DE873112C

DE873112C - Inductivity measuring device

Info

Publication number: DE873112C
Application number: DEG6536A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Gareis; Helmut Dipl-Ing Kraetzer
Original assignee: Graetz GmbH and Co OHG
Current assignee: Graetz GmbH and Co OHG
Priority date: 1951-07-14
Filing date: 1951-07-14
Publication date: 1953-04-09

Description

Indiiktivitäts-Meßgerät Bei gleichstromdurchflossenen Eisenkerndrosseln, Transformatoren usw. hängt beleanntlich der Wert der Induktivität bzw. des Scheinwiderstandes stark von der Größe des durchfließenden Gleichstromes ah. Es sind nun verschiedene Methoden bekannt, mit denen man diesen Wert in Abhängigkeit von dem jeweiligen Gleichstrom messen kann. Den meisten dieser hiernach gebauten Geräten haftet jedoch der Nachteil eines umfangreichen Aufbaues, hedingt durch die dabei notwendigen großen Kapazitäten und Induktivitäten, und einer umständlichen Bedienung, die insbesondere durch die Verwendung von Schiebewiderständen begründet ist, an. Außerdem ist nachteilig, daß die Messung selbst hierbei unter Bedingungen vorgenommen wird, die meist von dem eigentlichen Betriebszustand abweichen.Inductivity measuring device With iron core chokes through which direct current flows, Transformers etc. depends on the value of the inductance or the impedance strongly on the magnitude of the direct current flowing through it ah. They are different now Methods known with which one can get this value as a function of the respective direct current can measure. Most of these devices built according to this, however, have the disadvantage an extensive structure, hedged by the necessary large capacities and inductors, and a cumbersome operation, which is particularly caused by the Use of slide resistors is justified. It is also disadvantageous that the measurement itself is carried out under conditions that are mostly of the actual operating status differ.

Die Schaltung nach der Erfindung gestattet nun mit einfachen Mitteln die Messung der Induktivität bzw. des Scheinwiderstandes von Spulen usw. in Abhängigkeit von der Gleichstrombelastung in einem betriebsähnlichen Meßvorgang. Hierzu wird erfindungsgemäß der Prüfling als Außenwiderstand in den Anodenkreis einer Pentode gelegt und der daran entstehende Wechselspannungsabfall gemessen, wobei dem Steuergitter eine bestimmte konstante Wechselspannung zugeführt wird. wällrend durch Veränderung der Schirmgitterspannung der durch den Prüfling fließende Strom verschieden einstellbar ist. Die gemessene Spannung gibt nun ein Maß für den Scheinwiderstand bzw. bei bekannter Frequenz der Eingangsspannung für die Induktivität des Meßobjektes. An Hand der Abb. I soll nun die Wirkungsweise des Erfindungsgegen- stands naher erklärt werden. Die Röhre Rö I stellt eine Pentode entsprechender Leistung dar. The circuit according to the invention now allows with simple means the measurement of the inductance or the impedance of coils etc. depending on of the direct current load in a similar measuring process. To do this, according to the invention the test object as external resistance in the anode circuit of a pentode placed and the resulting AC voltage drop measured, with the control grid a certain constant alternating voltage is supplied. rolling through change the screen grid voltage, the current flowing through the test object can be set in different ways is. The measured voltage now gives a measure for the impedance or if it is known Frequency of the input voltage for the inductance of the device under test. Based on Fig. I should now show the mode of operation of the object of the invention was closer be explained. The tube Rö I represents a pentode of the corresponding power.

Dem Steuergitter wird eine konstante Wechselspannung von einem Generator G2 -zugeführt; als Generatorspannung kann der Einfachheit halber ein Teil der Heizspannung benutzt werden. Tm Anodenkreis der Röhre liegt der Prüfling M 3 und in Reihe damit ein Strommesser J4. Dem Schirmgitter wird über ein Potentiometer P 5 eine in weiten Grenzen regelbare Spannung zugeführt. Im Kathodenkreis der Röhre liegt in Reihe mit der üblichen RC-Kombination noch ein regelbarer Widerstand R6. Über den Kondensator C7 ist ein Spannungsmesser VS angeschlossen. Die Wirkungsweise der Schaltung geht nun von der Tatsache aus, daß bei einer Pentode beim Regeln der Schirmgitterspannung praktisch nur eine Parallelverschiebung der Ia-Ug-KennTinien auftritt, d. h. daß die Steilheit im geradlinigen Teil annähernd konstant bleibt. Bei geeigneter Bemessung der Steuerwechselspammung wird daher trotz des veränderlichen mittleren Anodenstromes die an einem konstanten Außenwiderstand gemessene Verstärkung in erster Annäherung konstant sein, d. h. die Spannung, die mit dem Ausgangsvoltmeter V 8 gemessen wird, ist innerhalb bestimmter Grenzen lediglich von der Größe des Anodenwiderstandes abhängig. Der Spannungsmesser V8 kann daher direkt in Ohm geeicht werden und bei bekannter Frequenz auch in Henry, wenn man voraussetzt, daß der induktive Widerstand des Meßobjektes groß ist gegenüber seinem Ohmschen Widerstand.The control grid receives a constant alternating voltage from a generator G2 -supplied; For the sake of simplicity, a part of the heating voltage can be used as the generator voltage to be used. In the anode circle of the tube is the test item M 3 and in series with it an ammeter J4. The screen grid is a potentiometer P 5 in a wide Limits adjustable voltage supplied. In the cathode circle of the tube lies in series with the usual RC combination an adjustable resistor R6. About the capacitor A voltmeter VS is connected to C7. The mode of operation of the circuit goes now from the fact that with a pentode when regulating the screen grid voltage practically only a parallel shift of the Ia-Ug characteristics occurs, i.e. H. that the steepness in the straight part remains approximately constant. With suitable dimensioning the control change spamming is therefore despite the variable mean anode current the gain measured at a constant external resistance as a first approximation be constant, d. H. the voltage measured with the output voltmeter V 8, is only dependent on the size of the anode resistance within certain limits addicted. The voltmeter V8 can therefore be calibrated directly in ohms and with known frequency also in Henry, if one assumes that the inductive resistance of the test object is large compared to its ohmic resistance.

Hiermit ist aber der gewünschte Verwendungszweck erreicht: Legt man einen Ohmschen Widerstand Rx an die Meßbuchsen des Gerätes, so wird an dem in Ohm geeichten Spannungsmesser V8 immer ein und derselbe Wert angezeigt, gleichgültig welchen mittleren Strom man mit der Röhre einstellt und damit durch den Widerstand Rx fließen läßt; dasselbe tritt ein, wenn man eine eisenlose Spule in den Meßkreis legt. Schaltet man dagegen eine Drossel mit Eisenkern in den Meßkreis, so kann man jetzt den jeweiligen Scheinwiderstandswert in Abhängigkeit von dem durchfließenden Gleichstrom sofort ablesen.With this, however, the desired purpose is achieved: You put an ohmic resistance Rx to the measuring sockets of the device, then in Ohm calibrated voltmeter V8 always shows one and the same value, no matter which mean current is set with the tube and thus through the resistance Rx lets flow; the same thing occurs when an ironless coil is placed in the measuring circuit lays. On the other hand, if you connect a choke with an iron core to the measuring circuit, you can now the respective impedance value depending on the flowing through Read off direct current immediately.

Die zunächst getroffene Voraussetzung, daß- die Steilheit der Röhre beim Regeln der Schirmgitterspannung konstant bleibt, ist jedoch nur in erster Annäherung erfüllt. Bei einer bestimmten Pentode beispielsweise, mit der Versuchsmessungen nach dem-hier aufgeführten Prinzip durchgeführt wurden, ergibt sich beim Regeln des mittleren Anodenstromes von so bis I50 mA ein Unterschied in der Steilheit von etwa 25 O/o. Mit einem derartig hohen Eigenfehler wäre aber ein solches Gerät nur als Vergleichsmeßgerät, z. B. für Prüffeldzwecke, brauchbar. Um aber auch absolute Messungen damit durchführen zu ls:ömlen, muß durch entsprechende weitere Schaltungsmaßnahmen dafür gesorgt werden, daß die Steilheit der Röhre in weit höherem MaBe von der Regelung der Schirmgitterspannung unabhängig bleibt. Die einfachste Möglichkeit hierfürbietet ein regelbarer Widerstand R6, der als regelbarer Gegen;opplungswiderstand im Kathodenkreis der Röhre liegt. Bei geeigneter Kopplung mit dem Schirmgitterpotentiometer läßt sich hiermit schon eine völlige Unabhängigkeit der Steilheit erreichen. Nachteilig bleibt hierbei die notwendige mechanische Kopplung und die damit verbundene Schwierigkeit der Erzielung eines einwandfreien Gleiohlaufes mit dem Schirmgitterpotentiometer. The first assumption made that the steepness of the tube remains constant when regulating the screen grid voltage, but is only a first approximation Fulfills. With a certain pentode, for example, with the test measurements were carried out according to the principle listed here, results from the regulation of the mean anode current from so to 150 mA a difference in the slope of about 25%. Such a device would only have such a high intrinsic error as a comparator, e.g. B. for test field purposes, useful. But also absolute Carry out measurements with it to ls: oil, must be carried out by appropriate additional circuit measures it must be ensured that the steepness of the tube depends to a far greater extent on the regulation the screen grid voltage remains independent. The easiest way to do this is a controllable resistor R6, which acts as a controllable counter; opplungsverbindungen in the cathode circuit the tube lies. With a suitable coupling with the screen grid potentiometer You can thereby achieve complete independence of the slope. Disadvantageous what remains here is the necessary mechanical coupling and the associated difficulty the achievement of a perfect sliding run with the screen grid potentiometer.

Bei der Schaltung nach Abb. 2 ist die Konstanz der Verstärkung auf rein elektrischem Wege erreicht. Hierbei wurde eine Reihe von Maßnahmen durchgeführt, und zwar handelt es sich um eine Gegenkopplung in der Kathode durch den Widerstand R 1 und eine veränderbare Gegenkopplung im Schirmgitter durch das nicht abgeblockte Potentiometer- P 5 unter gleichzeitiger Zuführung einer festen Gittervorspannung über den Widerstand R 2 und einer automatisch mitlaufenden Gittervorspannung über die Kombination R 3, R 4, Ci. Mit dieser Schaltanordnung wurde mit derselben Röhre, die oben als Beispiel erwähnt war, in dem Strombereich von etwa 10 bis IoomA ein Meßfehler von + 1 0/o erreicht. In the circuit according to Fig. 2, the gain is constant Reached purely electrically. A number of measures were carried out here, namely, there is negative feedback in the cathode through the resistor R 1 and a variable negative feedback in the screen grid through the non-blocked Potentiometer- P 5 with simultaneous application of a fixed grid bias via the resistor R 2 and an automatically running grid bias voltage the combination R 3, R 4, Ci. With this switching arrangement was with the same tube, mentioned above as an example, in the current range from about 10 to IoomA Measurement error of + 1 0 / o reached.

Man kann jedoch die Meßgenauigkeit und den Meßbereich noch beträchtlich steigern, wenn man die Größe der Gegenkopplung durch Verwendung einer zweiten Röhre noch weiter erhöht. Hierbei ist allerdings das Meßprinzip gegenüber den beiden ersten Methoden etwas anders. Bei den beiden ersten Ausführungsformen wird eine konstante Wechselspannung zugeführt und durch geeignete MaBnahmen erreicht, daß trotz veränderlichen mittleren Anodenstromes auf Punkten gleicher Steilheit gearbeitet wird. Bei der Meßmethode gemäß Abb. 3 wird die Steilheitsänderung, die beim Regeln des Anodenstromes auftritt, in Kauf genommen und dafür die Größe der zugeführten Wechseispannung so variiert, daß die Wechselstromamplitude im Anodenkreis der zweiten Röhre konstant bleibt. Die Wirkungsweise dieser Anordnung sei an Hand der Abb. 3 näher erläutert. Die Röhre Rö 1 stellt wiederum eine Pentode dar, in derem Anodenkreis der Prüfling M3 in Serie mit dem Strommesser 14 liegt. Durch Regeln des Schirmgitterpotentiometers P 5 wird der mittlere Anodenstrom der Röhre Rö 1 und damit auch der durch den Prüfling fließende Strom geändert. Die Höhe des jeweiligen Stromes kann an dem Strommesser 14 abgelesen werden, während der Spannungsmesser V 8 wieder die Größe der am Prüfling abfallenden Wechselspannung und damit den Wert des Scheinwiderstandes anzeigt. Es ist weiterhin auch ein Generator G 2 vorhanden, jedoch wird diesmal nicht die eigentliche Meßröhre Rö 1 direkt, sondern eine Vorröhre Rö 2 mit der Wechselspannung beaufschlagt. In Reihe mit dem PrüflingM3 im Anodenkreis der Röhre Rö 2 liegt ein Ohmscher Widerstand R 6; die an diesem entstehende Wechselspannung wird der Kathode der Röhre Rö I als Gegenkopplung zugeführt. Durch geeignete Bemessung der einzelnen Schaltelemente ist eine derartig große Gegenkopplung der ge- samen Anordnung erreicht, daß die Amplitude des im Anodenkreis der zweiten Röhre auftretenden Wechsel stromes praktisch unabhängig von den Betriebsspannungen und den Röhrenströmen ist. However, the measuring accuracy and the measuring range can still be considerable Increase if you can increase the size of the negative feedback by using a second tube increased even further. Here, however, the measuring principle is opposite to the first two Methods a little different. In the first two embodiments, a constant AC voltage supplied and achieved through suitable measures that despite variable mean anode current is worked on points of the same slope. In the The measuring method according to Fig. 3 is the change in slope that occurs when regulating the anode current occurs, accepted and the size of the AC voltage supplied varies so that the alternating current amplitude in the anode circuit of the second tube is constant remain. The mode of operation of this arrangement will be explained in more detail with reference to Fig. 3. The tube Rö 1 in turn represents a pentode, in whose anode circle the test object M3 is in series with the ammeter 14. By regulating the screen grid potentiometer P 5 becomes the mean anode current of the tube Rö 1 and thus also that through the test object flowing stream changed. The amount of the current can be measured on the ammeter 14 can be read, while the voltmeter V 8 again shows the size of the test item the falling AC voltage and thus the value of the impedance. It a generator G 2 is still available, but this time it will not be the actual one Measuring tube Rö 1 directly, but a pre-tube Rö 2 with the AC voltage applied. In series with the test item M3 in the anode circuit of the tube Rö 2 there is an ohmic resistance R 6; the alternating voltage generated at this is used as the cathode of the tube Rö I Negative feedback supplied. By suitably dimensioning the individual switching elements is such a large negative feedback complete arrangement, that the amplitude of the alternating current occurring in the anode circuit of the second tube is practically independent of the operating voltages and tube currents.

Sie hängt nur von der Größe der Generatorspannung und von den Gegenkopplungswiderständen R6 und R 7 ab. Da die Generatorspannung konstant ist und die Gegenkopplungswiderstände feste Werte haben, ist die Größe des Wechselspannungsabfalles am Prüfling nur von seinem Scheinwiderstand abhängig. Es hat sich gezeigt, daß bei einem Meßgerät nach diesem Prinzip der entstehende Fehler bei einer Stromregelung von 4 bis 150 mA unter Verwendung der obenerwähnten Röhre Rö 2 unter 1010 lag.It only depends on the magnitude of the generator voltage and the negative feedback resistances R6 and R 7 from. Because the generator voltage is constant and the negative feedback resistances have fixed values, the size of the AC voltage drop on the test object is only of depending on its impedance. It has been shown that in a measuring device after the error that occurs with a current control of 4 to 150 mA is subject to this principle Use of the tube 2 mentioned above was less than 1010.

Claims

PATENT CLAIMS: I. Device for measuring the impedance or the inductance of iron core chokes through which direct current flows, etc. for various Direct current loads, characterized in that the test object is used as an external resistance placed in the anode circuit of a pentode and the resulting AC voltage drop is measured, with a certain alternating voltage being fed to the control grid, while by changing the screen grid voltage the one flowing through the test object Current can be set differently.

2. Apparatus according to claim I, characterized in - that for expansion of the measuring range at the same time as the screen grid potentiometer in the cathode the tube lying, serving as negative feedback resistance is regulated.

3. Apparatus according to claim, characterized in that for expansion of the measuring range of the tube via a network a fixed voltage and one with the screen grid voltage concurrent grid pre-tension is issued and at the same time a cathode resistance and the screen grid potentiometer can be used for negative feedback.

4. Apparatus according to claim I, characterized in that the test object placed as external resistance in the anode circuit of a pentode, the resulting AC voltage drop measured and the current flowing through the test object Change in the screen grid voltage is set differently, with the control grid such a counter-coupling device working with a second tube AC voltage is supplied that the alternating current amplitude of the second tube remains constant despite the change in the mean anode current.