugszeichen 5 bezeichnet eine Bereichs-Wählsi gnal-Generatorschaltung mit Vergleichern 5a und 5b, die jeweils so ausgelegt sind, daß sie das über eine Detek tor- bzw. Gleichrichterschaltung 9 angelegte spannungs geteilte Ausgangssignal der Bereichs-Wählschaltung 4 mit einer Bezugsspannung vergleichen, sowie mit einem Schieberegister 5c, das auf die Ausgangssignale der Vergleicher 5a und 5b anspricht und ein Bereichs-Wähl signal erzeugt.

Der Vergleicher 5a nimmt die Bezugsspannung von 0,19 V an einem positiven Anschluß auf, so daß dann, wenn das spannungsgeteilte Ausgangssignal höher als die angeleg te Bezugsspannung ist, ein polaritätsinvertiertes Si gnal negativen Potentials erzeugt wird. Dem Vergleicher 5b wird die Bezugsspannung von 0,01 V an seinem negati ven Anschluß zugeführt, so daß dann, wenn das span nungsgeteilte Ausgangssignal niedriger als die angeleg te Bezugsspannung ist, ein polaritätsinvertiertes Si gnal negativen Potentials erzeugt wird. Wenn das Signal negativen Potentials vom Vergleicher 5a angelegt bzw. abgegeben wird, führt das Schieberegister 5c eine Auf stufung um eine Stufe durch, so daß beispielsweise eine Umschaltung vom erzeugten Bereichs-Wählsignal a auf ein Bereichs-Wählsignal b durchgeführt und somit letzteres erzeugt wird. Wenn andererseits das Signal negativen Potentials vom Vergleicher 5b angelegt wird, führt das Schieberegister 5c eine Abstufung um eine Stufe durch, so daß beispielsweise eine Umschaltung vom erzeugten Bereichs-Wählsignal b auf das Bereichs-Wählsignal a durchgeführt und somit letzteres erzeugt wird.

Hierbei ist anzumerken, daß das spannungsgeteilte Aus gangssignal vor der Messung 0 Volt beträgt, so daß das Bereichs-Wählsignal a erzeugt wird und die Schaltele mente bzw. Transistorschaltelemente S₁, S₅ und S₉ ein geschaltet sind.

Das Bezugszeichen 6 bezeichnet eine Bereichsanzeige mit Leuchtdioden L₁ bis L₄ (im folgenden als LEDs bezeich net), die jeweils für die Anzeige eines entsprechenden Meßbereichs ausgelegt sind, und mit Transistorschalt elementen S₂₁ bis S₂₄ für die jeweilige Ein- und Aus schaltung der Leuchtdioden L₁ bis L₄, wobei jedes der Transistorschaltelemente S₂₁ bis S₂₄ auf das Anlegen eines der Bereichs-Wählsignale von der Bereichs-Wählsi gnal-Generatorschaltung 5 hin eingeschaltet wird. Da, wie zuvor erwähnt, vor der Messung das Bereichs-Wählsi gnal a erzeugt wird, ist die Leuchtdiode L₁ der Be reichsanzeige 6 eingeschaltet.

Das Bezugszeichen 7 bezeichnet eine Spannungsversor gungsschaltung für die Widerstandsmessung, die einen Operationsverstärker für die Erzeugung einer Konstant spannungsversorgung von 0,2 V bei Messung eines Wider stands als Meßobjekt aufweist. Mit dem Bezugszeichen 8 ist eine Anzeige zum Anzeigen der Eingangsspannung des Objekts in Übereinstimmung mit dem über die Gleich richterschaltung 9 angelegten spannungsgeteilten Aus gangssignal der Bereichs-Wählschaltung 4 bezeichnet.

Im folgenden wird der Ablauf der Messung eines zu mes senden Objekts mit einer Gleichspannung von 20 V mittels des in vorstehend beschriebener Weise aufgebauten Ana log-Meßgeräts mit automatischer Bereichswahl beschrie ben.

Wie in Fig. 3 gezeigt, wird der Wählschalter 2 in die Position DCV eingestellt und das Meßgerät mit dem Ob jekt über den nicht gezeigten, in den Meßanschluß 1 eingeführten Meßkontakt bzw. Meßspitzenanschluß (test prod) verbunden. Die Eingangsspannung (20 V) wird über das Spannungsteilerverhältnis (1 : 4) der Widerstände R₀ und R₁ in der Bereichs-Wählschaltung 4 spannungsge teilt, wobei das resultierende spannungsgeteilte Aus gangssignal von 5 V über die Gleichrichterschaltung 9 an die Anzeige 8 und die Bereichs-Wählsignal-Generator schaltung 5 angelegt wird. Die Anzeige 8 bewegt ihren Zeiger in Übereinstimmung mit dem angelegten spannungs geteilten Ausgangssignal. Zu diesem Zeitpunkt bestimmen die das spannungsgeteilte Ausgangssignal gleichzeitig empfangenden Vergleicher 5a und 5b in der Bereichs- Wählsignal-Generatorschaltung 5, ob das spannungsge teilte Ausgangssignal innerhalb eines vorbestimmten Be reichs (0,01 bis 0,19 V) liegt. In diesem Fall ist das angelegte spannungsgeteilte Ausgangssignal (5 V) beim Vergleicher 5a höher als die Bezugsspannung (0,19 V), so daß an das Schieberegister 5c ein polaritätsinvertier tes Signal negativen Potentials angelegt wird, während das spannungsgeteilte Ausgangssignal beim Vergleicher 5b höher als die Bezugsspannung (0,01 V) ist und folg lich ein Signal positiven Potentials an das Schiebere gister 5c angelegt wird. In Übereinstimmung mit dem Si gnal des Vergleichers 5a wird das Schieberegister 5c um eine Stufe hochgestuft, so daß eine Umschaltung vom Be reichs-Wählsignal a auf das Bereichs-Wählsignal b durchgeführt und somit das letztere Signal an die Be reichs-Wählschaltung 4 angelegt wird und die Schaltele mente S₂, S₆ und S₁₀ eingeschaltet werden.

Wenn das Schaltelement S₂ eingeschaltet wird, führt die Eingangsspannung (20 V) des zu messenden Objekts auf grund des Widerstands-Teilerverhältnisses (1 : 49) der Widerstände R₀ und R₂ zu einem spannungsgeteilten Aus gangssignal von 0,4 V und wird in der gleichen Weise wie zuvor beschrieben erzeugt. Wenn das neue spannungsge teilte Ausgangssignal an die Bereichs-Wählsignal-Gene ratorschaltung 5 angelegt wird, wird dieses spannungs geteilte Ausgangssignal durch die Vergleicher 5a bzw. 5b verglichen. Beim Vergleicher 5a ist das spannungsge teilte Ausgangssignal höher als die Bezugsspannung, so daß ein polaritätsinvertiertes Signal negativen Poten tials an das Schieberegister 5c angelegt wird, während das spannungsgeteilte Ausgangssignal beim Vergleicher 5b höher als die Bezugsspannung ist und daher ein Si gnal positiven Potentials in Übereinstimmung mit dem Signal des Vergleichers 5a an das Schieberegister 5c angelegt wird. Auf das Anlegen dieser Potentialsignale hin führt das Schieberegister 5c eine weitere Aufstu fung um eine Stufe durch, so daß ein Bereichs-Wählsi gnal c an die Bereichs-Wählschaltung 4 angelegt wird und die Schaltelemente S₃, S₇ und S₁₁ eingeschaltet werden.

Wenn das Schaltelement S₃ eingeschaltet wird, ruft die Eingangsspannung aufgrund des Spannungs-Teilerverhält nisses (1 : 499) der Widerstände R₀ und R₃ ein span nungsgeteiltes Ausgangssignal von 0,04 V hervor. Damit liegt dieses spannungsgeteilte Ausgangssignal innerhalb des Bereichs der Bezugsspannungen der Vergleicher 5a und 5c, so daß das Schieberegister 5c das erzeugte Be reichs-Wählsignal c beibehält. Entsprechend dem durch dieses Signal erzeugten spannungsgeteilten Ausgangssi gnal bewegt die Anzeige 8 den Zeiger für die Anzeige der Eingangsspannung des zu messenden Objekts. Weiter hin empfängt die Bereichsanzeige 6 gleichfalls das Be reichs-Wählsignal c, so daß das Schaltelement S₂₃ und die Leuchtdiode L₃ eingeschaltet werden, wodurch die die Messung durchführende Person informiert wird, daß der Meßbereich von 100 V benutzt wird.

Wenn der Stromwert und Widerstandswert des zu messenden Objekts gemessen werden, kann der geeignete Meßbereich über die Bereichs-Wählschaltung 4 und die Bereichs- Wählsignal-Generatorschaltung 5 automatisch bestimmt und der Wert einfach abgelesen werden.

Folglich erzeugt die Bereichs-Wählsignal-Generator schaltung in Übereinstimmung mit vorliegender Erfindung ein Bereichs-Wählsignal zur Auswahl eines der Span nungsteiler der Bereichs-Wählschaltung derart, daß das über die Bereichs-Wählschaltung spannungsgeteilte Aus gangssignal eines zu messenden Objekts in einem vorbe stimmten Bereich zu liegen kommt. Weiterhin zeigt die Bereichsanzeige den entsprechenden Meßbereich in Über einstimmung mit dem Signal an. Daher kann selbst dann, wenn die zu messende Größe des zu messenden Objekts un bestimmt ist, der optimale Meßbereich automatisch in Erfahrung gebracht und die Meßgröße oder der zu mes sende Wert in einfacher Weise abgelesen werden.

Claims

Analog-Meßgerät mit automatischer Bereichswahl, gekenn zeichnet durch folgende Merkmale:
eine Wählschaltung (2) zum Wählen eines Meßobjekts bzw. eines Meßparameters wie etwa Spannung, Strom oder Widerstand,
eine Bereichs-Wählschaltung (4) mit einer Mehrzahl von Spannungsteilern (R₀ bis R₁₂), die in Übereinstim mung mit einer Mehrzahl von Meßbereichen für jedes Meß objekt bzw. jeden Meßparameter voreingestellt sind, wo bei einer der Spannungsteiler in Abhängigkeit von einem angelegten Bereichs-Wählsignal ausgewählt wird und ein über die Wählschaltung (2) zugeführter Eingangswert je des Meßobjekts bzw. Meßparameters einer Spannungstei lung unterzogen und erzeugt wird,
eine Bereichs-Wählsignal-Generatorschaltung (5) mit einem vorbestimmten oberen und unteren Grenzwert zum Erzeugen eines Bereichs-Wählsignals für die Auswahl ei nes der Spannungsteiler, derart, daß ein spannungsge teiltes Ausgangssignal der Bereichs-Wählschaltung (4) innerhalb des vorbestimmten Bereichs zu liegen kommt,
eine Anzeige (8) mit mehreren den Meßbereichen ent sprechenden Skalen zur Anzeige des Eingangswerts des Meßobjekts in Übereinstimmung mit dem spannungsgeteil ten Ausgangssignal des ausgewählten Spannungsteilers auf einer entsprechenden der Skalen, und
eine Bereichs-Anzeigeeinrichtung (6), die entspre chend den Meßbereichen für die Auswahl einer einem der Meßbereiche entsprechenden Anzeige in Übereinstimmung mit dem Bereichs-Wählsignal angeordnet ist.