DE822861C

DE822861C - Device for measuring alternating current resistance values taking into account their loss resistances

Info

Publication number: DE822861C
Application number: DEP26581A
Authority: DE
Inventors: Dr Kurt Moerder
Original assignee: RUHSTRAT GEB
Current assignee: RUHSTRAT GEB
Priority date: 1948-12-24
Filing date: 1948-12-24
Publication date: 1951-11-29

Description

Vorrichtung zum Messen von Wechselstrom-Widerstandsgrößen unter Berücksichtigung ihrer Verlustwiderstände Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen von Wechselstrom - Widerstandsgrößen, also Kapazitäten und Induktivitäten, unter Berücksichtigung der ihnen meist anhaftenden Verlustwiderstände.Device for measuring alternating current resistance values under consideration their loss resistances The invention relates to a device for measuring alternating current - Resistance quantities, i.e. capacitances and inductances, taking into account of the loss resistances that are usually attached to them.

Der Einfluß dieser Verlustwiderstände ist in einet direkten Messung schwer zu erfassen, da sie gegenüber dem reinen Kapazitäts- bzw. Induktivitätswert um go0 phasenverschoben sind. Ihre Vernachlässigung führt aber in vielen Fällen zu bedenklichen Meßfehlern. Die richtige Erfassung dieser zusätzlichen Widerstände spielt für den richtigen Einsatz von Kondensatoren und Induktionsspulen z: B. in Rundfunkgeräten eine große Rolle. Es besteht daher ein dringender Bedarf nach einer Vorrichtung, die mit einem einzigen Meßinstrument eine exakte Messung unter Berücksichtigung dieser Größen gestattet. The influence of these loss resistances is in a direct measurement difficult to determine because they are compared to the pure capacitance or inductance value are out of phase by go0. However, neglecting them leads in many cases to serious measurement errors. The correct detection of these additional resistances plays for the correct use of capacitors and induction coils e.g. in Radios play a major role. There is therefore an urgent need for one Device that takes an exact measurement into account with a single measuring instrument these sizes permitted.

Unter den bekannten Methoden zur Messung von Wechselstromwiderständen ist die mit dem Ohmmeter die bequemste. Diese ist in dem Schaltschema der Abb. 1 veranschaulicht: Der zu messende Wechselstromwiderstand x, also ein verlustbehafteter Kondensator bzw. eine Induktionsspule wird mit einem Spannungsmesser M in Reihe an eine Spannungsquelle bekannter Spannung U gelegt. Among the well-known methods of measuring AC resistance the one with the ohmmeter is the most convenient. This is shown in the circuit diagram in Fig. 1 illustrates: The alternating current resistance x to be measured, i.e. a lossy one A capacitor or an induction coil is connected to a voltmeter M in series applied to a voltage source of known voltage U.

Parallel zu dem Wechselstromwiderstand x ist eine Kurzschlußtaste T geschaltet, mittels derer der Wechselstromwiderstand wahlweise ein- und abgeschaltet werden kann. Über ein Potentiometer P wird von der Spannungsquelle jeweils die gewünschte Meßspannung abgegriffen, derart, daß das WIeßinstrument M einen Zeigerausschlag bis zum Skalenende macht, wenn die Kurzschlußtaste T geschlossen und damit der Wechselstromwiderstand unwirksam ist. Bei Öffnen der Taste T geht der Instrumentenzeiger von einem Widerstand = 0 entsprechenden Vollausschlag auf einen geringeren Wert zurück. Dieser ist ein Maß für die Größe des Wechselstromwiderstandswertes Er wird in Öhm- oder bei konstant gehaltener Frequenz in der Eich- und Meßschaltung für Kapazitäten in Mikrofarad und Induktivitäten in Henry direkt abgelesen.A short-circuit button is parallel to the alternating current resistance x T switched, by means of which the alternating current resistance is optionally switched on and off can be. A potentiometer P is used to set the required voltage source from the voltage source Measurement voltage tapped in such a way that the WIeßinstrument M one The pointer deflects to the end of the scale when the short-circuit button T is closed and thus the AC resistance is ineffective. When you open the T button goes the instrument pointer from a resistance = 0 corresponding full deflection return a lower value. This is a measure of the size of the AC resistance value It is in ohm or constant frequency in the calibration and measuring circuit for capacities in microfarads and inductances in henry read directly.

Diese Methode ist mit zwei störenden Nachteilen behaftet: Der eine besteht darin, daß der Zeigerausschlag tatsächlich nicht den Wechselstromwiderstandswert selbst, sondern eine verwickelte Funktion desselben von der Phase anzeigt, sofern, was pralitisch stets der Fall ist, der zu messende Widerstand mit einem zusätzlichen Verlustwiderstand bellaftet ist. L)er damit auftretende Meßfehler mußte in Kauf genommen werden, ohne daß man sich häufig darüber klar war, wie erheblich er sein kann. This method has two annoying disadvantages: One is that the pointer deflection is actually not the AC resistance value itself, but indicates an intricate function of the phase, insofar as, which is always the case pralitically, the resistance to be measured with an additional one Loss resistance is bellaftet. L) he had to accept the measurement errors that occurred be taken without often realizing how significant it will be can.

Der zweite Nachteil ist durch den Innenwiderstand des Meßinstrumentes selbst bedingt. Widerstaiidswerte, die selbst nur wenig von diesem Innenwiderstand des Instrumentes abweichen und vornehmlich solche, die ihm gegenüber sehr groß sind, können so nur mit geringer Genauigkeit gemessen werden. Am Anfang und am Ende der Skala liegen die Skalenstriche sehr eng gedrängt. The second disadvantage is due to the internal resistance of the measuring instrument self-determined. Resistance values which themselves have little of this internal resistance of the instrument and mainly those that are very large compared to it, can only be measured with low accuracy. At the beginning and at the end of the On the scale, the scale lines are very tightly packed.

Eine genaue Ablesung ist dort nicht möglich. seide Nachteile behebt die Vorrichtung nach der Erfindung. Sie gestattet in bequemer Weise die exakte Berücksichtigung der Verlustwiderstände und eine genaue Ablesung auch solcher Werte, die nach der bisher gebräuchlichen Methode in einen itereich gedrängter Skalenstriche fallen. Wesentlich ist, daß es bei der neuen Vorrichtung ebenfalls nur eines einzigen Meßinstrumentes bedarf, man also nicht auf eine Mehrzahl von Instrumenten oder eine komplizierte Meßschaltung angewiesen ist. Es können insbesondere die gebräuchlichen N iel fachmeßinstrumente verwandt werden, die zugleich die Messung von Strom, Spannung und \N'iderstand gestatten.An exact reading is not possible there. solves both disadvantages the device according to the invention. It allows exact consideration in a convenient manner of the loss resistances and an exact reading also of such values, which after the The previously used method fall into a range of compact scale lines. It is essential that the new device also only has a single measuring instrument so you don't have to rely on a multitude of instruments or a complicated one Measuring circuit is instructed. In particular, the customary narrow measuring instruments can be used which allow the measurement of current, voltage and \ N'resistance at the same time.

Die Vorrichtung nach der Erfindung besteht aus der Kombination eines an sich bekannten, als Ohmmeter geschalteten, für Gleich- und Wechselstrom verwendbaren Meßinstrumentes mit einem Diagramm, das zu jedem Zeigerausschlag den wahren Wechselstromwiderstand unter Berücksichtigung von Verlustwiderständen abzulesen gestattet; das Diagramm setzt sich zusammen aus drei Kurven-oder Geradenscharen, wovon die eine Schar die liistrumentenskala überträgt und vom Ablesewert bei Wechselstrom zum zugehörigen Schnittpunkt zweier Kurven der beiden anderen Scharen einleitet, welche ihrerseits Ortskurven des Verlustwiderstandes bzw der Kapazitäts- oder Induktionswerte sind. The device according to the invention consists of the combination of one known per se, connected as an ohmmeter, usable for direct and alternating current Measuring instrument with a diagram showing the true alternating current resistance for each pointer deflection allowed to be read taking into account loss resistances; the diagram is made up of three sets of curves or straight lines, one set of which is the liistrumentenskale transmits and from the reading for alternating current to the associated Intersection of two curves of the other two families, which in turn Are locus curves of the loss resistance or the capacitance or induction values.

Nach Bekanntsein des Wechselstromskalenwertes durch die AI)Iesung und des Verlust'viderstandes, z. B. durch eine vorherige ohmmetrische Gleichstrommessung an der verlustbehafteten Kalazität oder Induktivität, kann die dritte gesuchte Größe, nämlich die Induktivität L oder Kapazität, an genauestem Schnittpunkt abgelesen werden. After the AC current scale value is known through the AI) reading and the loss resistance, e.g. B. by a previous ohmmetric direct current measurement on the lossy capacitance or inductance, the third quantity you are looking for, namely the inductance L or capacitance, read off at the most precise point of intersection will.

Die Gleichstrommessung der Ohmschen Widerstände ist bei jeder Ohmmetermethode unerläßlich. The DC current measurement of the ohmic resistances is with any ohmmeter method indispensable.

Da bekanntlich die Wechselstromxviderstände x von verlustbehafteten Kapazitäteii C bzw. Induktivitäten L quadratische jummenausdrücke der Blindwiderstände mit den Ohmsclieii Widerständen unter der Quadratwurzel darstellen, ist es nur mit umständlicher Rechnung möglich, diese aus den einzeln gemessenen Wirk- und Blilldwiderstandswerten zu ermitteln. Die unmittelbare Ablesung der wahren Werte für C und L ist daher sehr erwünscht Abb. 2 zeigt eine Xusführungsform des Diagramms für die Meßvorriclatullg Es ist außen begrenzt durch einen um den Mittelpullkt einer die Skalenwerte des Instrumentes tragelldell Strecke geschlagenen Kreis. L)iese Kreislinie, die durch die Skalenwerte 0 und Oo der Widerstandsskala hindurchgeht, enthält auf ihrer oberen Hälfte die lnduktivitätswerte L für unendlich kleine Verlustwiderstände und auf ihrer unteren hälfte die Kapazitätswerte C für unendlich hohe Verlustwiderstände. Beides sind die Grenzfälle, bei denen ein Verlustwiderstand nicht wirksam ist. L)ie Verlustwiderstände bei Induktivitäten verhalten sich wie in Reihe liegende Widerstände, während sie bei Kapazitäten wie parallel liegende vorzustellen sind.As is well known, the AC resistors x of lossy Capacitance C or inductance L are the square jummen expressions of the reactances with the Ohmsclieii represent resistances under the square root, it's just with laborious calculation possible, this from the individually measured effective and reactive resistance values to investigate. The immediate reading of the true values for C and L is therefore very great Desired Fig. 2 shows an embodiment of the diagram for the measuring devices It is limited on the outside by one of the scale values around the center point of the Instrument's tragelldell route struck circle. L) this circular line that goes through the scale values 0 and Oo passing through the resistance scale contains on its upper one Half the inductance values L for infinitely small loss resistances and up its lower half is the capacitance value C for infinitely high loss resistances. Both are the borderline cases in which a loss resistance is not effective. L) ie Loss resistances in inductivities behave like resistors lying in series, while in the case of capacities they are to be imagined as parallel ones.

Innerhalb der beiden äußeren i Halbkreise liegt je eine Schar weiterer Halbkreise mit von O bis zum Halbmesser des äußeren Kreises zunehmenden Halbmessern um die verschiedenen Skalenwerte als Mittelpunkte und dem jeder Schar gemeinsamen Punkt oo bzw. o der Widerstandsskala. Sie bilden die Ortskurven für die L- und Werte bei endlichen Verlustwiderständen. L)iese Halbkreise werden orthogonal geschnitten durch die gestrichelt gezeichneten, gemeinsam durch den Anfangs- bzw.Within each of the two outer semicircles there is a group of others Semicircles with radii increasing from O to the radius of the outer circle around the various scale values as midpoints and those common to each family Point oo or o on the resistance scale. They form the locus curves for the L and values at finite loss resistances. These semicircles are cut orthogonally by the dashed lines, together with the starting or

Endpunkt der Skala gehenden Kreisbogen. Sie enthalten die L- bzw. C-Werte in Abhängigkeit von den Zeigerausschlägen des Instrumentes bei der Wechselstrommessung. Die dritte Kurvenschar ist gebildet durch Kreisbogen um den Punkt oe der Widerstandsskala des Instrumentes Auf ihnen liegen die vom Instrument gemessenen, jeweils einem Zeigerausschlag entsprechenden koml)lexen Widerstandswerte, sie stellen also gewissermaßen nur verlängerte Skalenstriche dar.End point of the scale going circular arc. They contain the L resp. C values as a function of the pointer deflections of the instrument when measuring alternating current. The third set of curves is formed by arcs around point oe on the resistance scale of the instrument The one pointer deflections measured by the instrument are on them corresponding complex resistance values, so to a certain extent they only represent extended Tick marks.

Die Messung geht folgendermaßen vor sich: Der zu bestimmende Widerstand wird z. B. durch eine verlustbehaftete Induktivität Lx gebildet. Das Meßinstrument M wird mit einer Gleichstromquelle U in Serie geschaltet und in der oben angegebenen Weise der Zeigerausschlag für den Gleichstromwiderstand R ermittelt. Es ergebe sich eine Ablesung von 100 Ohm. Hierauf wird die Gleichstromquelle gegen eine Wechselstromquelle U ausgewechselt und in gleicher Weise wie zuvor mit Gleichstrom ein Ausschlag bei A zu I60 Skalenteilen abgelesen. Nun folgt man dem durch diesen Skalen)unkt gehenden Kreisbogen bis zum Schnittpunkt mit dem Halbkreis für Ioo Ohm. Durch diesen hindurch geht die L-Kurve für I Henry. The measurement proceeds as follows: The resistance to be determined is z. B. formed by a lossy inductance Lx. The measuring instrument M is connected in series with a direct current source U and is indicated above Way, the pointer deflection for the direct current resistance R is determined. It surrenders a reading of 100 ohms. The direct current source is then switched to an alternating current source U replaced and in the same way as before with direct current a deflection at A read off at 160 scale divisions. Now you follow it through this Scales) unct going circular arc to the point of intersection with the semicircle for Ioo ohms. Through this through it goes the L-curve for I Henry.

Dies ist der wahre Wert für Lx. Wäre der Verlustwiderstand vernachlässigt, also gleich 0 angeiiommen wordeii, so hätte sich, wie aus dem Schnitt-Punkt des Kreisbogens durch den Skalenpunkt I60 mit dem äußeren ilalbkreis, für verschwindenden Verlustwiderstand, ersichtlich, der Wert I,7 Henry ergeleii. I)ie I,isher übliche Meßmethode hätte mithin einen um 70U/u (!) zu großen Wert finden lassen.This is the real value for Lx. If the loss resistance were neglected, so 0 had been assumed, then, as from the point of intersection of the Arc through the scale point 160 with the outer half circle, for vanishing Loss resistance, it can be seen, the value I, 7 Henry dergeleii. I) ie I, isher usual The measuring method would have resulted in a value that was too high by 70U / u (!).

Für Kapazitätswerte ist der Ablesevorgang im unteren Halbdiagramm der gleiche. Zwei Beispiele sind durch gestrichelt eingezeichnete Leitkurven durch die Skalenpunkte A1 und A2 veranschaulicht. For capacitance values, the reading process is in the lower half diagram the same. Two examples are indicated by guide curves drawn in dashed lines illustrates the scale points A1 and A2.

Nach einer Fortbildung des Erfindungsgegenstandes wird das Diagramm in Form eines der Grundfläche des Instrumentes angepaßten Täfelchens unter dem Gehäuse herausschiebbar angeordnet. Es steht so jederzeit zur Verfügung, und zwar in einer Form, die mit einem blick den Zeigerausschlag des In-Instrumentes und den entsprechenden Punkt auf der Skala des Diagramms erkennen läßt.After a further development of the subject matter of the invention, the diagram in the form of a tablet adapted to the base of the instrument under the housing arranged to be pushed out. It is available at all times, in one Form that at a glance shows the pointer deflection of the in-instrument and the corresponding Point on the scale of the diagram.

Es kann zweckmäßig sein, das Diagramm in zwei lltilften, jede mit der Instrumentenskala als (;rundlillie, für die Kapazitäts- und die Induktivitätswerte aufzuteilen. Die Anpassung an das Geläuse ergibt in diesem Falle einen doppelt großen AIaßsta1), der die Ablesung auf den Kurvenzügen sehr erleichtert. It may be useful to split the diagram in two, each with the instrument scale as (; rundlillie, for the capacitance and inductance values to split up. The adaptation to the gelice results in a double size in this case AIasssta1), which makes reading on the curves very easy.

An Stelle einer ebenen Darstellung des Diagramms auf einer Tafel kann nach einer weiteren Ausführungsforin des Erfindungsgegenstandes das Diagramm in Zylinderkoordinaten auf eine Walze aufgetragen sein. Sind die Skalenwerte auf einer festen Nießleiste am Walzengehäuse aufgetragen, kann man vom Zeigerausschlagswert auf der Meßleiste aus beim Drehen der Walze bequem den in Frage kommenden Schnittpunkt der Kurvenzüge uiid damit den wahren Wert für L oder C finden. Instead of a flat representation of the diagram on a blackboard can, according to a further embodiment of the subject matter of the invention, the diagram be applied in cylindrical coordinates on a roller. Are the scale values on applied to a fixed usable bar on the roller housing, can be seen from the pointer deflection value conveniently select the intersection point in question on the measuring strip when turning the roller of the curves can be used to find the true value for L or C.

Abb. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines solchen Walzendiagramms: In dem auf eine Ebene al>gewickelten Walzendiagramm sind die den verscliiedenen Ohmwerten im obigen Ausführungsl)eispiel zugeordneten Halbkreise zu Geraden parallel zur Walzenachse entartet. Die Ablesekreisliögen für die vom Zeiger angezeigten komplexeii Widerstandsgrößen werden zu achsensenkrechten Geraden. Ihre Eintragung wird auf einer <lrehl'ar angeordlleten Walze unnötig. Die Kurven für L und C nehmen eine entsprechend veränderte Form an. Beim Drehen der Walze findet man auf den Schnittpunkten dieser Kurven mit den Skalenstrichen der festen Meßleiste auf der zugehörigen Widerstandsgeraden wiederum die wahren Werte für L und C unmittelbar. Fig. 3 shows an embodiment of such a roller diagram: In the roller diagram, which is wound on a plane, are the different ones Ohmic values in the above exemplary embodiment assigned semicircles parallel to straight lines degenerates to the roller axis. The reading circles for the complexes indicated by the pointer Resistance values become straight lines perpendicular to the axis. Your entry will be on a rotating roller is unnecessary. The curves for L and C take one accordingly modified form. When turning the roller one finds on the intersection points these curves with the graduation marks on the fixed measuring strip on the associated resistance line again the true values for L and C immediately.

Das Diagramm zeigt in beiden Formen natürlich nur Werte eines Meßbereiches vom Instrument und einer bestimmten Frequenz der Wechselspannung an. Die beim Übergang zu anderen Meßbereichen und Frequenzen erforderlichen Umrechnungen mit Faktoren sind aber dem Meßtechniker geläufig. Sie stellen daher keine Komplikation dar. In both forms, the diagram naturally only shows values of one measuring range from the instrument and a certain frequency of the alternating voltage. The one at the transition for other measuring ranges and frequencies necessary conversions with factors but are familiar to the measurement technician. They are therefore not a complication.

PATENTANSPRVCHE I. Vorrichtung zum Messen von Wechselstrom-Widerstandsgrößen mit Berücksichtigung der Verlustwiderstände, gekennzeichnet durch die Kombination eines für Gleich- und Wechselstrom verwendbaren Meßinstrumentes in einer der bekannten Ohmmeterschaltungen mit einem aus drei Kurven- oder Geradenscharen bestehenden Diagramm, wovon die eine Schar die Instrumentenskala überträgt und vom Ablesewert bei Wechselstrom zum zugehörigen Schnittpunkt zweier Kurven der beiden anderen Scharen hinleitet, welche ihrerseits Ortskurven des Verlustwiderstandes bzw. der Kapazitäts-oder Induktionswerte sind, in der Weise, daß nach Bekanntsein des Wechselstromskalenwertes durch die Ablesung und des Verlustwiderstandes, z. B. durch eine vorherige ohmmetrische Gleichstrommessung an der verlustbehafteten Kapazität oder Induktivität, die dritte gesuchte Größe, nämlich die Induktivität (L) oder Kapazität (C), an genauestem Schnittpunkt abgelesen werden kann. CLAIMS I. Apparatus for measuring alternating current resistance values with consideration of the loss resistances, characterized by the combination a measuring instrument which can be used for direct and alternating current in one of the known ones Ohmmeter circuits with a diagram consisting of three sets of curves or straight lines, of which one flock transmits the instrument scale and of the reading in the case of alternating current leads to the corresponding intersection of two curves of the two other families, which in turn are locus curves of the loss resistance or the capacitance or induction values are, in such a way that after the ac current scale value is known by the Reading and loss resistance, e.g. B. by a previous ohmmetric direct current measurement on the lossy capacitance or inductance, the third size sought, namely the inductance (L) or capacitance (C), read at the most precise point of intersection can be.

2. Vorrichtung nach Anspruchs, dadurch gekennzeichnet, daß das Diagramm in Form eines der Grundfläche des Instrumentes angepaßten Täfelchens unter dem Instrumentengehäuse verschiebbar angebracht ist. 2. Apparatus according to claim, characterized in that the diagram in the form of a tablet adapted to the base of the instrument under the instrument housing is slidably attached.

Claims

3. Apparatus according to claim I and 2, characterized in that the diagram in half, each with the instrument scale as the baseline, for the capacitance and inductance values are divided.

4. Apparatus according to claim, characterized in that the diagram is applied in cylindrical coordinates to a roller and that this is opposite to a the fixed measuring strip bearing the scale values is rotatably arranged.