DE1922979A1 - Gleichstrommessgeraet - Google Patents

Description

• Gleichstrommessgerät Die Erfindung betrifft Verbesserungen der Apparate zur Messung von Gleichstromsignalen mit einem Gleichstromverstärker zur Verstärkung des zu messenden Signais.
• Bekanntlich beobachtet man wenn die an die Eingangsklemmen eines Gleichstromve~rstärkers angelegte Spannung null ist, an seinem Ausgang eine Spannung, welche im allgemeinen nicht null ist und insbesondere mit der Temperatur,der Speisespannung und der Eingangsimpedanz des Verstärkers schwankt. Ferner ist diese Spannung von einem Verstärker zu anderen veränderlich, da sie von der Streuung der Werte der Bauteile um ihren theoretischen Wert abhängt. Das äquivalente Signal, welches an den Eingang des Verstärkers angelegt werden mUsste, um am Ausgang eine Spannung zu erhalten, welche gleich dieser Störspannung ist, ist nachstehend mit "Geräuschspannung des Verstärkers"bezeichnet.
• Es sind Einrichtungen bekannt, um diese Geräuschspannung auszugleichen, da diese aber Schwankungen unterworfen ist, muss der Nullpunkt des Apparats wRhrend einer Reihe von Messungen haufig nachgestellt werden.
• Der obige Gleichstrowverstärker kann insbesondere einem Spannungsintegrierwerk mit Operationsversta"rker angehören. Bekanntlich benutzen die Messgerate mit numerischer Anzeige häufig einen Analog-Digital-Wandler, in welchem das zu messende Signal in einen Zeitabschnitt umgewandelt wird, welcher anschliessend mittels eines einen Impulszahler betatigenden elektronischen Zeitgebers gemessen wird. Das obige Integrierwerk nimmt die Umwandlung des Signals in Zeiten vor.
• Die oben erwähnte Störspannung des Terstarkers hat schwankende Veräderungen des dem Signal gleichwertigen Zeitabschnitte zur Folge. Hierdurch entstehen Fehler in der Messung, wenn diese Schwankungen der aquivalenten Zeit die Messempfindlichkeit übersteigen Die Erfindung bezweckt insbesondere, diesen Nachteilen durch Lieferung von Mitteln abzuhelfen, welche automatisch die Ausgangsstörspannung des Gleichstromverstärkers ausgleichen.
• Der erfindungsgemässe Apparat zur Messung von Gleichstromsignalen mit einem Gleichstromverstärker, an dessen Eingang das zu messende Signal angelegt wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass er einen Kondensator fur die Berichtigung der Geräuschspannung des Verstärkers und Umschaltglieder aufweist, welche diesen Kondensatör nacheinander an den Ausgang des Verstärkers anschliessen, wenn das Signal am Eingang desselben null ist, und an den Eingang des Verstärkers wahrend der Masszeiten, um die Geräuschspannung zu speichern und aus dem Messergebnis anszuscheiden.
• Die Erfindung ist im besonderen auf ein Messgerät mit numerischer Anzeige anwendbar, welches einen Analog-Digital-Wandler mit einem Integrierwerk fur Gleichstromsignale mit einem Operationsverstar"ker, einen Spannungskomparator, welcher Eezugssignale aussendet, wenn die Ausgang spannung des Integrierwerks bestimmte Pegel erreicht, und einen Steueroszillator zur Messung der zwischen diesen Bezugssignalen verfliessenden Zeit aufweist, wobei ausserdem ein Zeitgeber und Umschaltglieder vorgeschen sind, welche das Eingangssignal gemäss einem bestimmten Arbeisspiel zyklisch an das Integrierwerk a1legsne Das obige Messgerat mit numerischer Anzeige ist erfindungsgemäße dadurch gekennzeichnet, dass es ein Programmierwerk aufweist, welches so ausgebildet ist, dass es jedes Arbeitsspiel in eine Heßzeit und in eine Zeit zur Speicherung der Geräuschspannung des Operationsverstärkers unterteilt und die Umschaltglieder zur Umschaltung des Berichtigungskondensators und des Eingangssgnals steuert.
• Die Speicherung und die Ausscheidung der Geräuschapannung erfolgen so automatisch, und der Benutzer braucht nicht mehr den Nullpunkt des Apparats währed der Messung einzustellen.
• Gemäss einer bevorzugten Äusfuhrung der Erfindung weist das Messgerat mit numerischer Anzeige einen Bezugsspanngsgenerator auf, und das Programmierwerk ist so ausgebildet1 dass es die Messzeit in zwei Zeitabschnitte unterteilt9 welche der Integration des zu messenden Signals bzw.
• der Integration der Bezugsspannung entsprechen, so dass jedes Arbeitespiel drei Zeitabschnitte umfasst.
• Gemäss einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist das Messgerät mit numerischer Anzeigeeinen einstellbaren Hilfsspannungsgenerator autQ welcher in den Eingangskreis des Komparators so eingeschaltet ist, dass die Aussgansspannung dieses letzteren ihren Sättigungswert währed der Zeit der Speicherung der Geräuschspannung erreicht. Das Gerät enthält ausserdem einem Stromkreis zur Entladung des Berichtigungskondensators, welcher so ausgebildet ist, dass er diese Hilfsspannung während der Meßzeit ausgleicht.
• Hierdurch werden die Störungen ausgeschieden, welche durch die Ausgangsspannung des Komparators mit grossem Verstarkungsfaktor verursacht werden könnten, wenn man sie wahrend der Zeit der Speicherung der Gerauschspannung des Operationsverstarkers schwanken lassen wurde.
• Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber erläutert.
• Fig. 1 ist ein teilweises S.chaltbild einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemässen Messgerats mit numerischer Anzeige.
• Fig.2 zeit das Schaltbild des in dem der Schaltung der Fig.1 entsprechenden Gerät benuntzten Programmier werke, Fig.3 bis 5 sind Betribskurven des Pro grammierwerks der Pig. 2.
• Fig. 6 ist ein teilweise Schaltbild einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemässen Messgeräts mit numerischer Anzeige.
• In Fig. 1 ist eine Anwendung der Erfindung auf ein Gleichstrommessgerät mit numerischer Anzeige darge stellt, bei welchem die Umwandlung des analogen Signals in eine Zahl in an sich bekannter Weise eine Umformung dieses signals in einen aquivalenten Zeitabschnitt umfasst. Der äquivalente Zeitabschnitt wird anschliessend in eine lahl durch einen Steueroszillator und einen Impulszahler umgewandelt, welche in Fig.1 nicht dargestellt sind. Die Umwandlung des Signals in eine a"quivalente Zeit erfolgt mittels eines Gleichspannungstinte grierwerks Das schematisch in Pig. 1 dargestellte Gerät benutzt die bekannte methode der Integration " mit doppelter Steigung", welche bekanntlich darin besteht, währed einer bestimmten festen Zeit das zu messende Signal und hierauf während eines zweiten Zeitabschnitts eine Bezugsspannung zu integrieren, deren Polaritat der des Signals entgegengesetzt ist, bis die Spnnung am Ausgang des Integrierwerks auf ihren Anfangswert zurückkehrt. Dieser zwerite Zeitabschnitt wird mittels des Steueroszillators und des Impulszählers gemessen.
• Das Integrierwerk 1 zur Integration der Gleichspannung enthält einen Gleichstromperatinsverstärker 2 mit grossem Verstärkungsfaktor. Eine Eingangsklemme 3 diesse Verstärkers ist mit den Körper des Geräts verbunden, während die andere Eingangsklemme 4 mit einem Widerstand 5 verbunden ist. Ein Integrierkondensator 6 ist zwischen eine Ausgangsklemme 10 des Verstärkers 2 und die Eingangsklemme 4 geschaltet.
• Der Eingangswiderstand 5 ist ferner mit Umschaltgliedern fu"r das Eingangssignal verbunden welche bei der dargestellten Ausführung durch Transistoren gebildet werden. Bin Transistor 7 ist zwischen den Widerstand 5 und die Eingagsklemme 8 des Geräts geschaltet, an welche das zu messends Signal X angelegt wird. Ein anderer Transistor 9 ist zwischen den Widestand 5 und eine Klemme 11 geschaltet, an welche eine Bezugsspannung R angelegt wird, deren Polaritat der des Signale X entgegengezetzt ist. Diese Spannung R kann entweder durch einen ausserhalb des Geräts befindlichen Eichgenerator oder durch einen nicht dargestellten an sich bekannten in das Gerät eingebauten Generator erzeugt werden.
• Die Erfindung zieht ferner einen kondensator 12 zur Speicherung und Berichtigung der Geräuschspannung des Verstärkes 2 vor. Eine Klemme des Kondensators 12 ist mit dem Körper verbunden, währed seine andere Klemme 14 &n einen Widerstand 13 angeschlossen ist, welcher seinerseits mit der Eingangsklemme 4 des Verst"arkers 2 verbunden ist. Der Ohmsche Yert des Widerstands 13 ist praktisch gleich dem des Eingangswiderstands 5.
• werner sind Umschaltglieder sur Speicherung der Geräuschspannung vorgesehen. Bei der dargestellten Ansführung umfassen diese Glieder einen zwischen den Widerstand 5 und den Körper geschalteten Transistor 15 und einen zwischen die Ausgangklemme 1Q des Verstärkers 2 und die Klemme 14 des Berichtigungskondensators 12 geschalteten Transistor 16 Die Basiselektroden der Umschalttransistoren 7, 9, 15 und 16 sind mit einem weiter unten beschriebenen Programmierwerk verbunden.
• Das Gerät enthält noch einen Spannungskomparator mit einem Gleichstromverstärker 17 mit grossem Verstärkungsfaktor. Eine Eingangsklemme dieses Verstärkers ist mit der Ausgangsklemme 1Q des Integrierwerks über einen tiderstand 18 verbunden. Die andere Eingangsklemme des Verstärkers 17 ist mit der Klemme 14 des Berichtigungskondensators 12 über zwei in Reihe geschaltete Widerstände 19 und 21 verbunden. Der Ausgang des Komparators 17 ist mit der oben erwänten Programmiervorriohtung verbunden.
• Erfindungsgemäss ist die Verbindunsstelle zwischen den Widerständen 19 und 21 mit einem einstellbaren Generator für eine Hilfsspannung uber einen- Widerstand 22 verbunde. Dieser Generator 20 enthält z.B. zwei Batterien 23 und 24, welche in Reihe geschaltet sind, und deren Verbindungsstelle mit dem Körper verbunden ist An die Klemmen dieser Batterien ist ein Potentiometer 25 angeschlossen, dessen Schieber 26 mit dem Widerstand 22 verbunden ist. Der Hilfsspannungsgenerator enthalt noch einen an die Klemmen der 3at terien 29 und 24 ang-eschlossenen Widerstand 27 mit einer Anzapfung 28, welche mit einem Widerstand 29 verbunden ist, welcher andererseits mit der Klemme 14 des Berichtigungskondensators 12 verbunden ist.
• Das weiter unten genau beschriebene Programmierwerk ist erfindungsgema"ss so ausgebildet, dass es die Umschalttransistoren 7, 9, 15 und 16 gemäss, einem Arbeitsspiel steuert, welches drei Zeitabschnitte umfasst, nämlich einen der Speicherung der Geräuschspannung entsprechenden Zeitabschnitt T1 und zwei der Masszeit entsprechende Zeitabschnitte T2 und T3.
• während des ersten Zeitabschnitts T1 macht das Programmierwerk die Transistoren 15 und 16 leitend.
• Der Eingangswiderstand 5 des Integrierwerks ist dann mit dem Körper und die Klemme 14 des Berichtigungskondensators 12 mit der Ausgangsklemme 10 des Integrierwerke verbunden. Während dieser Zeit T1 sind die Transistoren 7 und 9 gesperrt.
• Unter diesen Bedingungen liegt der Widerstand 13 parallel zu dem Integrierkondensator 6, wodurch der Verstärkungsfaktor des Verstärkers 2 während der Zeit T1 praktisch auf eins gebracht wird. Wenn mit e die Gerauschspannung des Verstärkers 2 in dem oben definierten Sinn bezeichnet wird, ist der Kondensator 12 am Ende des Zeitabschnitts T1 auf einen Wert geladen, welcher praktisch gleich e ist. ferner ist, da die Klemmen 10 und 14 praktisch durch den Transistor 16 kurzgeschlossen sind, die an den Eingang des Komparators 17 wthrend dieser Zeit T1 angelegte Spannung gleich der von dem Hilfsspannungsgenerator 20 gelieferten Spannung. Diese Spannung wird durch Regelung der Stellung des Schiebers 26 so gewahl, dass die Ausgangsspannung des Verstärkers 17 ihren Sattigungswert während der Zeit T1 erreicht und somit konstant bleibt. Hierdurch wird vermieden, dass am lusgang des Verstärkers 17 steilstirnige Schwankungen entstehen, welche infolge der Störkopplungen in der Schaltung das Arbeiten der Umschalttransistoren stören und Nessfehler bewirken könnten.
• Während des zweiten Zeitabschnitts T2 bestimmter Dauer des Arbeitsspiels macht das Programierwerk den Transistor 7 leitend, während die anderen Umschalttransistoren gesperrt sind. Das zu messende Signal Y wird so an den Eingang des Operationsverstärkers 2 angelegt. Ferner ist, da der Transistor 16 gesperrt ist, der Kondensator 12 auch mit dem Eingang dieses Verstärkers über den Widerstand 13 verbunden, so dass die Ladespannung e dieses Kondensators, welche, wie eben ausgeführt, gleich desr Geräuschspannung ist, ebenfalls an den Eingang des Operationsverstärkers angelegt wird. Der Gegenkopplungskreis dieses Verstärkers enthält nur noch deb Kondensator 6, so dass der Verstärker 2 als Integrierwerk arbeitet.
• Die Signale am Eingang des Integrierwerks bestehen zu Beginn der Zeit T2 aus dem über den Widerstand 5 angelegten zu messenden Signal X, der über den Widerstand 13 angelegten Spannung e an den Klemmen des Kondensators 12 und der unmittelbar an die Eingangsklemmen 3 und 4 angelegten äquivalenten Geräuschspannung e. Unter der Annahme, dass die Ladung des Berichtigungskondensators 12 während der Zeit T2 konstant bleibt, zeigt die Rechnung, dass die Ableitung der zwischen der Klemme 10 und dem Körper gemessenen Ausgansspannung zu dem zu messenden Signal X proportional ist. Die Ausgangspannung ist ihrerseits gleich dem Integral des Signals X über die Zeit T1, zu welchem eine Konstants tritt, welche gleich der Geräuschspannung e ist. Hieraus ergibt sich, dass die Spannung zwischen den Klemmen 10 und 14 gleich dem Integral des Signals X ist, vorausgesetzt, dass die Spannung an den Klemmen des Kondensators 12 während der Zeit T2 konstant bleibt.
• Während des dritten Zeitabschnitts T3 des Arbeitsspiels macht das Programmierwerk den Transistor 9 leitend, während die anderen Umschalttransistoren gesperrt sind. Die Bezugsspannung R wird so an den Eingang des Integrierwerks über den Widerstand 5 angelegt. Die Arbeitsweise entspricht der ober für den vorhergehenden Zeitabschnitt T2 beschriebenen, und man erhält, wiederum unter der Annahme, dass die Ladung des Berichtigungskondensators 12 konstant bleibt, zwischen den Klemmen 10 und 14 einen dem Integral der Spannung R entsprechende Spannung. Da diese die entgegengesetzte Polarität wie das Signal X hat, nimmt die Spannung zwischen den Klemmen 10 und 12 ab. Das Programmierwerk ist, wie weiter unten ausgeführt, so ausgebildet, dass die Integration unterbrochen wird, wenn diese Spannung null ist. Die Dauer des Zeitabschnitts T3 bildet so eine Messung des Signal X.
• Die an den Eingang des Komparators 17 angelegte Spannung ist gleich der Summe der zwischen den Klemmen 10 und 14 integrierten Spannung und der von dem Generator 20 gelieferten Hilfsspannung. Um die Wirkung dieser letzteren währen der die Maßzeit bildenden Zeitabschnitt T2 und T3 auszugleichen, wird erfindungsgemäßen die Spannung an den Klemmen des Kondensators 12 verändert, indem ihm gestattet wird, sich über den Widerstand 29 zu entladen. Zur Einstellung dieses Ausgleiche werden an die Eingangsklemmen 8 und 11 des Gerade Spannunen null angelegt, und der Schieber 26 wird so verstellt dass die Ablesung null run Ausgang des Gerats erhalten wirde Diese Rage lung ist nur ein einziges Mal bei der anfänglichen Einstellung des Zeit vorzunehmen.
• Nachstehend ist unter Bezugnahme auf Fig. 2 bis 5 eine Ausführungsform des Programmierwerks beschrieben.
• Fig. 2 zeigt ausser dem eigentlichen :?rogrammierwerk die Integrier und Komparatorschaltungen mit ihren Umschaltgliedern gemäss Fig. 1 sowie einen Impulszähler 31 und eine Vorrichtung 32 zur numerischen Anzeige, welche eine an sich bekannte Bauart aufweisen.
• Das eigentliche Programmierwerk enthält einen Steueroszillator 33 und einen Zeitgeber 34. Dieser letztere wird durch einen Oszillator mit einer sehr niedrigen Frequenz gebildet, welche z.B. zwischen eins und zwei Ez liegt, während die Frequenz des Steueroszillators 33 z.B. grosssnordnungsmässig 100 kHz betra"gt. Die Frequenz des Steueroszillators wird gleich einem Vielfachen der Frequenz des dem Messgerät die erforderliche Leistung liefernden Wechselstromnetzes gewählt, so dass der Einfluss, einer Storspannung ausgeschieden wird, deren Prequenz gleich der des Netzes oder gleich einem Vielfachen derselben ist. Der Steueroszillator 33 ist iit einem Eingang einer UND-Schaltung 35 verbunden, deren Ausgang mit dem Eingang 36 des Zählers 31 verbunden ist. Es ist angenommen, dass dieser ein Dezimalzähler mit drei Stellen ist, welcher die Zählung von 0 bis 999 gestattet. Die Übertragsimpulse des Zählers 31 sind an einer Klemme 37 desselben verfügbar.
• Das Programmierwerk enthalt noch drei bistabile Kippschaltungen , b und o. Zur Vereinfachung der Beschreibund sind nachstehend mit Ausgang null und Ausgang eins die beiden komplementären Ausgang dieser Kippschaltungen und mit Eingang einn der Eingang bezeichnet, welcher bei Empfang eines Impulses die Kippsohaltung in ihren Zustand ein bringt, d.h. in positiver Logik den Ausgang eins. positiv und den Ausgang null negativ oder zu null macht. Ebenso wird Eingang null der Eingang genannt, welcher bei Empfang eines Impulses den Ausgang eins negativ und den Ausgang null positiv macht.
• Die Eingänge eins 43 der Kippschaltung a, null 44 der Kippschaltung b und null 45 der Kippschaltung c sind miteinander verbunden und an den Ausgang einer UND-Schaltung 38 mit drei Eingangen angeschlossen. Der Ausgang dieser Schaltung 38 ist noch mit der Klemme 3-9 des Zählers 31 verbunden, welche die Löschung desselben steuert, Ein Eingang der Schaltung 38 ist mit dem Steueroszillator 33 verbunden, der zweite Eingang ist mit dem Zeitgeber 34 verbunden, und der dritte Eingang ist uber eine Differentiierschaltung 42 an eine mit dem Vechselstromnetz verbundene Klemme 41 angeschaltet.
• Der Eingang null 46 der Kippschaltung a ist mit dein Ausgang eins 47 der Kippschaltung b verbunden.
• Der Eingang eins 48 der Kippeohaltung e ist mit dem Ausgang des Komparators 17 verbunden. Die Kippschaltung b besitzt einen Eingang 49 zur symmetrischen Steuerung, welcher mit der Übertragklemme 37 des Zählers 31 verbunden ist.
• Der Ausgang eins 51 der Kippschaltung a ist mit der Basis des Transistors 7 verbunden. Der Ausgang null 52 dieser Kippschaltung ist mit einem Eingang einer UND Schaltung 53 verbunden, deren zweiter Eingang mit dem Ausgang eins 47 der Kippechaltung b verbunden ist, Der Ausgang der UND-Schaltung 53 ist mit einem Eingang 54 der Anzeigevorrichtung 32 verbunden, welche die Anzeige einer vierten Stelle steuert, fall die Kapazität des Zahler uberschritten wird.
• Der Ausgang null 52 der Kippschaltung a ist noch mit einem Eingang von zwei UND-Schaltungen 55 und 56 mit zwei Eingangen verbunden. Die zweiten Eingänge der UND-Schaltungen 55 und 56 sind mit dem Ausgang eins 57 bzw. dem Ausgang null 58 der Kippschaltung c verbunden. Der Ausgang der UND-Schaltung 55 ist mit der Basis des Transistors 9 und der Ausgang der UND-Schaltung 56 mit den Basiselektroden der Transistoren 15 und 16 und mit dem Steuereingang 59 der Anzeigevorrichtung 32 verbunden. Der Ausgang 57 der Kippschaltung c ist noch mit dem zweiten Eingang der UND-Schaltung 35 verbunden.
• Die Kurven des Arbeitens der Programmiervorrichtung wahrend einer normalen Messung sind in Fig. 3 dargestellt.
• Der Beginn des Arbeitsspiels wird durch die Koinzidenz eines Impulses des Steueroszillators 33 mit einem Impuls des Zeitgebers-34 (Kurve G) und den Xulldurchgang der an die Klemme 41 angelegten Spannung des Wechselstromnetzes bestimmt. Die UND-Schaltung 58 wird dann entsperrt und stellt den Zähler 31 und die Kippschaltungen b und c (Kurven B und C) auf null zurück. Die Kippschaltung a wird in ihren Zustand eins gebracht (Kurve A).
• Die Ausgangsspannung des Komparators 17 erreicht sehr schnell ihren Sättigungspegel und bringt praktisch zu Beginn des Arbeitsspiels die Kippschaltung c in den Zustand eins. Die UND-Schaltung 35 überträgt dann die Impulse des Steueroszillators 33 auf den Zähler 31.
• Da sich die Kippschaltung a in dem Zustand eins befindet wird der Transistor 7 (Kurve 7) leitend, und die UKD-Schaltungen 55 und 56 werden gesperrt, wodurch die Transistoren 9, 15 und 16 (Kurven T9 und T15/16) gesperrt werden. Das zu messende Signal X wird durch die Integrierschaltung 1 während des Zeitabschnitts T2 integriert (Kurve I).
• Die UND-Schaltung 53 wird durch die Kippschaltung B gesperrt, so dass der die Anzeige der vierten Stelle steuernde Eingang 54 gesperrt wird (Kurve B). Der Eingang 59 zur Steuerung der Anzeige wird ebenfalls durch die UND-Schaltung 56 gesperrt (Kurve A), und die Anzeigevorrichtung 32 ist gelöscht.
• Bei dem ersten von dem Zähler 31 gelleferten Übertragsimpuls (Kurve Q) geht die Kippschaltung b in den Zustand eine über. Bei dem nächsten Übertragsimpuls kehrt sie in den Zustand null zurück urd bringt dann die Kippschaltung a in den Zustand null, was das Ende des Zeitabschnitts T2 und den Beginn des Zeitabschnitts T1 bestimmt. Der Transistor 7 wird nämlich durch die Kippschaltung a gesperrt, die UND-Schaltung 55 wird entsperrt und die UND-Schaltung 56 wird gesperrt gehalten. Der Transistor 9 wird leitend gemischt, was die Integration des Bezugssignals R zur Folge hat. Die Anzeigesteuerung 59 wird gesperrt gehalten. Die Frequenz des Steueroszillators 33 ist so gewählt, dass die Dauer des Zeitabschnitt T2 praktisch gleich der Periode des Speisenetzes ist, so dass der Einfluss von Störspannungen ausgeschieden wird, deren Frequenz gleich der des Netze oder gleich einem Vielfachen derselben ist.
• Während des Zeitabschnitts T3 nimmt die Ausgangspannung der Integrierschaltung ab (Kurve 1). Wenn sie den Wert mill erreicht, bringt der Komparator 17 die Kippschaltung c in den Zustand null, wodurch die UND-Schaltung 55, geschlossen und die UND-Schaltung 56 geöffnet wird. Der Transistor 9 wird gesperrt, und die Transistoren 15 und 16 werden leitend. Hierdurch erfolgt der Übergang von dem Zeitabschnitt T3 zu dem Zeitabschnitt T1, während welchem die Gerauschspannung gespeichert wird. Gleichzeitig schickt die UND-Schaltung 56 ein Signal auf den Eingang 59 der Anzeigevorrichtung, welche aufleuchtet. Ausserdem schliesst die Kippschaltung c die UND-schaltung 35, welche die Übertragung der Impulse von dem Steueroszillator 33 auf den Zähler 31 unterbricht. Der Zeitabschnitt T1 endet zu dem durch den Zeitgeber bestimmten Beginn des nächsten Arbeitsspiel's.
• Fig. 4 zeigt die Betriebskurven der Programmiervorrichtung für den Fall, dass die Ausgangsspannung der Integrierschaltung 1 nicht auf null zuruckgekehrt ist, wenn der Zähler seine grosste Zahl (999 bei dem betrachteten Beispiel) erreicht. In dieser Figur sowie in Fig. 5 sind die den Kurven der Fig. 3 entsprechenden Kurven mit den gleichen Bezugazeichen bezeichnet.
• Wenn unter diesen Bedingungen der Zahler einen dritten ttbertragsimpuls (Kurve 0) wthrend des Zeitabschnitts T3 liefert, geht die Kippschaltung b von neuem in den Zustand eins über. Da die Kippschaltung e in dem Zustand null bleibt, ist die ### UND-Schaltung 53 offen und gibt ein Signal E auf den Eingang 54 der Anzeigevorrichtung 32. Dieses Signal bewirkt das Aufleichten der vierten Stelle der Anzeige. Der Rest der Arbeitsweise entspricht der des vorhergehenden Falls.
• Zur Regelung des Nullpunkte des Apparats durch Betatigung des Schiebers 26 des Hilfsspannungsgenerators 20 legt man die Eingangsklemme 8 an den Ko"rper. Die Betriebskurven der Programmiervorrichtung entsprechen dann denen der Fig. 5. Die Ausgangsspannung der Integrierschaltung bleibt null wahrend des Zeitabschnitts e (Kurve I), so dass die Kippechaltung c in dem Zustand null bleibt. Die UND-Schaltung 55 bleibt daher geschlossen und der Transistor 9 gesperrt, so dass die Bezugs spannung nicht mehr an die Integrierschaltung angelegt wird. Hierdurch wird der Zeitabschnitt T3 zu null gemacht.
• Bei der Ausführungsform der Fig. 1 ist die Kompensation der Spannung des Hilfsgenerators 20 während der Biesszeiten durch die Entladung des Berichtigungskondensators 12 in den Widerstand 29 nicht streng genau. Hieraus ergibt sich eine gewisse Ungenauigkeit, welche bei einem Gerat mit einem Zahler fur vier Dezimalstellen störend werden könnte. In diesem Fall wird erfindungsgemäss eine verbesserte in Fig. 6 dargestellte Ausführungsform benutzt.
• Bei dieser Ausführungsform sind der Hilfsgenerator 20 und der Entladerwiderstand 29 fortgefallen, und der Eingang des Komparators 17 ist mit den Klemmen 10 und 14 durch gleiche Widerstände 18 verbunden. Ein Transistor 61 ist zwischen eine Ausgangsklemme des Komparators 17 und die mit dem Berichtigungskondensator 12 verbundene Eingangsklemme dieses Konparators geschaltet. Die Basis dieses Transistors ist mit den Basiselektroden der Transistoren 15 und 16 verbunden.
• Während des Zeitabschnitts 7 zur Bpeicherung der Geräuschspannung wird der Transistor 61 durch das Programmierwerk gleichseitig mit den Transistoren 15 und 16 leitend gemacht. Die Ausgangsspannung des Komparators 17 wird auf diese Weise auf einen bestimmten Pegel festgelegt.
• Die Erfindung ermöglicht die Kompensation der Geräuschspannung eines Jeden in ein Messgerät eingebauten Gleichstromverstärkers. Nach einer anfänglichen Einstellung ist der Nullpunkt des Geräts stabil und von den Schwankungen der Temperatur und der Speisespannung unabhangig.
• Bei einem Gerät mit numerischer Anzeige erfolgt diese Kompensation automatisch. Dieses Ergebnis wird durch eine einfache billige Abanderung der P'rogrammiervorrichtung des Gerats erhalten.
• Dank der Synchronisierung des Beginns des Kessarbeitsspiels mit dem Nulldurchgang der Speisespannung des Vechselstromnetzes und dank der Wahl der Frequenz des Steueroszillators bleibt der Zeitabschnitt T2 zur Integration des Signals X gleich einer Periode des Netzes und beginnt stets bei dem Nulldurchgang der Netzspannung. Hierdurch wird der Einfluss der Störspannungen ausgeschieden, deren Frequenz gleich der Frequenz des Netzes oder gleich einem Vielfachen dieser Frequenz ist.
• Die Synchronisierung des Beginns des Arbeitsspiels mit einem Impuls des Steueroszillators ermöglicht die genaue Bestimmung der Dauer des Zeitabschnitts T2, welcher so ein genaues Vielfaches der Periode des Steueroesillators ist. Die einzige Unbestimmtheit, welche in der Zeitmessung bestehen bleibt, ist die des Zeitabschnitts T3, welcher nur bis auf # 0,5 der Messempfindlichkeit gemessen werden kann.
• Dieses Ergebnis ist mit der Genauigkeit von +1 Messgenauigkeit zu vergleichen, welches bei den meisten numerischen Messgeräten ersielt werden kann.
• Die Erfindung kann naturlich abgewandelt werden. So kann insbesondere die Borrichtung zur Speicherung und zur Kompensation der Geräuschspannung in einem beliebigen analogen oder digitalen einen Gleichstromverstärker enthaltenden Messgerät benutzt werden. Die Umschalttransistoren können durch gleichwertige elektronische Glieder ersetzt werden, und das Programmierwerk kann auf Jede beliebige dem Fachmann gelaufige Art abgeanaert werden.

Claims (10)

Patentansprüche

1.) Gerät zur Messung von Gleichstromsignalen mit einem Gleichstromverstärker an dessen Eingang das zu messende Signal angelegt wird, gekennzeichnet durch einen Kondensator (12) zur Berichtigung der Gerauschspannune des Verstärkers (2) und Umschaltglieder (7, 9, 15, 16), welche diesen Kondensator (12) nacheinander an den Ausgang des Verstarkes (2), wenn das Bingangasignal desselben null ist, und an den Eingang des Verstärkers (2) wahrend der Meßzeiten liegen, derart, dass die Geräuschspannung gespeichert und aus dem Kessergebnis ausgeschieden wird.

2.) Gerat nach Anspruch 1 mit einem Analog-Digital-Wandler mit einer Integrierschaltung zur Integration von Gleichstromsignalen mit einem Operationsverstärker, einem Spannungskomparator, welcher Bezugssignale aussendet, wenn die Ausgangs spannung der Integrierschaltung bestimmte Pegel erreicht, und einem Steueroszillator zur Messung der zwischen diesen Bezagssignalen verfliessenden Zeit, wobei ausserdem ein Zeitgeber und Umschaltglieder vorgesehen sind, welche periodisch das Eingangs signal an die Integrierschaltung gemäss einem bestimmten Arbeitsspiel anlegen, gekennzeichnet durch ein Programmierwerk (31 bis 59), welches so ausgebildet ist, dass es jedes Arbeitsspiel in eine Meßzeit (T2, T3) und eine Zeit (T1) zur Speicherung der Gerauschspannung des Operationsverstärkers (2) unterteilt und die Umschaltglieder (7, 9, 15, 16) zur Umschaltung des Berichtigungskondensators (12) und des Eingangssignals steuert.

3.) Gerbt nach Anspruch 2 mit einem Bezugspannungsgenerator, dadurch gekennzeichnet, dass das Programmierwerk (31 bis 59) so ausgebildet ist, dass es die Meßzeit in zwei Zeitabschnitte (T22 03) unterteilt, welche der Integration des zu messenden Signals bzw. der Integration der Bezugsspannung entsprechen, so dass jedes Arbeitsspiel drei Zeitabschnitte (T1, T2, , T) umfasst.

4.) Gerat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangsklemmen des Komparators (17) mit einer Ausgangsklemme der Integrierschaltung (2) bzw. mit einer Klemme des Berichtigungskondensators (2) verbunden sind, derart, dass während der Meßzeit (T2, T3) die Eingangsspannung des Komparators (17) gleich der Differenz zwischen der Ausgangsspannung der Integrierschaltung (2) und der in dem Kondensator (12) gespeicherten Berichtigungsspannung ist.

5.) Gerät nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen einstellbaren Hilfsspannungsgenerator (20), welcher in den Eingangskreis des Komparators (17) 80 eingeschaltet ist, dass die Ausgangsspannung des Komparators (17) ihren Sattigungswert während der Zeit (T1) der Speicherung der Gerauschspannung erreicht.

6.) Gerat nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen Stromkreis (29) zur Entladung des Berichtigungskondensators (12), welcher so ausgebildet ist, dass er die Hilfsspannung während der Meßzeit (T2, T3) kompensiert.

7.) Gerat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschaltglieder (7, 9, 15, 16) zur Umschaltung des Kondensators (12) und des Eingangssignals Transistoren sind.

8.) Gerät nach Anspruch 2 mit Speisung aus einem Wechselstromnetz, gekennzeichnet durch logische Schaltungen (38, 42), welche mit dem Zeitgeber (34) so zusammenwirken, dass Jedes Arbeitsspiel in der Nahe des Nulldurch- -gangs der Spannung des Betzes (41) beginnt.

9.) Gerät nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch ein Umschaltglied (61), welches den Ausgang und den Eingang des Spannungskomparators (17) wahrend der Zeit (T1) zur Speicherung der Geräuschspannung verbindet.

10.) Gerat nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch logische Schaltungen (58), welche mit dem Steueroszillator (33) so zusammenwirken, dass Jedes Arbeitsspiel bei dem ersten auf den Nulldurchgang der Spannung des Netzes (41) folgenden Impuls des Steueroszillators (33) beginnt.