DE718580C

DE718580C - Arrangement for the automatic registration of the phase angle of apparent resistances as a function of the frequency

Info

Publication number: DE718580C
Application number: DEA84905D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Walter Huebner
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1937-11-21
Filing date: 1937-11-21
Publication date: 1942-03-16

Description

Anordnung zur automatischen Registrierung des Phasenwinkels von Scheinwiderständen in Abhängigkeit von der Frequenz Es sind Brückenanordnungen zur Messung von Scheinwiderständen bekannt, die die Ablesung des Betrages und des Phasenwinkels direkt gestatten. Eine solche Brücke kann, wie Abb. I zeigt, beispielsweise in dem einen Zweig aus zwei gleichen reellen Widerständen R1 und R2 und im anderen Zweig aus einem veränderbaren Widerstand 1V und dem Scheinwiderstand # = Z # ei# bestehen. Die Bestimmung des Betrages und des Winkels von Z erfolgt derart, daß zunächst zur Bestimmung des Betrages die Spannungen an W und Z durch Veränderungen von W auf die gleiche, Größe eingesbellt werden. Aus der Diagonalspannung UCD wird die Winkelgröße # bestimmt.Arrangement for the automatic registration of the phase angle of apparent resistances depending on the frequency There are bridge arrangements for measuring apparent resistances known, which allow the reading of the amount and the phase angle directly. One Such a bridge can, as Fig. I shows, for example in one branch of two equal real resistances R1 and R2 and in the other branch from a changeable one Resistance 1V and the impedance # = Z # ei # exist. The determination of the The amount and the angle of Z takes place in such a way that first of all to determine the amount the stresses at W and Z barked in by changing W to the same size will. The angle size # is determined from the diagonal voltage UCD.

Diese Messung von Scheinwiderständen nach Betrag und Phase ist sehr umständlich und zeitraubend, insbesondere wenn die Messungen über einen größeren Frequenzbereich erfolgen müssen. Weiterhin kann es vorkommen, daß bei der punktweisen Messung gerade die Frequenzbereiche übergangen werden, innerhalb derer der Scheinwiderstand großen Änderungen unterworfen ist. This measurement of impedance by magnitude and phase is very awkward and time consuming, especially when taking measurements over a larger one Frequency range must take place. Furthermore, it can happen that the point-by-point Measurement precisely the frequency ranges within which the impedance is ignored is subject to major changes.

Gegenstand der Erfindung ist eine Anordnung zur Messung des Phasenwinkels in Abhängigkeit von der Frequenz, das die obengenannten Nachteile bei fortlaufender Registrierung des Phasenwinkels yermeidet. Die Anordnung besteht wie die bekannte Schaltung nach Abb. I aus einer Brücke mit zwei gleichen, vorzugsweise reellen Widerständen R1 und R2, dem zu messenden Widerstand Z und dem veränderbaren, vorzugsweise rein Ohmschen Widerstand 114, dessen Betrag gleich dem Betrag von Z gemacht ist, sowie einem in der Brückendiagonale liegenden Anzeigegerät für den Phasenwinkel. Zur laufenden Registrierung des Phasenwinkels über einen großen Frequenzbereich wird eriindungsgemäß der Widerstand W vom Spannungsabfall am unbekannten Scheinwiderstand Z oder von den Spannungsabfällen an dem Scheinwiderstand Z und dem veränderbaren WiderstandW über eine Gleichrichteranordnung derart gesteuert, daß die Beträge der Spannungen an beiden Widerständen W und Z bei allen Frequenzen praktisch die gleichen sind. Die Diagonalspannung, die ein Maß für die Große des Phasenwinkels cf ist, wird dann z. B. auf ein registrierendes Röhrenvoltmeter gegeben, dessen Papiervorschub synchron mit dem Ansteigen der Frequenz des Generators G erfolgt. The invention relates to an arrangement for measuring the phase angle depending on the frequency that the above disadvantages with continuing Registration of the phase angle avoided. The arrangement is the same as the familiar one Circuit according to Fig. I from a bridge with two equal, preferably real, resistors R1 and R2, the resistance to be measured Z and the variable, preferably pure Ohmic resistance 114, its amount made equal to the amount of Z. as well as a display device for the phase angle located in the bridge diagonal. For continuous registration of the phase angle over a large frequency range According to the invention, the resistance W is derived from the voltage drop across the unknown impedance Z or from the voltage drops across the impedance Z and the changeable Resistance W controlled via a rectifier arrangement in such a way that the amounts of Voltages across both resistors W and Z are practically the same at all frequencies are. The diagonal voltage, which is a measure of the size of the phase angle cf, is then z. B. given to a registering tube voltmeter whose paper feed takes place synchronously with the increase in the frequency of the generator G.

Der Frequenzgenerator G kann beispiels weise ein Überlagerungsröhrensummer sein. der Frequenzen von 30 bis Ioooo bzw. The frequency generator G can, for example, be an overlay tube buzzer be. of frequencies from 30 to Ioooo or

20 000 Hz mit konstanter Spannung erzeugt.20,000 Hz generated with constant voltage.

Durch ein Uhrwerk wird der Drehliondensator im Schwingungskreis in bekannter Weise so gedreht, daß die Frequenz sich kontinuierlich ändert. Als Schreibgerät kann beispielsweise ein Gerät nach Art des Pegelschreibers verwendet werden, dessen Papiervorschub durch ein mit dem Senderuhrwerk synchron laufendes Uhrwerk bewerkstelligt wird, so daß zu jeder Sendefrequenz die dazugehörige Abszissenlinie sich unter der Schreibfeder befindet. Man erhält alsdann auf dem Registrierstreifen fortlaufend die zu jeder Sendefrequenz gehörige Diagonal spannung als Maß für den Phasenwinkel.The rotary ion condenser in the oscillation circuit is turned into As is known, rotated so that the frequency changes continuously. As a writing implement For example, a device like the level recorder can be used, whose Paper feed accomplished by a clockwork running synchronously with the transmitter clockwork so that for each transmission frequency the associated abscissa line is below the Pen is located. The result is then continuous on the recording strip the diagonal voltage associated with each transmission frequency as a measure of the phase angle.

Die Steuerung des Widerstandes W kann je nach der getroffenen Schaltungsanordnung in beliebiger Weise, beispielsweise elektromechanisch, erfolgen. Besonders zweckmäßig ist es aber, als Widerstand II den inneren Widerstand einer Elektronenröhre zu verwenden. In diesem Falle erfolgt die Steuerung in der in Abb. 2 dargestellten Weise. Die Spannung an Z wird in der Röhre V verstärkt und im Gleichrichter Gl gleichgerichtet. Die an dem Widerstand r2 entstehende Gleichspannung #u@ wird dem Gitter der Röhre W zusätzlich zugeführt und bewirkt eine Veränderung des inneren Widerstandes. Die Gitterspannung Ugo wird zweckmäßig so gewählt, daß W gleich dem kleinsten vorkommenden Wert von Z wird. Wird Z größer, so steig zunächst auch die Spannung Uflß und damit auch bei richtiger Polung des Gleichrichters die negative Vorspannung um #ug an. Der innere Widerstand von W steigt also entsprechend der Kurve nach Abb. 3 mit Z an. Die Elemente der Regelschaltung müssen so gewählt werden, daß die Wechselspannung an Z eine solche Gleichspannung erzeugt, die den Innenwiderstand W derart reguliert, daß er in jedem Falle innerhalb des Regelbereiches gleich Z ist. Diese Einrichtung muß daher geeicht werden. The control of the resistor W can depending on the circuit arrangement made in any way, for example electromechanically. Particularly useful it is, however, to use the internal resistance of an electron tube as resistance II. In this case, the control takes place in the manner shown in Fig. 2. the The voltage at Z is amplified in the tube V and rectified in the rectifier Gl. The DC voltage # u @ created at the resistor r2 becomes the grid of the tube W is also supplied and causes a change in the internal resistance. the The grid voltage Ugo is expediently chosen so that W is equal to the smallest occurring Value of Z becomes. If Z increases, the voltage Uflß and thus also increase initially Even with correct polarity of the rectifier, the negative bias voltage by #ug. The internal resistance of W increases with Z according to the curve in Fig. 3 at. The elements of the control circuit must be chosen so that the alternating voltage Generates such a DC voltage at Z that regulates the internal resistance W in such a way that that it is equal to Z in every case within the control range. This facility must therefore be calibrated.

In der Abb. 4 ist eine Schaltungsanordnung gezeigt, bei der die Eichung vermieden wird, Das Rohr kann zweckmäßig über einen Übertrager U@ in den Brückenzweig gelegt werden zur Vermeidung einer Gleichstrombelastung der Brücke. Die Spannungen an W und Z werden in den Gleichrichtern Gl1 und Gl2 gleichgericlltet. Je nach der verlangten Genauigkeit können den Gleichrichtern Verstärkerstufen vorgeschaltet werden. An den Widerständen Al und R2 entstehen die den Wechselspalmungen entsprechenden Gleichspannungen. Die Differenz #ug dieser Gleichspannungen, die positiv oder negativ sein kann, wird nun dem Gitter der Röhre W zusätzlich zugeführt und steuert deren Innen widerstand. Die Gitterspannung Ug, wird auf einen beliebigen Wert der Kennlinie W = f (Ug), vorzugsweise aber in der Mitte des Regelbereiches, eingestellt. Ist z. B. für den Wert Ugo Z = W, so ist #ug gleich Null. Wird jetzt Z größer, so steigt die Spannung an r2, und zwar so, daß das Gitter gegenüber der Kathode ein höheres negatives Potential erhält. Der Widerstand W steigt so lange, bis Ft' annähernd gleich Z ist. Genau gleich Z kann er aber nie werden, da dann die Differenzspannung #@ ag gleich Null und IV seinen ursprünglichen Wert annehmen würden. Die Annäherung an Z hängt von der Verstärkung ab, die vor die Gleichrichter geschaltet ist. In Fig. 4 a circuit arrangement is shown in which the calibration is avoided, the pipe can expediently via a transformer U @ in the bridge branch to avoid direct current loading of the bridge. The tension at W and Z are rectified in the rectifiers Gl1 and Gl2. Depending on the The rectifiers can be preceded by amplifier stages for the required accuracy will. At the resistors A1 and R2, those corresponding to the alternating lines arise DC voltages. The difference #ug of these DC voltages that are positive or negative can be, is now fed to the grid of the tube W in addition and controls their Inside resistance. The grid voltage Ug is set to any value on the characteristic W = f (Ug), but preferably in the middle of the control range. is z. B. for the value Ugo Z = W, #ug is equal to zero. If Z now increases, it increases the voltage at r2, in such a way that the grid is higher than the cathode receives negative potential. The resistance W increases until it is close to Ft ' is equal to Z But it can never be exactly the same as Z, because then the differential voltage # @ ag would be zero and IV would take on its original value. The approach at Z depends on the gain that is connected upstream of the rectifier.

Die Differenz zwischen W und Z dient zur Aufrechterhaltung einer solchen Differenz spannung #ug, daß #ug wiederum die Differenz der Spannungen an W und Z aufrechterhält. Die Verstärkung muß so gewählt werden, daß eine vorher geforderte maximale Abweichung zwischen W und Z, beispielsweise 1%, die maßgebend für die Genauigkeit der Winkelmessung ist, nicht überschritten wird Wird Z kleiner als IV, so sinkt die Spannung an R2 A ag steigt wie im ersten Falle an, aber mit entgegengesetzten Vorzeichen, so daß das Gitter gegenüber der Kathode ein geringes negatives Potential erhält. Der VViderstand ll wird kleiner. Der Regelvorgang ist analog, dem des ersten Beispiels.The difference between W and Z is used to maintain this Difference voltage #ug, that #ug in turn is the difference between the voltages at W and Z maintains. The gain must be chosen so that a previously required maximum deviation between W and Z, for example 1%, which is decisive for the accuracy the angle measurement is not exceeded. If Z is less than IV, then it decreases the voltage at R2 A ag increases as in the first case, but with the opposite Sign so that the grid has a low negative potential with respect to the cathode receives. The V resistance ll becomes smaller. The control process is analogous to that of the first Example.

Eine Eichung vorstehender Anordnung ist nicht erforderlich. Es muß lediglich verlangt werden, daß die Vorverstärker und Gleichrichter bis auf die geforderte Meßgenauigkeit gleich sind; deml unter der Voraussetzung, daß die Regelanordnung, wie gefordert, die Beträge der Spannungen an W und Z gleich macht, können sich diese Spannungen nur in den Grenzen zwischen den Spannungen U.lc bzw. UBC und dem l/2 fachen Betrag dieser Spannungen bewegen, wenn die Phas!e zwischen Null und # 90° schwankt. A calibration of the above arrangement is not necessary. It must all that is required is that the preamplifier and rectifier are up to the required level Measurement accuracy are the same; deml on the condition that the rule arrangement, as required, makes the amounts of the voltages at W and Z equal, these can be Voltages only in the limits between the voltages U.lc respectively. UBC and 1/2 times the amount of these voltages move if the phase! E between Zero and # 90 ° fluctuates.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E: 1. Arrangement for automatic registration the phase angle of apparent resistances as a function of the frequency from a bridge with two equal resistances, the resistance to be measured and a variable resistor, and a display device located in the diagonal of the bridge for the phase angle, characterized in that the variable resistance (W) from the voltage drop. the unknown impedance (Z) or the voltage drops at the impedance (Z) and the variable resistor (W) via a rectifier arrangement is controlled in such a way that the magnitudes of the voltages across both resistors (W and Z) are practically the same at all frequencies.

2. Arrangement according to claim I, characterized in that the alternating voltage rectified at the impedance (Z) and the corresponding DC voltage to Controlling the variable resistance (W) is used.

3. Arrangement according to claim I, characterized in that the change voltage at the resistors (W and Z) rectified and the difference between the two DC voltages to control the resistance (W) is used.

4. Arrangement according to claim I, characterized in that the variable resistance (W) the internal resistance of a discharge vessel controlled on the grid is used.