DE2248502A1

DE2248502A1 - Elektrisches messgeraet

Info

Publication number: DE2248502A1
Application number: DE19722248502
Authority: DE
Inventors: Michel Paul Anthony; Stephen Lane Kurtin; Willis George Watrous
Original assignee: Keithley Instruments LLC
Current assignee: Keithley Instruments LLC
Priority date: 1971-10-04
Filing date: 1972-10-03
Publication date: 1973-04-12
Also published as: US3790886A; JPS4845164A; FR2155979A1

Description

PATENTANWÄLTE

DR RcINHOLD SCHMIDT

THKE31UNSTRASSE 35

KEIIHLEY. INSTRUMENTS, INC, 28775 Aurora Road Solon, Ohio 44139 V, St. A.

Elektrisches Meßgerät

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Meßgerät und insbesondere ein Meßgerät zum Messen der Größe eines unbekannten Widerstandes oder einer unbekannten Wechselstromquelle''oder einer unbekannten Gleichstromquelle, wobei auch die Polarität der Gleichstromquelle angezeigt wird.

I Durch die Erfindung soll demnach ein elektrisches'Meßgerät angegeben werden, das eine Schaltung zur Bestimmung der Polari- [ tat und zur Messung der Größe eines Gleichstromsignales an-' gibt, wobei es insbesondere bei dem Analogdigitalumsetzer

nicht erforderlich sein soll, daß ein Kondensator oder der-¹ gleichen während einer festgelegten Zeitdauer oder auf ein j spezielles Niveaxi aufgeladen oder entladen wird, wobei die j Betriebsweise des Analogdigitalumsetzers insbesondere nicht , von einer Taktquelle mit einer'festgelegten Frequenz abhängig \ sein soll.

Erfindungsgemäß weist der Analogdigitalumsetzer eine

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Energiespeichereinriciitung, beispielsweise einen Kondensator, einen Ladekreis zum Einspeichern von Energie in die Speichereinrichtung mit einer Geschwindigkeit, die von der Größe eines Analogsignales abhängt, und einen Entladekreis auf, um Energie aus der Speichereinrichtung mit einer verhältnismäßig konstanten Geschwindigkeit zu entladen. Eine Ausgangsanzeige wird jedesmal dann geliefert, wenn die gespeicherte Energie ein vorbestimmtes Niveau sowohl während der Aufladung, als auch während der Entladung überschreitet. Die lade- und Entladevorgänge wechseln einander ab, wobei sie jeweils in Abhängigkeit von gleichzeitigem Auftreten einer Ausgangsanzeige und eines Taktimpulses beginnen.

Nach weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind zwei Zähler vorgesehen, wobei der eine zum Zählen einer feststehenden Zahl von Taktimpulsen und der andere zum Zählen einer variablen Zahl von Taktimpulsen in Abhängigkeit von der Zahl der während den Entladevorgängen auftretenden Taktimpulaen dient. Ferner wird eine Ausgangsanzeige der Größe der unbekannten Quelle in Abhängigkeit von der Zahl der durch die zwei Zähler gezählten Impulse geliefert.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der Entladekreis eine Schalteinrichtung auf, um einen Entladeweg zu einem Bezugspunkt zu schließen, der im wesentlichen auf einem konstanten Gleichspannungsniveau liegt.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist eine Eingangsschaltung vorgesehen, um ein unipolares Signal an den Analogdigitalumsetzer unabhängig von der Polarität des analogen Eingangssignales anzulegen.

Eine spezielle Ausführungsform der Erfindung kann wie folgt zusammengefaßt werden. Es wird ein elektrisches Meßgerät angegeben, das zum Messen der Größe einer unbekannten Quelle, beispielsweise der Größe eines Wechselstromsignales oder der Größe und der Polarität eines Gleichstromsignales oder des

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Widerstandswertes eines Widerstandes, angegeben. Ein Spannungssignal wird erzeugt, dessen Größe, von der unbekannten Quelle abhängt· Dieses Signal wird an einen Analogdigitalumsetzer angelegt, der einen Kondensator, einen Ladekreis und einen Entladekreis aufweist«, Der Kondensator lädt sich mit einer Geschwindigkeit auf, die von der Größe des Spannungssignales abhängt. Die gespeicherte Energie überschreitet ein vorgegebenes Niveau, und dann wird der Kondensator in Abhängigkeit von einem Taktimpuls mit einer bekannten Geschwindigkeit entladen. Der Kondensator geht bei seiner Entladung durch ein spezielles Niveau, und der Ladevorgang wird danach in Abhängigkeit von einem anderen Taktimpuls eingeleitet. Ein Zähler und eine logische Schaltung dienen dazu, eine Ausgangsanzeige der Größe der unbekannten Quelle als eine Punktion eines Verhältnisses zwischen der Zahl der Taktimpulse, die während der Entladung auftreten, und einer festen Zahl von Taktimpulsen zu liefern. Eine selbsttätig den Bereich wählende Schaltung dient dazu, in einer Sequenz den Skalenfaktor der Größe eines Eingangssignales zu erhöhen und herabzusetzen, bevor es an den Analogdigitalumsetzer angelegt wird·

Bei dem Analogdigitalumsetzer ist es vorteilhaft, daß er eine Energiespeichereinrichtung, beispielsweise einen Kondensator, und eine Schaltung zum abwechselnden Aufladen und Entladen des Kondensators in der Weise aufweist, daß die gespeicherte Energie ein vorbestimmtes Niveau überschreitet, und daß dann in Abhängigkeit von dem Auftreten eines Taktimpulses eine Änderung in der Lade- und Entladebetriebsweise erfolgt.

Bei dem erfindungsgemäßen Meßgerät ist es ferner vorteilhaft, daß eine Schaltung vorgesehen ist, um in einer Sequenz den Skalenfaktor der Größe eines Eingangssignales zu erhöhen und herabzusetzen, bevor das Eingangssignal an den Analogdigitalumsetzer angelegt wird. , -■ . . . ,

Ein weiterer Vorteil bei dem erfindungsgemäßen Meßgerät ergibt sich daraus, daß eine Eingangsschaltung verwendet wird,

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um ein unipolares Signal an den Analogdigitalumsetzer unabhängig von der Polarität eines an das Gerät angelegten Eingangssignales anzulegen.

Weiter ist vorteilhaft, daß erfindungsgemäß eine Schaltung vorgesehen ist, um einen Eingangsverstärker an dem Analogdigitalumsetzer gegen eine Beschädigung durch Anlegen einer Überspannung zu schützen, wenn das Gerät zum Messen eines Widerstandswertes verwendet wird. ι

Schließlich ist vorteilhaft, daß bei der Erfindung eine selbsttätig den Meßbereich einstellende Schaltung vorgesehen ist, um eine Sichtanzeigeeinrichtung zu steuern, so daß eine Anzeige einer Bereichsüberschreitung geliefert wird, wobei diese Anzeige bei der Messung von Wechselstromsignalen oder \ Gleichgtromsignalen oder eines Widerstandswertes an verschie- | denen Niveaus stattfindet. j

j Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen: j

Fig. 1 ein Blockdiagramm des bevorzugten Ausführungsbeispie- ! les der Erfindung; j

I

Fig. 2 ein halb schematisch.es Blockdiagramm des Betriebsar- ! tenschalters und der Eingangsschaltung eines Ausfüh- | rungsbeispiels der Erfindung;

: Figo 3 eine schematische Darstellung einer einen aktiven Gleichrichter und einen Polaritätsfühler aufweisenden Schaltung in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 4 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäß bevorzugten Analogdigitalumsetzers;

Fig. 5 ein Blockdiagramm der digitalen Steuereinrichtungen bei dem erfindungsgemäßen Gerät; und

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. _ 5 —

Pig. 6 ein Blockdiagramm eines Abschnittes einer selbsttätigen Meßbereichsschaltung, die in dem erfindungsgemäßen Gerät verwendbar ist «,

Fig. 1 zeigt ein elektrisches Meßgerät gemäß der Erfindung, welches hohe und niedere Eingangsanschlüsse 10 und 20 hat. Diese Anschlüsse sind mit den Betriebsartenwahlschaltern MS verbunden, die wahlweise je nach der Art der gemessenen, unbekannten Quelle, d. h« entsprechend einem Wechselstrom-Analogsignal, einem Gleichstrom-Analogsignal oder einer Ohmmessung, eingestellt sind«, Unabhängig von der Art der Betriebsweise ist das von den Betriebsartenwahlschaltern abgeleitete Ausgangssignal in der Form einer analogen Spannung vorhanden, die eine von der unbekannten Quelle abhängige Größe hat» Dieses Spannungssi grial wird an einen einö große Eingangsimpedanz aufweisenden Verstärker A angelegt, und das verstärkte Signal wird an einen aktiven Gleichrichter AR und einen Polaritätsfühler PS angelegt. Der aktive Gleichrichter dient dazu, ein unipolares, analoges Ausgangssignal einer vorgegebenen Polarität unabhängig von der Polarität des Eingangssignales zu liefern, wobei seine Größe in Abhängigkeit von dem-Wert der unbekannten Quelle variierte Der Polaritätsfühler PS gibt Ausgangssignale über die Punktionsleitungen F1 und 12 ab, die die augenblickliche Betriebsweise und die Polarität des unbekannten Signales angeben, wenn ein Gleichstromsignal gemessen wird. Die unipolare, analoge Ausgangs.spannung wird an einen Analog-Digital-¹ umsetzer AD angelegt, der zusammen mit den digitalen Steuer- ■ einrichtungen DG unter der Steuerung einer Täktquelle C arbeitet, um das analoge Signal in ein entsprechendes digitales Signal umzusetzen, welches von einer digitalen Sicht-Ausgabeeinrichtung DR angezeigt wird. Das Gerät dient zur Messung' der Größe von anbekannten Quellen in verschiedenen Meßbereichen ο Wenn das Gerät auf seinen niedrigsten Meßbereich eingestellt ist, tastet es ab, ob die Größe der unbekannten Quelle den ausgewählten Bereich übersteigt, und, wenn dies der Fall ist, betätigt eine Bereichssteuerschaltung, die in der digitalen Steuereinrichtung DG enthalten ist, eine oder mehrere

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Auggangsschaltungen R1, R2 und R3, um den Meßbereich des Gerätes nacheinander zu erhöhen, 30 daß eine Bereichsbeatimmung an der Größe an dem Verstärker A anstehenden Analogspannung ausgeführt wird. Umgekehrt dient die Bereichssteuerschaltung dazu, das Gerät von einem Meßbereich zu dem nächsten nacheinander herunterzuschalten, wenn die Größe der unbekannten Quelle unter dem Betriebsmeßbereich liegt. Wie im folgenden im einzelnen beschrieben wird, wird, wenn die Größe der unbekannten Quelle den obersten Meßbereich des Gerätes übersteigt, dem Bedienungsmann eine sichtbare Anzeige geliefert. Nach dieser allgemeinen Beschreibung der Betriebsweise des Gerätes werden nun die einzelnen Schaltungen beschrieben.

j Betriebsarbenwahlschalter, Eingangsverstärker und Meßbereichsschaltungen

In dem Gerät sind Betriebsartenwahlschalter vorgesehen, mit denen der Bedienungsmann die Betriebsart, beispielsweise die Messung von Ohm, die Messung eines unbekannten Gleichstromsignales oder eines unbekannten Wechselstromsignales, wählen kann. Die Betriebsartenwahlschalter MS weisen sechs mechanisch gekuppelte Schalter 12, H, 16 und 18 (Fig. 2), 22 und 24 (Fig. 3) mit drei Positionen auf. Die unbekannte Quelle soll unabhängig davon, ob sie eine Wechselstromquelle, eine Gleichstromquelle oder ein Widerstand ist, über den Hoch-Meder-Eingangsanschlüssen 10 und 20 angeschlossen werden (Fig. 2). Die Betriebsartenwahlschalter werden dann in die richtige Stellung für die Messung der Größe eines Wechselstromsignales, eines Gleichstromsignales oder für die Messung von Widerstandswerten (Ohm) gebracht.

Wenn das Gerät zum Messen einer Wechselstromquelle oder einer Gleichstromquelle verwendet wird, ist das eine Ende der Quelle durch den Betriebsartenschalter H geerdet, und das andere Ende der Quelle ist mit dem Verstärker A durch den Betriebsartenschalter 12 verbunden., Der Verstärker A hat eine Eingangsschaltung mit einem Widerstand 30, der parallel zu einem

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Kondensator 32 geschaltet ist, wobei beide Teile in Reihe mit einem Widerstand 34 an den invertierenden Eingang eines eine hohe Eingangsimpedanz aufweisenden, invertierenden Terstärkers 36 angeschlossen sind, dessen nicht invertierender Eingang geerdet ist. Ein zu messendes Wechselstromsignal wird durch einen Kopplungskondensator 38 an die Eingangsschaltung des Verstärkers A angelegt, während ein zu messendes Gleichstromsignal durchweinen Widerstand 4-0 angelegt wird» Die Verstärkung des Verstärkers A hängt davon ab, welcher oder welche Kombination einer Vielzahl von Rückkopplungswegen oder Meßbereichsschaltungen in Betrieb gesetzt sind. Dieses sind Rückkopplungsschaltungen FB-1, FB-2, FB-3 und FB-4, die jeweils mit einem Ende gemeinsam an den invertierenden Eingang des Verstärkers 36 angeschlossen sind« Normalerweise wird die Rückkopplungsschaltung FB-1 mit dem niedrigsten Meßbereich durch den Betriebsartenschalter 18 für die Wechselstrom- oder Gleichstrombetriebsweisen in Gang gesetzt, wobei der Schalter die Rückkopplungsschaltung mit dem Ausgang des Verstärkers 36 verbindet. Jede dieser Rückkopplungsschaltungen weist eine Widerstands-Kondensator-Parallelschaltung auf, um verschiedene Verstärkungscharakteristiken zu erreichen. In dem niedrigsten Meßbereich ist die Rückkopplungsschaltung EB-1 in Betrieb. Wenn das Gerat nacheinander auf höhere Meßbereiche geschaltet wird, wird die Rückkopplungsschaltung FB-2 parallel zu der Schaltang FB-1, dann die Schaltung FB-3 parallel zu der Schaltung FB-1 geschaltet. Im höchsten Meßbereich werden sodann die Schaltungen FB-2, FB-3 und FB-4 parallel zu der Schaltung FB-1 gelegte Das Gerät wird nacheinander in seinem Meßbereich in entgegengesetztem Sinn heruntergesetzte Die Rückkopplungsschaltungen FB-2, FB-3 und FB-4 werden nacheinander durch Signale betätigt, die von den Meßbereichskreisen R1 und R2 geführt werden. Normalerweise führen diese Kreise negative Signale. Auf Befehl der digitalen Steuerschaltung (Fig. 5) führen der eine oder der andere oder beide Kreise R1 und R2 ein positives Signal. Wenn daher der Kreis R1 ein positives Signal führt, wird ein Feldeffekttransistor 40 in den leitfähigen Zustand vorgespannt, um die Rückkopplungsschaltung FB-2

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zu aktivieren. Wenn der Kreis R2 ein positives Signal führt, wird ein Feldeffekttransistor 42 in den leitfähigen Zustand gebracht, so daß die Rückkopplungsschaltung FB-3 aktiviert wird. Wenn jedoch beide Meßbereichskreise R1 und R2 positive Signale führen, wird ein Feldeffekttransistor 44 in Vorwärtsrichtung vorgespannt, um die Rückkopplungsschaltung FB-4 zu aktivieren.

Wenn die Betriebsartenschalter zur Messung von Widerständen (Ohm) eingestellt sind, steht ein fünfter Meßbereich bei Aktivierung der Rückkopplungsschaltung FB-5 zur Verfügung. Wenn die digitale Steuerung DC (Fig. 5) ein positives Signal auf dem Meßbereichssteuerkreis R4 erzeugt, wird daher ein Feldeffekttransistor 46 in Vorwärtsrichtung vorgespannt, um diese Rückkopplungsschaltung zu aktivieren, die in Reihe geschaltete j Widerstände 43 und 50 aufweist. In dieser Betriebsweise sind jedoch die Rückkopplungsschaltungen FB-1 bis FB-5 nicht als Rückkopplungsschaltungen für den Verstärker 36 geschaltet· Statt dessen dienen sie als Eingangsimpedanznetzwerke, um die Meßbereichssteuerfunktion zu erfüllen» Der unbekannte, zu messende Widerstand wird zwischen den Anschlüssen 10 und 20 angeschlossen, so daß bei ordnungsgemäß auf die Messung von Ohm ; eingestellten Betriebsartenschaltern der unbekannte Widerstand j zwischen dem Eingangspunkt P und dem Ausgang des Verstärkers 36 i liegt. Eine Konstantspannungsquelle wird zur Messung des Wertes; dieses Widerstandes verwendet. Diese Quelle wird von einer Ze- i ner-Bezugsschaltung abgeleitet, die eine Zenerdiode 60 auf- ■· weist, die parallel zu dem Widerstandsabschnitt eines Poten- ■ tiometers 62 von der Erde über einen Widerstand 64 mit einer (B-)-Spannungsquelle verbunden ist. Der Abgriff des Potentio- j meters 62 ist mit dem nicht invertierenden Eingang eines eine \ verhältnismäßig geringe Eingangsimpedanz aufweisenden Funktionsverstärkers 66 verbunden, dessen Ausgangskreis durch einen Widerstand 68 mit dem invertierenden Eingang desselben verbun- .

den ist. Die Zener-Bezugsausgangsspannung von dem Verstärker 66j wird durch den Betriebsartenwahlschalter 18 an die geeignete j Meßbereichregel- oder Rückkopplungsschaltung FB-1 bis FB-7 i

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angelegt

Eine Schutzschaltung ist vorgesehen, um den Verstärker A gegen eine Beschädigung zu schützen, wenn eine große Spannung zwischen den Anschlüssen 10 und 20 angelegt wird, wenn das Gerät auf die Ohmmeßbetriebsweise geschaltet ist. Die Schaltung weist einen über Dioden angeschlossenen Transistor 69 auf, der in Reihe mit einem Widerstand 48 über den Anschlüssen 10 und angeschlossen ist. Wenn eine Überspannung zwischen den Anschlüssen 10 und 20 angelegt wird, so daß näherungsweise 5 Volt über dem Transistor 69 liegen, bricht daher der Transistor zusammen und leitet durch den Widerstand 4-8.

Aktiver-Gleichrichter und Polaritätsfühler

Der aktive Gleichrichter AR dient dazu, die Ausgangaspannung V_A (Fig. 3) von dem Eingangsverstärker A aufzunehmen und eine unipolare Ausgangsspannung V_Q in Form eines positiven Gleichspannungssignales unabhängig von der Polarität des Signales V^ zu liefern, dessen Größe mit der des Signales V* und damit mit der Größe der unbekannten Quelle variiert. Der PoIaritätsfühler PS dient dazu, Signale auf den Ausgangsschaltungen F.. und F₂ ^zu liefern, die mit den digitalen Steuereinrichtungen DG (Fig. 1 und 5) verbunden sind und anzeigen, ob das Gerät zum Messen von 0hm, eines Wechselstromsignales oder eines Gleichstromsignales verwendet wird, und ob in letzteren Fall das Gleichstromsignal ein positives oder ein negatives Signal ist.

Der aktive Gleichrichter AR (Fig. 3) weist zwei invertierende Verstärkerschaltungen 70 und 80 auf«. Die Schaltung 70 weist einen Funktionsverstärker 72 auf, dessen nicht invertierender Eingang geerdet und dessen invertierender Eingang durch zwei in Reihe geschaltete Widerstände 74 und 76 zur Aufnahme des Signales V^ angeschlossen ist« Eine erste Rückkopplungsschaltung ist zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Verstärkers 72 angeschlossen und weist einen Widerstand 78 zusammen

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mit einer Diode 82 auf, die wie dargestellt gepolt ist. Eine zweite RUckkopplungsschaltung zwischen diesen beiden Punkten weist einen Widerstand 84 und den Emitter-Basisweg eines PNP-Transistors 86 auf, dessen Emitter mit der Ausgangsschaltung des Verstärkers 72 und dessen Kollektor durch ein Paar von Widerständen 88 und 90 mit einer (B-)-Spannungaquelle verbunden ist. Der Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand 78 und der Diode 82 ist mit der Verstärkerschaltung 80 durch einen Widerstand 92, u. zw. mit dem invertierenden Eingang eines Funktionsverstärkers 94, verbunden, dessen nicht invertierender Eingang geerdet ist. Eine RUckkopplungsschaltung für die Schaltung 80 ist zwischen dem Ausgang des Verstärkers 94 und dem invertierenden Eingang desselben angeschlossen und weist einen Widerstand 96 auf. Der Verbindungspunkt der Widerstände 92 und 96 ist durch einen Widerstand 98 mit dem Verbindungspunkt der Widerstände 74 und 76 verbunden.

Der Widerstand 74 kann beispielsweise einen Widerstandswert R haben, während die Widerstände 76, 92 und 98 einen Widerstandswert von 2 R und die Widerstände 78, 84 und 96 jeweils einen Widerstandswert von 4 R haben. Wenn das Eingangsspannungssignal V_A ein Gleichspannungssignal von beispielsweise plus 1 Volt ist, und der Widerstand R gleich 5.00C 0hm gewählt wird, ist folglich der Wert des Stromes, der in den Summierungspunkt S des Verstärkers 72 fließt, in der Größenordnung von + 0,05 Milliampere, so daß das an dem Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 78 und i2 auftretende Potential in der Größenordnung von - 1 Volt ist. Ein Spannungsabfall ist über der Diode 82 vorhanden, der etwa - 1,7 Volt an dem Emitter des Transistors 86 liefert. Polglich ist der Transistor 86 in Rückwärtsrichtung vorgespannt. Der Abschnitt der Ausgangsspannung des Verstärkers 94 aufgrund des positiven 1-Volt-Niveaus an dem Verbindungspunkt der Widerstände 78 und 92 ist etwa + ,2 Volt wegen der Verstärkung des Verstärkers 80. Es sind jedoch etwa 0,5 Volt an dem Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 74 und 76 vorhanden, und diese Spannung wird durch den Verstärker 80 verstärkt und invertiert, um etwa

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- 1 Volt zu erhalten. Die Nettoausgangsspannung V₀ ist daher + 1 Volt ο

Wenn das Eingangssignal V^ "beispielsweise - 1 Volt ist, ist die bewirkte Betriebsweise ähnlich zu der oben beschriebenen Betriebsweise mit der Ausnahme, daß der Widerstand 86 in Vorwärt sr ichtung in den leitfähigen Zustand vorgespannt wird, und daß das an dem Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 78 und 92 auftretende Potential sich dem Erdpotential nähert, und daß das Potential an dem Emitter des Transistors 86 etwa +1,7 Volt beträgt. Die Komponente der Ausgangsspannung V₀ aufgrund der an dem Verbindungspunkt der Widerstände 78 und 92 ; vorhandenen Spannung ist selbstverständlich gleich null. Bei : einem negativen Eingangssignal V« ist das Potential an dem Verbindungspunkt der Widerstände 74 und 76 etwa gleich - 0,5 V,^: und dieses Signal wird durch den invertierenden Verstärker 80 '. verstärkt, so daß eine Ausgangsspannung V₀ von +1,0 Volt ge- '^; liefert wirdo Aus dem Vorhergehenden ist ersichtlich, daß der aktive Gleichrichter AR eine Ausgangsspannung V₀ liefert, die ' immer eine positive Polarität und eine solche Größe hat, die mit der Größe der Eingangsspannung V* variiert.

Der Polaritätsfühler PS dient dazu, Ausgangsanzeigen auf den Funktionsleitungen ΪΥ und F₂ ^zu liefern, die anzeigen, ob das Gerät zum Kessen von Ohm, Wechselspannung oder Gleichspannung und im letzteren Pail zum Anzeigen der betreffenden Polarität verwendet wird. Ss wird daran erinnert, daß der Transistor 96 bei positiver Spannung V_A in Rückwärtsrichtung und bei einem negativen Signal in Vorwärtsricht'ung vorgespannt wird. Zur Bestimmung der Polarität werden diese Zustände im Effekt durch den Polaritätsfühler verstärkt. Der Polaritätsfühler weist zwei NPN-Transistoren 100 und 102 auf. Der Transistor 100; ist mit seinem Emitter mit einer (B-)-Spannungsquelle und mit seinem Kollektor durch einen Widerstand 106 mit der (B+)-Spannungsquelle verbunden. Der Verbindungspunkt der Widerstände 8S und 90 ist mit der Basis eines Transistors 100 verbunden. Auf ähnliche Weise ist der Verbindungspunkt des Kollektors des

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des Tranaistora 100 und des Widerstandes 106 mit der Basis des Transistors 102 verbunden, dessen Emitter mit der (B-)-Spannungsquelle und dessen Kollektor mit einer (B+)-Spannungsquelle durch einen Widerstand 108 verbunden ist. Ein Widerstand 110 verbindet die (B+)-Spannungsquelle mit einem Wechselstromausgangaanschluß für den Betriebsartenschalter 22 und mit einem Gleichstromausgangsanschluß fUr den Betriebsartenachalter 24· Der Kollektor des Transistors 102 ist mit einem Gleichspannungsausgangsanschluß für den Betriebsartenschalter 22 verbunden. Der Emitter des Transistors .102 ist mit einem Ohm-Ausgangsanschluß für den Betriebsartenschalter 22 und mit einem Ohm-Ausgangsanschluß und einem Wechselspannungsausgangsanschluß für den Betriebsartenschalter 24 verbunden.

Wenn die Betriebsartenschalter 22 und 24 in die Position für den Wechselstrombetrieb gebracht sind, führt im Betrieb die Ausgangs schaltung F-j ein (B+)-Signal, während die Auegangesohaltung Ρ« ^e*ⁿ (B-)-Signal führt· Wenn die Betriebeartenschalter in die Ohm-Position gebracht sind, führen die Ausgangssohaltungen P^ und ig beide ("B-)-Potentiale· Biese Kombinationen werden in der digitalen Steuerschaltung dekodiert. Wenn die Betriebsartenschalter in der Gleichspannungsposition sind, liefert der Polaritätsfühler PS die richtige Anzeige bezüglich der Polarität der unbekannten Quelle. Die Polarität der Spannung V_A, die an den aktiven Gleichrichter AB angelegt wird, ist entgegengesetzt zu der der unbekannten Quelle, weil der Verstärker A (Pig. 2) tine Inversion durchführt. Wie bereits bei der Betriebsweise des aktiven Gleichrichters AR erwähnt wurde, ist der Tranaistor 86 bei positiver Spannung V_A (was eine negative unbekannte Gleichspannungequelle anzeigt) in Bückwärtsrichtung vorgespannt, während der Transistor in Vorwärtsrichtung vorgespannt ist,, wenn das Spannungssignal V^ negativ ist (was eine positive unbekannte Quelle anzeigt). Wenn daher die unbekannte Quelle eine negative Polarität hat, ist der Transistor 100 in Rückwärtsrichtung und der Transistor 102 in Vorwärtsrichtung vorgespannt. Wenn beide Schalter 22 und 24 in der Gleichspannungaposition sind, führt die

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Ausgangsschaltung F₁ ein (B-)-Potential, während die Ausgangsschaltung Fg ^ein (B+)-Potential führt. Wenn jedoch die unbekannte Spannungsquelle eine positive Polarität hat, ist der Transistor 100 in den leitfähigen Zustand vorgespannt, wodurch der Transistor 102 in Rückwärtsrichtung vorgespannt wird. Wenn die Betriebsartenschalter 22 und 24 in der G-leiohspannungsposition sind, führen die Ausgangsschaltungen F₁ und F₂ jeweils ein (B+)-Potential.

Analο g-Di git al-S ehaltung

Der Analogdigitalumsetzer AD dient dazu, die Ausgangsspannung Vq von dem aktiven Gleichrichter AR in digitale Impulse umzusetzen, damit die digitale Steuerschaltung DC diese zur Erzeugung einer Ausgangsanzeige über die Größe der unbekannten Analogquelle verwenden kann. Der Analogdigitalumsetzer AD weist im allgemeinen eine Integrationsschaltung I und'einen Niveaudetektor LD auf (Fig. 4)» der mit einer Konversionslogikschaltung GL. gekoppelt ist (die Bestandteil der digitalen Steuereinrichtung DG sein kann)· Die Integrationsschaltung I weist einen Funktionsverstärker 120 auf, dessen nicht invertierender Eingang geerdet ist, wobei ein Kondensator 122 zwischen dem invertierenden Eingang und dem Ausgang des Verstärkers angeschlossen ist. Die Analogspannung V_Q wird durch einen Widerstand 124 an die Integrationsspannung angelegt, um den Kondensator 122 zu laden. Der Niveaudetektor hat die Form eines Funktionsverstärkers, dessen invertierender Eingang mit· der Integrationsschaltung I verbunden ist, und dessen invertierender Eingang geerdet ist, um ein Bezugspotential zu definieren. Da der Kondensator 122 sich bei Empfang eines positiven Analogsignales V_Q auflädt, nähert sich das Potential der Integrationsschaltung I einem negativen Niveau und, wenn die Spannung durch das Erdpotential geht, wird ein positives Ausgangssignal von dem Niveaudetektor LD abgeleitet und an ein Flip-Flop FF-1 in der Konversionslogikschaltung OL angelegt . Das Flip-Flop FF-1 ist ein JK-Typ-Flip-Flop mit zwei Eingangsanschlüssen J und K und zwei Ausgangsanschlüssen Q

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und (J. Das positive Ausgangssignal von dem Niveaudetektor ID wird an den Eingangaanschluß J angelegt, und das positive Signal wird durch einen invertierenden Verstärker 126 invertiert, so daß ein negatives Signal an den Eingangsanschluß K angelegt wird. Wenn der Kondensator 122 sich über das Erdpotential hinweg zu einem positiven Niveau auflädt, gibt andererseits der Niveaudetektor LD ein ins Negative gehendes Signal an den Eingangaanschluß J ab, und .durch den Inverter 126 wird ein positives Signal an den Eingangaanschluß K angelegt.

Wenn ein Taktsignal an das Flip-Flop FF-1 angelegt wird, werden die an den Eingangsanachlüssen J und K anstehenden Signale an die entsprechenden Ausgangsanschlüsse Q und $ übertragen. Während sich der Kondensator 122 auflädt, führt der Ausgangsanschluß Q ein positives oder binäres "1"-Signal, das durch eine Diode 128 und einen diodengeschalteten Transistor 130 an einen Kondensatorentladekreis angelegt wird. Der Entladekreis weist einen diodenangeschlosaenen Transistor 132, ein Potentiometer 134 und zwei Widerstände I36 und 138 auf, die ala Spannungsteiler alle in Reihe zwiachen dem Summierpunkt des Integrators und der (B-)-Spannungsquelle.angeschlossen sind. Der Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 136 und 138 ist mit dem Emitter eines NPN-Transistors 140 verbunden, dessen Kollektor geerdet und dessen Basis mit der Zenerdiode 160 (Fig. 4) verbunden ist. Die letztere Schaltung dient dazu, ein Zener-Bezugspotential an dem Verbindungspunkt der Widerstände 136 und 138 zu liefern, so daß eine Konatantspannungsquelle zur Entladung des Kondensators 122 geschaffen wird. Solange der Ausgangsanschluß $ des Flip-Flops FF-1 ein positives Signal führt, ist der Tranaistor 132 in dem Entladekreis in Rückwärtsrichtung vorgespannt, go daß der Entladekreis unwirksam ist. Wenn jedoch der Auagangaanachluß Q ein negatives Signal führt, ist der Transistor 132 in Vorwärtsrichtung vorgespannt, 30 daß der Entladekreis wirksam werden kann, wodurch sich der Kondensator 122 durch den Weg entlädt, in dem der Transistor 132 und der Potentiometer 134 liegen.

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Wenn im Betrieb die Eingangsspannung V₀ angelegt wird, lädt sich der Kondensator 122 aufj so daß sein Ausgangskreis ein Potential führt, welches sich in einer negativen Richtung ändert· Wenn das Potential das Bezugsniveau oder Erdpotential überschreitet, gibt der Niveaudetektor ID ein positives oder binäres "1"-Signal an die Flip-Flop-Schaltung FF-1 ab. Folglich wird ein binäres ¹M"-Signal an'den Eingangsanschluß J und ein binäres "O"-Signal an den Eingangsanschluß E angelegt« Bis ein Taktimpuls von der Taktquelle an das Flip-Flop angelegt wird, tritt jedoch keine Änderung in dem Aufladevorgang ein. Bei Aufnahme des nächsten Taktimpulses wird jedoch das Flip-Flop FF-1 betätigt, so daß sein Ausgangsansohluß ÜJ ein binäres "0"-Signal und sein Ausgangsanschluß Q ein binäres "1"-Signal führt. Dies bewirkt, daß der Entladekreis den Kondensator 122 entlädt* Während der Kondensator entladen wird, legt der Ausgangsanschluß Q ein Aufsteuersignal an das UND-Gatter 140 an, so daß Taktimpulse während der Entladebetriebsweise durch dieses UND-Gatter an ein zweites UND-Gatter 142 Übertragen werden können. Das UND-Gatter 142 wird nur dann aufgesteuert, wenn sein zweiter Eingang ein binäres ¹M "-Signal von einer "zähle nun"-Schaltung OH empfängt, welches anzeigt, daß nun unter der Steuerung der digitalen Steuereinrichtung DG (Fig. 5) gezählt werden soll. Die torgesteuerten Taktimpulse von dem UND-Gatter 142 werden an eine Zählerschaltung in der digitalen Steuereinrichtung angelegt, um die Zahl der Impulse zu zählen, die während der Entladevorgänge innerhalb einer vorgegebenen Zahl von Taktimpulsen auftreten. Dies wird im folgenden im einzelnen beschrieben.

Wenn sich der Kondensator 122 entlädt, so daß das Ausgangspotential der Integrationsschaltung I das Erdpotential in einem positiven Sinn überquert, legt der Niveaudetektor ID ein negatives oder binäres "0"-Signal an das Flip-Flop FF-1 an. Dies verhindert jedoch nicht eine weitere Entladung des Kondensators 122, da der Entladekreis weiterhin wirksam ist, bi3 das Flip-Flop FF-1 seinen Zustand ändert. Das Flip-Flop FF-1 ändert seinen Zustand bei Aufnahme.des nächsten Taktimpulses,

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so daß der Ausgangsanschluß Q ein binäres "1"-Signal und der Auagangsanschluß Q ein binäres "0"-Signal führt. Wenn der Ausgangsanschluß Q ein binäres "O"-Signal führt, werden die UND-Gatter HO und ^^2 unwirksam gemacht, so daß keine torgesteuerten Taktimpulse an die digitale Steuereinrichtung angelegt werden. Wenn der Ausgangsanschluß φ ein positives Potential führt, spannt ferner der Transistor 130 den Transistor 132 in Rückwärtsrichtung vor, so daß der Entladekreis unwirksam gemacht wird.

Digitale Steuereinrichtung

Die digitale Steuereinrichtung DG dient dazu, Taktimpulse von dem Taktgeber C und außerdem die torgesteuerten Taktimpulse von dem Analogdigitalumsetzer AD zu empfangen und eine digitale Anzeigeeinrichtung zu steuern, um eine Anzeige über die Größe der unbekannten Quelle als Funktion der Zahl der torgesteuerten Taktimpulse zu geben, die während der Dauer gezählt werden, in der eine feste Zahl der Taktimpulse gezählt wird. Die digitale Steuereinrichtung weist ferner eine Logikschaltung auf, um die binäre Information, die auf den Auagangskreisen F₁ und F₂ von dem Polaritätsfühler PS getragen wird, zu dekodieren und eine ordnungsgemäße Anzeige dafür zu liefern, ob das Gerät zum Messen einer unbekannten Wechselstromquelle, einer unbekannten Gleichstromquelle oder zum Messen von Ohm verwendet wurde, und um im Falle eines Gleiohstromsignales die Polarität des empfangenen Signales anzuzeigen ο Zusätzlich weist die digitale Steuereinrichtung eine Schaltung zum aufeinanderfolgenden Heraufsetzen oder Herabsetzen des Skalenfaktors für das an dem Analogdigitalumsetzer angelegte Eingangssignal auf. Diese und andere Funktionen werden im einzelnen anhand von Fig. 5 beschrieben.

Die torgesteuerten Taktimpulse GG, die an dem Ausgang des UND-Gatters 142 in der Konversionslogikschaltung CL abgenommen werden, werden an einen Zähler C-1 angelegt, der einen herkömmlichen BCD-Zähler mit drei Dekaden und einen

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herkömmlichen Einbitzähler aufweist. Polglich dient der Zähler C-1 dazu, ein Muster von digitalen Signalen zu liefern, das eine vierstellige Zahl darstellt, wobei die am meisten signifikante Ziffer von dem Einbitzähler erhalten wird. Wie üblich ist jede der drei weniger signifikanten Dekaden mit vier Ausgangsschaltungen versehen, um Muster binär kodierter Signale zu führen, die den Wert des augenblicklichen Zählerstandes anzeigen ο Die Ausgangskreise des Zählers C-1 führen zu einer Dreizehnbitkippschaltung BL, die in herkömmlicher Weise ausgeführt sein und eine Vielzahl von Flip-Flop-Schaltungen, die ein Register bilden, aufweisen kann· Taktimpulse von dem Taktgeber O werden auch an einen elfstufigen, binären Pulszähler 0-2 für Steuer- und Zeitgeberzwecke angelegt. Die-

ser Zähler hat eine Vielzahl von Ausgangskreisen (Figo 5), um [ die verschiedenen Funktionen zu steuern, die noch im einzelj nen beschrieben werden. Der Pulszähler 0-2 ist ein kontinuierj lieher Zähler, der von O bis 2.o48 zählt und dann wieder beginnt, einen neuen Zyklus zu zählen. Die Ausgangskreise führen zu einem TaktSignaldekoder SD, der bei geeigneten Zählerständen Steuersignale liefert, um die digitale Steuereinrichtung zu steuern. Der Signaldekoder SD hat einen Ausgangkreis CN, der mit einem Aufsteuereingang des UND-Gatters 142 in der Konversionslogik CL verbunden ist, um das UND-Gatter von einem Zählerstand gleich 0 bis zu einem Zählerstand gleich 2.016 aufzusteuern. Während dieser Zeitdauer werden die torgesteuerten Taktimpulse, die während den Entladevorgängen des Kondensators 122 in dem Analogdigitalumsetzer abgeleitet werden, an den Zähler C-1 angelegte Nach einem Zählerstand von 2.016 werden die nächsten zweiunddreißig Zählerstellen, d. h. die Zählerstellen bis zu einem Zählerstand von 2„048, für Steuerzwecke verwendet, beispielsweise, um die torgesteuerten Taktimpulse durch Entfernen des Aufsteuersignales von dem UND-Gatter 142 zu sperren, um die Bitkippschaltang BL anzusteuern, so daß sie die Information von dem Zähler C-1 aufnimmt, »um den Zähler C-1 zurückzusetzen und um die selbsttätige Meßbereichsanpassung zu steuern.

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Wenn ein Zählerstand von 2.016 erreicht ist, wird daa Aufsteuersignal auf der "zähle nun"-Schaltung CN entfernt, so daß keine zusätzlichen, torgesteuerten Taktimpulse an den Zähler C-1 angelegt werden. Der Signaldekoder SD weist einen Steuerausgang ST aus, der nun ein Ausgangasignal zum Ansteuern der Bitkippschaltung BL führt, so daß die in dem Zähler C-1 enthaltene Information in die Bitkippschaltung übertragen wird. Die Ausgangskreise für die drei weniger signifikanten Ziffern der Bitkippschaltung führen zu einem Ziffernmultiplexer DM, der in geeigneter Form, beispielsweise als zyklisches Schieberegister, ausgeführt sein kann. Der Ziffernmultiplexer wird durch TaktSteuerimpulse gepulst, die von den Ausgangskreisen T^, Tg und T-, des Signaldekoders SD abgenommen werden, so daß die Information für die drei weniger signifikanten Ziffern jeweils eine zu einer Zeit durch den digitalen Multiplexer DM zu einem Segmentdekoder D im Multiplexbetrieb übertragen wird, der beispielsweise die Form eines herkömmlichen Vierreihen-in-Siebenreihen-BCD-Umsetzers haben kann. Der Dekoder D ist normalerweise durch ein Steuersignal von dem Ausgang einer Anzeigesperrschaltung DI aufgesteuert. Das Aufsteuersignal wird jedoch bei Beaufschlagung der Anzeigesperrschaltung mit einem Blinkbefehl von der Überbereichsschaltung OR der selbsttätigen Bereichssteuerung AR entfernt, was noch beschrieben wird. Das Aufsteuersignal wird auch während der Zeit entfernt, während der das Zeitsteuersignal an dem Ausgangskreis T_Q des Signaldekoders für die am meisten signifikante Ziffer des Zählers C-1 ansteht. Die Ausgangskreise T_Q, T₁, T₂ und T, des Signaldekoders führen nacheinander Steuersignale in der Reihenfolge, um die Sicht-Ausleseschaltung anzutreiben, die eine Eineranzeige 150, eine Zehniielanzeige 152, eine Hundertstelanzeige 154 und eine Tausendstelanzeige 156 aufweist. Diese Sichtanzeigen sind vorzugsweise aus sieben Strichen bestehende, von der Achterfigur ausgehende Anzeigen, die jeweils einen zusätzlichen Kreis zur Erzeugung einer Anzeige für die lage des Dezimalpunktes haben. Die acht Kreise zur Ansteuerung der sieben Striche und des Dezimalpunktes werdetι von dem Functions·- und Dezitnalpunktdekoder FD weggeführt.

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Der Punktions- und Dezimaldekoder FD ist mit den sieben Ausgangskreisen des Vierlinien-in-Siebenlinien-BGD-Dekoders D verbunden, um jede der Sichtanzeigen 152, 154 und 156 in Abhängigkeit davon anzutreiben, welcher der Ausgangskreise T₁, 3?2 tmd Τ.,, respektive, ein Steuersignal führt. Wenn jedoch ein Steuersignal von dem Ausgangskreis T_Q des Taktsignaldekoders SD aufgenommen wird, wird die am meisten signifikante Ziffer von der Bitkippschaltung an den Dekoder durch die Schaltung LOB angelegt, und diese wird dekodiert und durch den Punktionsdekoder PD an die Anzeige 150 abgegeben. Da in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel nur eine Ziffer, die Ziffer "ι", von der Anzeige 150 geliefert wird, sind die Segmentbalken so angeschlossen, daß nur eine Ziffer "1" betätigt wird. Der "G-"-Balken wird dazu verwendet, ein Signal negativer Polarität anzuzeigen«

Die selbsttätige Meßbereichsschaltung AR weist eine Schaltung | auf, um selbsttätig den Skalenfaktor des Eingangssignales auf den richtigen Betriebsbereich zu bringen. Je nachdem, welcher Bereich gewählt wird, wird der Dezimalpunkt der Sichtanzeige von unmittelbar hinter der Eineranzeige hinter die Zehntel oder Hundertstel oder Tausendstel je nach Bedarf verschoben» ΑμββΓ einer Einrichtung zur Auswahl des richtigen Betriebsbereiches weist die Meßbereichsschaltung eine Dekoderschaltung auf, um eine Ausgangsanzeige über die.richtige Position des Dezimalpunktes zu liefern. Diese Ausgangsanzeige wird auf einem von vier Ausgangskreisen DPO, DP1, DP2 bzw. DP3 geführt. Diese Kreise führen zu dem Punktions- und Dezimalpunktdekoder PD, der die Anzeigen dekodiert, und, wenn ein Dezimalpunktfür eine spezielle, gerade dekodierte Ziffer aufleuchten soll, wird der Dezimalpunktausgang DP des Punktionsdekoders erregt, so daß er ein niederes Signal zur Beaufschlagung an die Anodenleitung der'entsprechenden Anzeige 150 oder 152 oder 154 oder 156 führte

Die T.ießberei einschaltung AR nimmt Eingangssignale von den Punktionsschaltungen P₁ und P₂ (Pig· 3) auf, die im Effekt

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die Betriebsweise anzeigen, d<> h. ob das Gerät zum Messen von Ohm, eines Wechselstromsignales oder eines Gleichstromsignales verwendet wirdo Im letzteren Fall wird auch die betreffende Polarität angezeigte Die Meßbereichsschaltung dekodiert die Signale auf den Punktionskreisen F₁ und F^ und legt die dekodierte Information an den Funktions- und Dezimalpunktdekoder FD über eine der fünf Ausgangskreise an, die als - D.C, A.C., + D.C., MJl , und KjO- bezeichnet sind. Wenn die Betriebsweise zum Messen eines Gleichstromsignales eingeschaltet ist, und wenn das unbekannte Signal eine positive Polarität hat, dann trägt der Ausgangskreis + D.O. die entsprechende Information. Wenn jedoch die Polarität negativ ist, dann führt der negative Kreis die entsprechende Information, und dies wird von dem Dekoder FD gekodiert. Es wird eine Sichtanzeige erzielt, die die negative Polarität durch Erregung des G-BaI-kens der Eineranzeige 150 anzeigt. Obwohl es in den Figuren nicht gezeigt ist, kann das Gerät mit einer Anzeigelampe versehen sein, die immer dann erregt wird, wenn entweder der - D.Co- oder der + D.C.-Ausgangskreis der Meßbereichsschaltung AR erregt ist. Wenn die Funktionskreise F1 und F2 anzeigen, daß ein Wechselstromsignal gemessen wird, dann dekodiert der Funktionsdekoder FD entsprechend die Information, die von dem A.C.-Ausgang der Meßbereichsschaltung AR geführt wird, um eine geeignete Lampe zu erregen, die anzeigt, daß ein Wechselstromsignal gemessen wird. Dasselbe gilt für die Ablesung von Ohmwerten. Ob jedoch eine Megohmablesung oder eine Kiloohmablesung angezeigt wird, hängt von der Information in der Meßbereichsschaltung ab, die den betreffenden Meßbereich anzeigt. Bei der Ohmmessung werden daher Kiloohm- und Megohmanzeigen durch Betätigung der Ausgangskreise KiI bzw. MM. geliefert.

Je nach der Größe der Analogspannung V_Q, die an dem Analogdigitalumsetzer AD anliegt, kann der Zähler C-1 seinen vollen Zählerstand während der "zähle nun"-Periode CN erreichen. Wenn dies der Fall ist, wird dadurch angezeigt, daß das Gerät auf einen höheren Meßbereich geschaltet werden muß, um die

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Größe des Eingangssignales durch einen Skalenfaktor herabzusetzen. Wenn' der Zähler C-1 einen sehr kleinen Zählerstand an dem Ende eines Zählzyklus hat, ist dies entsprechend einer Anzeige, daß die Größe des Eingangssignales abgefallen ist und daß seine Größe nicht so weit durch einen Skalenfaktor herabgesetzt werden sollte, wie es bisher der Fall war. Wenn beispielsweise der Zähler C-1 weniger als 188 Ereignisse während eines vollen Zählzyklus des Zählers C-2 gezählt hat, sollte der Meßbereich des Gerätes auf den nächstniedrigeren Meßbereich heruntergesetzt werden. Das Gerät kann in einer Sequenz in dieser Weise auf immer kleinere Meßbereiche heruntergeschaltet werden, bis es seinen niedrigsten Meßbereich erreicht, wobei an diesem Punkt eine geeignete Schaltung zum Verhindern einer weiteren Herabschaltung betätigt wird. Auf ähnliche Weise wird während der Heraufsetzung des Meßbereiches eine Schaltung betätigt, um eine Vergrößerung des Meßbereiches über die obere Grenze -zu verhindern. Dies kann auf verschiedene Weisen erreicht werden. Beispielsweise kann die Meßbereichsschaltung einen Schaltkreis verwenden, wie er in Fig. 6 gezeigt ist, bei dem ein Dekoder 170 ein Ausgangssignal an den Aufwärtseingang eines herkömmlichen Aufwärts-AbwärtsZählers 172 jedesmal dann abgibt, wenn der Zähler C-1 mehr als 1.999 torgesteuerte Taktimpulse gezählt hat. Wenn die Größe des unbekannten Signales wächst, zählt der Aufwärts-Abwärtszähler in einer Sequenz aufwärts, so daß er von 0 auf 1 auf 2 und dann auf 3 zählte Er hat Ausgangskreise 1, 2 und 3> die nacheinander Steuersignale in Abhängigkeit von dem Impulszählerstand füh- · ren. Wenn jedoch das Gerät seinen obersten Bereich erreicht hat, do h. in diesem Fall einen Zählerstand von 3 bei dem Aufwärts-Abwärtszähler, dann dekodiert eine Sperrschaltung 174 diese Anzeige, um zu verhindern, daß der Aufwärts-Abwärtszähler auf weitere Zählimpulse.reagiert_o Wenn der Zeitdekoder 170 einen Zählerstand an dem Zähler C-I von weniger als 188 dekodiert, wird auf ähnliche Weise ein Impuls an den Abwärtseingangsanschluß des Aufwärts-AbwärtsZählers 172 angelegt, so daß die Abwärtszählimpulse von den Aufwärtszählimpulsen subtrahiert werden. Wenn der Aufwärts-Abwärtszähler einen

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GesamtZählerstand von null erreicht, dekodiert eine Abwärtssperrschaltung 176 diese Information, um den Aufwärts-Abwärtazähler 172 daran zu hindern, auf weitere Abwärtszählimpulse zu reagieren- Auf diese Weise schaltet die Meßbereichsschaltung AR nacheinander den Skalenfaktor des Eingangssignales nach oben und nach unten. In dem gegebenen Beispiel wird der Zustand solch eines Aufwärts-AbwärtsZählers dekodiert, so daß, wenn keine Meßbereichsvergrößerung eingeschaltet ist, keiner der Ausgangskreise R₁, Rp oder R. betätigt ist. Wenn der Meßbereich auf größere Skalenfaktoren geschaltet werden muß, werden die Meßbereichkreise R-j und Rp nacheinander erregt, und für den nächsthöheren Meßbereich werden beide Meßbereichskreise R-. und Rp zusammen erregt. Für Ohmmessungen ist ein zusätzlicher Meßbereich mit einem zusätzlichen Meßbereichskreis R. vorgesehen. Diese Meßbereichskreise R^, R₂ und R. sind mit der gezeigten Meßbereichsschaltung verbunden, die oben in Zusammenhang mit Fig. 2 beschrieben wurde.

Es ist beabsichtigt, daß, wenn das Gerät für Wechselstromoder Gleichstrom- oder Ohmmessungen in seinem obersten Meßbereich ist, ein Anwachsen des unbekannten Signales über den obersten Meßbereich bewirkt, daß die Sichtanzeigen 150, 152, 154 und 156 mit einer Frequenz ein- und ausgehen, die langsam genug ist, um einem Betrachter die Meßbereichsüberschreitung anzuzeigen. Die Zeitgabe des Blinkens dieser Sichtanzeigen wird daduroh erzielt, daß die zwei am meisten signifikanten Ziffern des Zählers G-2 überwacht werden. So haben die Ausgangsschaltungen A und B des Zählers G-2 einen hohen Zustand während 75 $ jedes Zählzyklus, wobei der Ausgangskreis A während 50 io der Zeit und die Ausgangsschaltung B während 25 i» der Zeit hoch liegt, jedoch nicht beide gleichzeitig hoch liegen. Dies wird während Meßbereichsüberschreitungen dazu verwendet, einen Blinkbefehl auf der Bereichsüberschreitungsschaltung OR zu bilden, der zur Steuerung der Anzeigesperrschaltung DI und des Funktionsdetektors FD dient, um das Blinken der Ziffernanzeigen zu bewirken. Ob ein Bereichsüberschreitungsbefehl auf der Ausgangsschaltung OR gegeben wird

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j oder nicht, hängt von dem von dem Zähler 0-1 angenommenen Zählerstand in dem obersten Bereich ab, und das Niveau des Zählerstandes hängt von der Betriebsweise ab, d. h. davon, ob j das Gerät zum Messen eines Wechselspannungssignales, eines j unbekannten Gleichspannungssignales oder für Ohmmessungen verwendet wird» Es ist beabsichtigt, daß die Blinkbefehle 'an verschiedenen Zählerständen für diese verschiedenen Betriebsweisen gegeben werden. Wenn ein Zählerstand von 500 während Wechselspannungsmessungen erreicht wird, wird der Meßbereichsüberschreitungsbefehl gegeben. Auf ähnliche Weise wird, wenn bei Gleichspannungsmessungen der Zählerstand 1.000 über-, schreitet, ein Meßbereichsüberschreitungsbefehl gegeben» Bei Ohmmessungen erzeugt ein Zählerstand von 2„000 einen Meßbereichsüberschreitungsbefehl. Die selbsttätige Meßbereichs-, schaltung AR weist eine geeignete Schaltung auf, um die Ausgangskreise des Zählers C-1 zu dekodieren, um eine geeignete Anzeige einer Meßbereichsüberschreitung zu liefern«,

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Claims

Patentansprüche

Elektrisches Meßgerät mit einer Einrichtung zum Umsetzen eines Analogsignales in ein Digitalsignal, gekennzeichnet durch eine Energiespeichereinrichtung (124), eine Ladeschaltung (I), um Energie in die Energiespeichereinrichtung (122) mit einer Geschwindigkeit einzuspeichern, die von der Größe des Analogsignales abhängt, eine Entladeschaltung (132 - 138), um aus der Energiespeichereinrichtung (132) Energie mit einer relativ konstanten Geschwindigkeit zu entladen, eine Einrichtung (CL) zur Überwachung der Energiespeichereinrichtung (122) und zur Erzeugung einer Ausgangsanzeige jedesmal, wenn die Energiespeichereinrichtung über ein vorbestimmtes Niveau in einer Richtung aufgeladen wird, und jedesmal, wenn die Energiespeicherung wenigstens über das vorbestimmte Niveau in der entgegengesetzten Richtung hinaus entladen wird, eine Taktimpulsquelle (C) und durch eine Steuereinrichtung (DC) zur Steuerung der Schaltung für die abwechselnde Aufladung und Entladung, wobei die Aufladungs- und Entladungsvorgänge jeweils in Abhängigkeit von dem gleichzeitigen Auftreten der Ausgangsanzeige und des Taktimpulses beginnen.
2. Meßgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Ausgangsanzeigeeinrichtung (DR) die eine Ausgangsanzeige über die Größe des Analogsignales in Abhängigkeit von der j Zahl der Taktimpulse angibt, die während den Entladevor- j gangen auftreten.
3. Meßgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Aus- j gangsanzeigeeinrichtung (DL) für die Größe des Analogsignales in Abhängigkeit von dem Verhältnis der Zahl der während der Entladevorgänge auftretenden Taktimpulse und einer vorbestimmten Zahl der Taktimpulse·

4. Meßgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine

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Torsteuerung (OL), um torgesteuerte Taktimpulse während den Entladevorgängen zu liefern, einen ersten und einen zweiten digitalen Zahler (0-1, 0-2), um respektive die Taktimpulse und die torgesteuerten Taktimpulee zu zählen, und durch eine Schaltung, um eine Ausgangsanzeige über die Größe des Analogsignales in Abhängigkeit von der Zahl der gezählten, torgesteuerten Taktimpulse zu liefern, die während einer Zeitdauer auftreten, in der eine vorbestimmte Zahl der Taktimpulse gezählt wird.

5. Meßgerät nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß. der erste Zähler (0-2) eine Einrichtung zum Zählen von N-Impulsen während jedes Zähl-!Betriebszyklus aufweist, und daß eine Einrichtung zum Steuern der Torschaltung (CL) während einer vorbestimmten Zahl von diesen IT-Impulsen vorgesehen ist, so daß nur eine entsprechende vorbestimmte Zahl von torgesteuerten Taktimpulsen durch den zweiten Zähler (C-1) während jedes Zähl-Betriebszyklus gezählt werden kann*

6. Meßgerät nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Schaltung (SD), die von der ersten Zeitschaltung angesteuert wird, wenn wenigstens die vorbestimmte Zahl der

j N-Impulse gezählt worden ist, um die tatsächliche Zahl ■ der torgesteuerten Taktimpulse zu bestimmen, die von dem zweiten Zähler gezählt worden sind.

7. Meßgerät nach Anspruch 6, gekennzeichnet'durch ein Regi-. ster (BL), um eine digitale Darstellung der tatsächlichen Zahl der torgesteuerten Taktimpulse zu liefern ο

8. Meßgerät nach Anspruch 7» gekennzeichnet durch einen Dekoder (D), der auf die digitale Darstellung anspricht und Ausgangssignale gemäß deren Dezimalwert liefert, und durch eine Ausleseeinrichtung (150, 152, 154, 156), um eine entsprechende dezimale Anzeige zu liefern.

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9. Meßgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die digitale Darstellung eine aus mehreren Ziffern bestehende Dezimalzahl darstellt, und daß ein Dekoder (D) auf die digitale Darstellung anspricht und eine Vielzahl von Mustern von Ausgangssignalen erzeugt, wobei jedes der Muster einen dezimalen Wert einer zugeordneten Ziffer der Vielzahl von digitalen Ziffern darstellt, und durch mehrere Ziffernanzeigeeinrichtungen (150, 152, 154, 156), die auf die Muster der Ausgangssignale ansprechen und die entsprechenden dezimalen Anzeigen abgeben.

10. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die : Entladeschaltung (I) mit der Energiespeichereinrichtung (122) verbunden ist und eine Schaltereinrichtung (132) ι aufweist, die bei einer Betätigung einen Entladeweg für die Energiespeichereinrichtung (122) an einen Bezugspunkt schließt, der ein konstantes Gleichspannunganiveau aufweist, j

11. Meßgerät nach Anspruch 1 mit einer Eingangsschaltung (36) ί zur Aufnahme des Analogsignales und einer Ausgangsschal- ; tung (80) zum Anlegen eines unipolaren Analogsignales an j die Energiespeichereinrichtung (122), wobei eine das uni- j polare Signal erzeugende Schaltung zwischen der Eingangs- ' und der Ausgangsschaltung liegt, um wenigstens an der Aasgangsschaltung (80) ein unipolares Analogsignal mit einer vorgegebenen Polarität und einer Größe abzugeben, die von der des aufgenommenen Analogsignales abhängt.

12. Meßgerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladeschaltung (I) mit der Energiespeichereinrichtung (122) verbunden ist und eine Schaltereinricht mg (132) aufweist, die bei Betätigung einen Entladeweg zu einem Bezugspunkt schließt, der ein konstantes Potential mit einer der vorgegebenen Polarität entgegengesetzten Polarität hat.

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13. Meßgerät nach. Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltereinrichtung eine erste, normalerweise in Rückwärt sr ichtung vorgespannte Halbleitereinrichtung (132) ι aufweist, und daß die Steuereinrichtung eine Schaltung (130) aufweist, um die Halbleitereinrichtung (132) in Vorwärtsrich.tung vorzuspannen, um den Entladeweg für die Entladevorgänge zu schließen.

H. Meßgerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die ein unipolares Signal erzeugende Schaltung einen aktiven Gleichrichter (AR) zur Erzeugung eines unipolaren Analog- ^: signales aufweist.

15. Meßgerät nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch einen Polaritätsfühler (PS), um eine Ausgangsanzeige über die Polarität des empfangenen Analogsignales zu geben«

16. Meßgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Meßbe-

j reichsteuerung für das Eingangssignal, die der Energie- j ' speichereinrichtang (122) vorhergeht, um die Amplitude des J j Analogsignales in einen Meßbereich zu bringen. ;

17. Meßgerät nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die j Meßbereichsteuerung eine Vielzahl wahlweise aufschaltbarer | Meßbereichsschaltungen für entsprechend verschiedene Be- i reiche der Amplituden des Analogsignales und Steuerein- J richtungen zur Auswahl der Meßbereichsschaltungen (FB-1, FB-2, PB-3, EB-4) aufweist.

18. Meßgerät nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung Schaltungen aufweist, um die Meßbereichsschaltungen in solch einer Weise auszuwählen, daß der Meßbereich des Gerätes nacheinander auf größere Werte geschaltet wird, wenn die Größe des Analogsignales steigt, und daß das Gerät nacheinander in seinem Meßbereich heruntergeschaltet wird, wenn die Gjöße des Analogsignales kleiner wird.

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19· Meßgerät nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung einen Dekoder, der auf die Anzeige einer Meßbereichsüberschreitung anspricht, wobei das Analogsignal eine Größe oberhalb des größten Meßbereiches hat, und eine Einrichtung aufweist, um eine Sichtanzeige in Abhängigkeit von der Anzeige einer Meßbereichsüberschreitung aufweist.

2Oo Meßgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine digitale Ausgangsschaltung, um eine Ausgangsanzeige der Größe des Analogsignales in Abhängigkeit von der Zahl der Taktimpulse zu liefern, die während den Entladevorgängen bei ' einem Zählzyklus auftreten, der von einer festen Zahl von Taktimpulsen abhängt, wobei die digitale Ausgangsschaltung einen Maximalwertdetektor aufweist, um eine Ausgangs- j

j anzeige zu liefern, wenn das Analogsignal ein vorbestimm- j tes Niveau übersteigt, und durch eine MeSbereichssteuerung,i die auf die Ausgangsanzeige anspricht, um die Größe des j Analogsignales in einem Meßbereich zu erfassen. j

21. Elektrisches Meßgerät mit einer Einrichtung zum Messen der j Größe eines Analogsignales, gekennzeichnet durch einen Analogdigitalumsetzer (AD) zum Umsetzen eines angelegten Analogsignales, das eine Größe innerhalb eines vorgegebenen Meßbereiches hat', in digitale Impulse, die die Größe des angelegten Analogsignales darstellen, eine Eingangsschaltung zur Aufnahme eines zu messenden Eingangsanalogsignales, die eine Vielzahl betätigbarer Meßbereichsschaltungen '(FB-I, PB-2, FB-3f FB-4-) aufweist, um die Größe des Eingangssignales vor seiner Abgabe an den Umsetzer (AD) mit entsprechend verschiedenen Skalenfaktoren zu beaufschlagen, und durch eine Meßbereichssteuerung (AD), die auf die digitalen Impulse anspricht und nacheinander die Meßbereichsschaltungen betätigt, um die Größe des Eingangssignales durch einen Skalenfaktor entweder in einer ersten oder einer zweiten Richtung zu verändern, so daß das Meßgerät nacheinander in Abhängigkeit von der Größe

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des zu messenden Analogsignales in seinem Meßbereich aufwärts- oder abwärtsgeschaltet wird.

22. Meßgerät nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl von Meßbereichsschaltungen wenigstens drei Meßbereichsschaltungen aufweist, von denen wenigstens zwei durch die Meßbereicnssteuerung betätigbar sind, um das Gerät nacheinander in seinem Meßbereich aufwärts- oder abwärt szuschalten.

23. Meßgerät nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßgerät einen größten Meßbereich hat, und daß eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, die auf die digitalen Impulse anspricht und eine Meßbereichsüberschreitungsanzeige davon gibt, daß das zu messende Analogsignal den obersten Meßbereich übersteigt.

24» Meßgerät nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßgerät einen Betriebsartenwahlsclialter aufweist, der, je nachdem, welche einer Vielzahl von unbekannten Quellen durch das zu messende Analogsignal dargestellt wird, betätigbar ist, einen Betriebsartendekoder, der eine Anzeige der ausgewählten Betriebsart gibt, und eine Schaltung aufweist, um die Bereichsüberschreitungsanzeige bei verschiedenen Größen des zu messenden Analogsignales in Abhängigkeit von ihrer ausgewählten Betriebsweise zu erzeugen.

25. Meßgerät nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch zwei Eingangsanschlüsse (10, 20), an denen ein unbekannter Widerstand, dessen Widerstand gemessen werden soll,, anschließbar ist,' eine Konstantenergieeinrichtung, um ein Signal an den Widerstand anzulegen, so daß davon das zu messende Analogsignal abgeleitet wird, welches eine von dem Widerstandswert des Widerstandes abhängende Größe hat, wobei die Eingangsschaltung einen Verstärker (A) zum Verstärken des zu messenden Analogsignales aufweist, und durch eine

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Schutzschaltung, um den Verstärker (A) gegen eine Beschädigung durch ein Spannungssignal zu schützen, das an den EingangsanschluQ (10, 12) angelegt wird.

26. Meßgerät nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschaltung eine Halbleitereinrichtung mit Spannungsdurchbruch aufweist, die in Reihe mit einem Strombegrenzer über den Eingangsanschlüssen (10, 20) angeschlossen ist.

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