WO2005088323A1 - Method and measurement circuit for measuring an unknown electrical resistance in the presence of an unknown fixed interference voltage or a fixed unknown interference current - Google Patents
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- WO2005088323A1 WO2005088323A1 PCT/DE2004/002712 DE2004002712W WO2005088323A1 WO 2005088323 A1 WO2005088323 A1 WO 2005088323A1 DE 2004002712 W DE2004002712 W DE 2004002712W WO 2005088323 A1 WO2005088323 A1 WO 2005088323A1
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- G01R27/16—Measuring impedance of element or network through which a current is passing from another source, e.g. cable, power line
Abstract
The invention relates to a method for the measurement of an unknown electrical resistance in a current circuit, whereby an unknown fixed interference voltage is present in the current circuit. Two independent measurements of the total electrical resistance of the circuit are carried out sequentially with a different setting for a parameter relevant to the measurement and, by application of valid physical laws, the two measurements are analysed together such that on analysis the interfernce voltage is eliminated and the unknown electrical resistance for measurement can be determined. The invention further relates to a corresponding measuring circuit.
Description
Beschreibungdescription
Verfahren und Schaltmesskreis zur Messung eines unbekannten elektrischen Widerstandes bei gleichzeitiger Anwesenheit ei- ner unbekannten festen Störspannung oder eines unbekannten festen Störstroms ,Method and circuit for measuring an unknown electrical resistance in the presence of an unknown fixed interference voltage or an unknown fixed interference current,
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung eines unbekannten elektrischen Widerstandes in einem Strom- kreis, wobei in dem Stromkreis gleichzeitig eine unbekannte feste Störspannung vorhanden ist. Ferner umfasst die vorliegende Erfindung einen entsprechenden Stromkreis. Das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Problem besteht darin, einen elektrischen Widerstand innerhalb eines Schaltmesskrei- ses mit einem geringst möglichen Aufwand zu messen, wobei innerhalb des Stromkreises eine zusätzliche und nicht entfernbare Spannungsquelle mit einem unbekannten, dem Betrag nach aber begrenzten Spannungswert liegen kann. Eine solche Problemstellung kann auftreten, wenn ein resistiver Sensor (e- lektrischer Widerstand, dessen Widerstandswert von einer anderen Größe, die gemessen werden soll z. B. Temperatur, Luftfeuchte, Gaszusammensetzung oder Luftdruck, abhängt) , wobei dieser Sensor vom eigentlichen Messgerät räumlich entfernt ist, so dass in die den Widerstand mit dem Messgerät verbin- denden Drähte (bzw. in diesen Stromkreis) durch elektrochemische Kontaktpotentiale oder thermoelektrische Spannungen oder Spannungsabfälle innerhalb einer gemeinsam verwendeten Ground-Leitung die vorher genannte Störspannung einkoppeln kann. Der Widerstandswert kann auch nominal einen konstanten Wert haben, wenn nur die Existenz dieses Widerstandes mittels der Messung nachgewiesen werden soll (um z. B. zu prüfen, ob ein Kabelbruch vorliegt) oder wenn der Wert des Widerstandes dafür dient, eine Codierung eines Gerätes oder Bauelementes
fernablesbar zu machen (z. B. Codierung des Typs oder der Variante eines Gerätes) . Dabei ist davon auszugehen, dass der Spannungswert, im Folgenden als Störspannung bezeichnet, zeitlich konstant ist oder zumindest relativ zur Dauer einer Messung nur langsam variiert. Es wird im Folgenden davon ausgegangen, dass sowohl der Wert wie auch die Polarität der Störspannung unbekannt ist. Übliche Widerstandsmessgeräte enthalten eine Konstantstromquelle zur Speisung des unbekannten Widerstandes sowie eine Messeinrichtung für die Messung der an dem Widerstand abfallenden Spannung. Durch Division der gemessenen Spannung mit dem bekannten eingespeisten Strom ergibt sich der gesuchte Widerstandswert. Wenn in dem Stromkreis bzw. Messkreis eine zusätzliche unbekannte Spannung vorhanden ist, wird die mit dem Messgerät durchgeführte Span- nungsmessung verfälscht. Dadurch errechnet sich anschließend ein falscher Wert des unbekannten zu messenden Widerstandes. Eine bekannte Lösung des eingangs beschriebenen Problems besteht darin, die Anschlüsse des Messgerätes mit normaler und umgekehrter Polarität an den unbekannten zu messenden Wider- stand inklusive der Spannungsquelle der Störspannung anzuklemmen. Sodann werden die jeweils abfallenden Spannungswerte ermittelt und aus den ermittelten Spannungswerten das arithmetische Mittel gebildet. Diese Lösung setzt allerdings voraus, dass das verwendete Messgerät umgepolt werden kann, was bedeutet, dass es einen Mechanismus, wie beispielsweise einThe present invention relates to a method for measuring an unknown electrical resistance in a circuit, an unknown fixed interference voltage being present in the circuit at the same time. The present invention also includes a corresponding circuit. The problem on which the present invention is based is to measure an electrical resistance within a switching measuring circuit with the least possible effort, it being possible for an additional and non-removable voltage source with an unknown but limited amount of voltage to be located within the circuit. Such a problem can arise if a resistive sensor (electrical resistance, the resistance value of which depends on another variable that is to be measured, for example temperature, air humidity, gas composition or air pressure), this sensor being spatially distant from the actual measuring device is so that the aforementioned interference voltage can be coupled into the wires connecting the resistor to the measuring device (or into this circuit) by means of electrochemical contact potentials or thermoelectric voltages or voltage drops within a commonly used ground line. The resistance value can also have a nominal constant value if only the existence of this resistance is to be verified by means of the measurement (e.g. to check whether there is a cable break) or if the value of the resistance is used for coding a device or component make it remotely readable (e.g. coding of the type or variant of a device). It can be assumed that the voltage value, hereinafter referred to as interference voltage, is constant over time or at least varies only slowly relative to the duration of a measurement. It is assumed below that both the value and the polarity of the interference voltage are unknown. Usual resistance measuring devices contain a constant current source for supplying the unknown resistance as well as a measuring device for measuring the voltage drop across the resistance. The resistance value sought is obtained by dividing the measured voltage by the known fed-in current. If an additional unknown voltage is present in the circuit or measuring circuit, the voltage measurement carried out with the measuring device is falsified. This then results in an incorrect value of the unknown resistance to be measured. A known solution to the problem described at the outset is to connect the connections of the measuring device with normal and reverse polarity to the unknown resistance to be measured, including the voltage source of the interference voltage. Then the respectively falling voltage values are determined and the arithmetic mean is formed from the determined voltage values. However, this solution requires that the measuring device used can be reversed, which means that it has a mechanism such as a
Relais geben muss, der diese Umpolung bewirkt. Der der Erfindung zu Grunde liegende Fall bezieht sich beispielsweise auf eine Messung des Wertes eines Widerstandes, der in einer an einem Kraftfahrzeug betriebenen Antenne eingebaut ist. Der Widerstand verbindet den eigentlichen aktiven elektrischen Punkt der Antenne (also das Hochfrequenzsignal) mit dem e- lektrischen Nullpunkt, in diesem Fall mit dem Chassis des KFZs. Der Widerstandswert ist so groß gewählt, dass die ei-
gentliche Funktion der Antenne, also das Empfangen der Hochfrequenz, nicht gestört wird. Der Widerstand dient dazu, dass mittels der Messung seines Wertes festgestellt werden kann, ob die Antenne in Ordnung ist, oder ob sie nicht kontaktiert ist oder gegen den elektrischen Nullpunkt kurzgeschlossen ist. Je nachdem, welcher Fall vorliegt, erhält man beim Messen des Widerstandes unterschiedliche Werte, die vom (bekannten) Sollwert mehr oder weniger abweichen. Die beschriebene Störspannung würde in diesem Fall entstehen, wenn zwischen dem Punkt, an dem der beschriebene Widerstand an das Chassis des KFZ angeschlossen ist und dem elektrischen Nullpunkt des Moduls, an das die Antenne angeschlossen ist, eine Spannungsdifferenz besteht. Diese Differenz kann dadurch entstehen, dass im elektrisch leitenden Chassis Ströme fließen (z. B. Rückstrom der Beleuchtung des KFZ) oder elektrochemischeRelay must cause this polarity reversal. The case on which the invention is based relates, for example, to a measurement of the value of a resistor which is installed in an antenna operated on a motor vehicle. The resistor connects the actual active electrical point of the antenna (ie the high-frequency signal) with the electrical zero point, in this case with the chassis of the vehicle. The resistance value is chosen so large that the general function of the antenna, i.e. the reception of the radio frequency, is not disturbed. The resistance is used so that by measuring its value it can be determined whether the antenna is OK or whether it is not in contact or is short-circuited to the electrical zero point. Depending on the case, different values are obtained when measuring the resistance, which deviate more or less from the (known) setpoint. The interference voltage described would arise in this case if there is a voltage difference between the point at which the described resistor is connected to the chassis of the motor vehicle and the electrical zero point of the module to which the antenna is connected. This difference can result from the fact that currents flow in the electrically conductive chassis (e.g. reverse current from the lighting of the vehicle) or electrochemical ones
Spannungen auftreten (z. B. durch Korrosion) . Es gibt demnach eine bestehende Schaltung, die aus Kostengründen nicht geändert werden soll (also keine Layoutänderung) , und in der auch Änderungen der Bauelementwerte nicht erfolgen sollen ( keine Stücklistenänderung) . Lediglich die Software darf geändert werden. In dem der vorliegenden Erfindung zugrunde liegenden Fall ist demnach die bisher beschriebene Vorgehensweise nicht oder nur sehr schwer realisierbar. Zudem setzt das beschriebene Verfahren voraus, dass das eingesetzte Messgerät, soweit es mit einer automatischen Messbereichswahl versehen ist, in beiden Polaritäten im gleichen Messbereich, das heißt mit dem gleichen Strom, misst. Ansonsten könnte sich die Störspannung in den verschiedenen Messbereichen unterschiedlich auswirken, wodurch eine Ermittlung des unbekannten zu messenden Wider- Standes nicht oder nur schwer möglich ist. Eine zweite Lösungsmöglichkeit wäre, den Spannungswert der zusätzlichen Spannung, das heißt der Störspannung bei abgeschalteter Stromquelle durch eine getrennte Messung zu ermitteln und bei
der Berechnung des unbekannten zu bestimmenden Widerstandes zu berücksichtigen. Im dem der Erfindung zugrunde liegenden Fall ist das nicht möglich, da wegen des angestrebten geringen Aufwandes des Messgerätes bzw. der Messeinrichtung ein sogenannter in einem vorhandenen Mikroprozessor eingebauter Analog-Digital-Converter (ADC) zur Messung eingesetzt wird. Dieser Analog-Digital-Converter kann nur, gegen den elektrischen Nullpunkt gerechnet, positive Spannungen messen. Die Störspannung kann aber auch einen negativen Spannungswert ha- ben, der dann nicht messbar wäre. Letztlich ist es denkbar, die Messung des unbekannten zu bestimmenden Widerstandes mittels einer Wechselspannung oder eines Wechselstroms auszuführen. Hier wäre der Aufwand allerdings sehr groß, was der oben genannten Problemstellung nach einer möglichst einfachen Rea- lisierung entgegen stehen würde. Man müsste an Stelle derStresses occur (e.g. due to corrosion). Accordingly, there is an existing circuit that should not be changed for cost reasons (i.e. no layout change), and in which component values should not be changed (no change in the parts list). Only the software may be changed. In the case on which the present invention is based, the procedure described so far is therefore not or only very difficult to implement. In addition, the method described assumes that the measuring device used, insofar as it is provided with an automatic measuring range selection, measures in both polarities in the same measuring range, that is to say with the same current. Otherwise, the interference voltage could have different effects in the different measuring ranges, which means that it is difficult or impossible to determine the unknown resistance to be measured. A second solution would be to determine the voltage value of the additional voltage, that is to say the interference voltage when the current source is switched off, by means of a separate measurement and at the calculation of the unknown resistance to be determined. In the case on which the invention is based, this is not possible because, due to the low effort of the measuring device or the measuring device, a so-called analog-digital converter (ADC) built into an existing microprocessor is used for the measurement. This analog-digital converter can only measure positive voltages, calculated against the electrical zero point. The interference voltage can also have a negative voltage value, which would then not be measurable. Ultimately, it is conceivable to carry out the measurement of the unknown resistance to be determined using an AC voltage or an AC current. Here, however, the effort would be very large, which would conflict with the above-mentioned problem after the simplest possible implementation. One would have to replace the
Gleichstrom-Quelle eine Wechselstromquelle verwenden und die zu messende Spannung mit einem Wechselspannungsmessgerät messen. Auch hier würde die Realisierung auf einen starken Eingriff in die Schaltung hinauslaufen, der aus Kostengründen nicht erwünscht ist.DC source use an AC source and measure the voltage to be measured with an AC voltage meter. Here too, the implementation would result in a strong intervention in the circuit, which is not desirable for reasons of cost.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es nunmehr ein Verfahren bereit zu stellen, mit dessen Hilfe es möglich ist unter Vermeidung oben genannter Nachteile, einen elektrischen Widerstand innerhalb eines Stromkreises mit einem möglichst geringen Aufwand zu messen.It was an object of the present invention to provide a method by means of which it is possible, while avoiding the disadvantages mentioned above, to measure an electrical resistance within a circuit with as little effort as possible.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein erfindungsgemäßes Verfahren gemäß Anspruch 1 und einen entsprechenden Schaltmesskreis gemäß Anspruch 7. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den entsprechenden Unteransprüchen aufgeführt.
Gemäß Anspruch 1 der vorliegenden Erfindung wird ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Messung eines unbekannten elektrischen Widerstandes in einem Stromkreis bereit gestellt, wobei in dem Stromkreis gleichzeitig eine unbekannte feste Stör- Spannung vorhanden ist. Erfindungsgemäß werden mit einem zeitlichen Abstand nacheinander zwei sich durch eine unterschiedliche Vorgabe eines messrelevanten Parameters voneinander unterscheidende Messungen des gesamten im Stromkreis vorhandenen elektrischen Widerstandes durchgeführt und unter An- wendung geltender physikalischer Regeln die zwei Messungen derart gemeinsam ausgewertet werden, dass bei der Auswertung die Störspannung eliminiert und der unbekannte zu messende elektrische Widerstand bestimmt werden kann.This object is achieved by an inventive method according to claim 1 and a corresponding switching measuring circuit according to claim 7. Advantageous embodiments are listed in the corresponding subclaims. According to claim 1 of the present invention, a method according to the invention for measuring an unknown electrical resistance in a circuit is provided, an unknown fixed interference voltage being present in the circuit at the same time. According to the invention, two measurements of the entire electrical resistance present in the circuit, which differ from one another by a different specification of a measurement-relevant parameter, are carried out in succession and, using applicable physical rules, the two measurements are evaluated together in such a way that the interference voltage is eliminated during the evaluation and the unknown electrical resistance to be measured can be determined.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden bei der gemeinsamen Auswertung der zwei Messungen die Kirchhoff sehen Regeln angewendet. Die Kirchhoff' sehen Regeln lassen sich auf beliebige Stromkreise anwenden, vorausgesetzt, der in dem Stromkreis fließende' Strom ist ein stationärer Strom. Gemäß einer der Kirchhoff sehen Regeln gilt in einem Stromkreis mit einem darin fließenden stationären Strom, dass beim Durchlaufen einer geschlossenen Schleife des Stromkreises in einem willkürlich festgelegten Umlaufsinn die Summe aller Spannungen gleich null ist. Diese Regel ist Ausdruck der Energieerhaltung in einem derartigen elektrischen Stromkreis. Eine andere zu obiger Formulierung äquivalente Formulierung lautet: in einer abgeschlossenen Schleife eines Stromkreises ist die Summe der Quellenspannungen Ui gleich der Summe der Spannungsabfälle IiRj.. Die Quellenspannungen Ui sind dabei diejenigen Spannungen, die an den Stromkreis angelegt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßenIn a particularly preferred embodiment of the method according to the invention, the Kirchhoff rules are used for the joint evaluation of the two measurements. The Kirchhoff 'see rules can be applied to any circuit, provided that the ' current ' flowing in the circuit is a stationary current. According to one of the Kirchhoff rules, in a circuit with a steady-state current flowing in it, the fact that when it runs through a closed loop in the circuit in an arbitrarily determined sense of rotation, the sum of all voltages is zero. This rule expresses the conservation of energy in such an electrical circuit. Another wording equivalent to the above wording is: in a closed loop of a circuit, the sum of the source voltages Ui is equal to the sum of the voltage drops IiRj . , The source voltages Ui are the voltages that are applied to the circuit. In a preferred embodiment of the invention
Verfahrens werden die zwei Messungen unter unterschiedlicherThe two measurements are carried out under different methods
Vorgabe eines in den Stromkreis einzuspeisenden Stromes durchgeführt. Dabei werden dann auch zwei unterschiedlich Spannungsabfälle in dem Stromkreis gemessen. Von den beiden gemessenen Spannungen wird sodann die Differenz gebildet, e- benso von den beiden eingespeisten Strömen.Specification of a current to be fed into the circuit. Two different voltage drops in the circuit are then measured. The difference is then formed from the two measured voltages, as well as from the two fed-in currents.
Alternativ dazu, das heißt bei einer zweiten Möglichkeit wer- den in einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens die zwei Messungen unter unterschiedlicher Vorgabe einer an den Stromkreis anzulegenden Spannung durchgeführt. Dabei wird dann von den beiden vorgegebenen angelegten Spannungen die Differenz gebildet, ebenso von den dabei dann fließenden gemessenen Strömen. Vorzugsweise erfolgt dann die gemeinsame Auswertung der zwei Messungen durch eine Quotientenbildung aus der Differenz der zwei bei den zwei Messungen in dem Stromkreis jeweilig gemessenen oder gemäß der zweiten Möglichkeit angelegten Spannungen und der Differenz der zwei den Stromkreis bei den zwei Messungen jeweilig durchfließenden eingespeisten oder gemäß der zweiten Möglichkeit gemessenen Ströme. Dadurch wird dann letztlich der unbekannte elektrische Widerstand bestimmt.Alternatively, that is to say with a second possibility, in another preferred embodiment of the method according to the invention, the two measurements are carried out under different presetting of a voltage to be applied to the circuit. The difference is then formed from the two specified voltages applied, as well as from the measured currents then flowing. The joint evaluation of the two measurements is then preferably carried out by forming the quotient from the difference between the two voltages measured in each case in the two measurements or applied in accordance with the second possibility and the difference between the two voltages fed in and flowing through the circuit in the two measurements or according to the second possibility measured currents. This ultimately determines the unknown electrical resistance.
Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke besteht darin, dass die für Stromkreise mit sogenannten Ohm' sehen Wi- derdstände geltenden Kirchhoff sehen Regeln im mathematischen Sinn linear sind und dass sich deshalb die von mehreren verschiedenen bekannten und unbekannten Spannungs- bzw. Strom- quellen verursachten Spannungs- bzw. Stromverteilungen innerhalb eines Netzwerks, hier in einem einfachen Stromkreis, ungestört überlagern. Wegen der Linearität der Kirchhoff sehen Regeln lassen sich die für verschiedenen Werte der vordefi-
nierten eingespeisten Ströme oder alternativ dazu angelegtenThe idea on which the invention is based is that the Kirchhoff rules, which apply to circuits with so-called ohm resistors, are linear in the mathematical sense, and therefore the voltage caused by several different known and unknown voltage or current sources - or distribute power distributions within a network, here in a simple circuit, undisturbed. Because of the linearity of Kirchhoff's rules, the rules for different values of the predefined nated fed-in streams or alternatively applied
Spannungen entstehenden Strom- bzw. Spannungsverteilungen voneinander subtrahieren, wobei dabei dann die von anderen bekannten und unbekannten Quellen verursachten Stromvertei- lungen bzw. Spannungsverteilungen durch die Differenzbildung herausfallen bzw. eliminiert werden, da sie konstant geblieben sind. Dadurch bleiben in der Differenz nur noch Spannungs- bzw. Stromwerte, die zueinander proportional sind, also das Ohm' sehe Gesetz erfüllen und deren Quotient den zu be- stimmenden Widerstand ergibt. Alle Störquellen können somit aus der Bestimmung eliminiert werden und haben keinen Ein- fluss mehr auf das Messergebnis.Subtract the resulting voltage or voltage distributions from one another, the current distributions or voltage distributions caused by other known and unknown sources then dropping out or being eliminated by the difference formation, since they have remained constant. As a result, the difference only leaves voltage or current values which are proportional to one another, that is to say which comply with the Ohm law and whose quotient gives the resistance to be determined. All sources of interference can thus be eliminated from the determination and no longer have any influence on the measurement result.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfin- dungsgemäßen Verfahrens wird eine in einem zeitlichen Abstand nacheinander erfolgende Einspeisung von zwei verschiedenen Strömen zur Durchführung der zwei Messungen durch eine entsprechende Programmierung einer vorgesehenen, mit dem Stromkreis in Verbindung stehenden Umschalteeinheit, wie bei- spielsweise eines Mikroprozessors realisiert. Eine Umpolung mittels eines Relais λ ist dadurch nicht erforderlich.In a particularly preferred embodiment of the method according to the invention, two different currents are fed in successively at a time interval in order to carry out the two measurements by appropriate programming of a switchover unit, such as a microprocessor, which is connected to the circuit , A polarity reversal by means of a relay λ is therefore not necessary.
Ein großer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine sehr einfache und kostengünstige Messung eines unbekannten zu bestimmenden Widerstands unter Anwesenheit einer Störspannung. Gleichzeitig wird gegenüber den eingangs erläuterten Möglichkeiten auch das Messergebnis bezüglich seiner Genauigkeit verbessert.A great advantage of the method according to the invention is a very simple and inexpensive measurement of an unknown resistance to be determined in the presence of an interference voltage. At the same time, the accuracy of the measurement result is also improved compared to the options explained at the beginning.
Die vorliegende Erfindung umfasst ferner einen Schaltmesskreis zur Messung eines unbekannten elektrischen Widerstandes, wobei in dem Schaltmesskreis neben dem unbekannten e- lektrischen Widerstand gleichzeitig eine unbekannte feste
Störspannung vorhanden ist oder ein unbekannter fester Störstrom in den Schaltmesskreis einwirkt. Der erfindungsgemäße Schaltmesskreis steht in Verbindung mit einer Umschalteeinheit, insbesondere einem Mikroprozessor, in welchem eine Pro- grammierung vorgesehen ist, die in einem vordefinierten zeitlichen Abstand eine Einspeisung von zwei verschiedenen vordefinierten Strömen in den Stromkreis erlaubt. An Stelle des Mikroprozessors könnte auch ein anderweitig erzeugtes Signal die Umschaltung des in den Stromkreis eingespeisten Stromes bewirken. Ferner ist eine mit dem Schaltmesskreis in Verbindung stehende Messeinrichtung zur Messung einer im Schaltmesskreis bei einem den Schaltmesskreis durchfließenden Strom abfallenden Spannung V_MeSs vorgesehen. Darüber hinaus ist eine Auswerteeinheit vorgesehen, die eine gemeinsame Auswertung der zwei Messungen in der voranstehend beschriebenen Art ermöglicht .The present invention further comprises a circuit measuring circuit for measuring an unknown electrical resistance, an unknown fixed resistance being simultaneously present in the circuit measuring circuit in addition to the unknown electrical resistance Interference voltage is present or an unknown fixed interference current is acting in the switching measuring circuit. The switching measuring circuit according to the invention is connected to a switchover unit, in particular a microprocessor, in which programming is provided which allows two different predefined currents to be fed into the circuit at a predefined time interval. Instead of the microprocessor, a signal generated in some other way could also switch over the current fed into the circuit. Furthermore, a measuring device connected to the switching measuring circuit is provided for measuring a voltage V_ MeS s dropping in the switching measuring circuit when a current flows through the switching measuring circuit . In addition, an evaluation unit is provided which enables a joint evaluation of the two measurements in the manner described above.
Vorzugsweise liegt dabei der zeitliche Abstand im Millisekunden bis Sekundenbereich.The time interval is preferably in the millisecond to second range.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schaltmesskreises liegen die zwei verschiedenen vordefinierten Ströme in einem Intervall von lOμA bis 500μA.In a further preferred embodiment of the switching measuring circuit according to the invention, the two different predefined currents lie in an interval from 10 μA to 500 μA.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schaltmesskreises bilden die zwei verschiedenen vordefinierten Ströme eine Differenz in einem Intervall von ca. 50μA bis ca. 150μA bilden.In a further preferred embodiment of the switching measuring circuit according to the invention, the two different predefined currents form a difference in an interval of approximately 50μA to approximately 150μA.
Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Figuren näher beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schaltmesskreises;Further advantages of the present invention are described in more detail with reference to the following figures. Show it 1 shows a schematic representation of an embodiment of a switching measuring circuit according to the invention;
Fig. 2 Auftragung von in eine Ausführungsform des Schaltmess- kreis eingespeisten Strömen über der Zeit (Fig. 2a) und Auftragung der dabei gemessenen in der Ausführungsform des Schaltmesskreises abfallenden Spannungen über der Zeit (Fig. 2b) .2 plotting of currents fed into an embodiment of the switching measuring circuit over time (FIG. 2a) and plotting the voltages measured in the embodiment of the switching measuring circuit falling over time (FIG. 2b).
In Figur 1 ist in schematischer Darstellung eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schaltmesskreises 1 gezeigt. Der Schaltmesskreis 1 umfasst eine Stromquelle 2, mit deren Hilfe ein Strom I in den Schaltmesskreis 1 eingespeist wird, einen unbekannten zu bestimmenden Widerstand Rx und eine Spannungs- quelle 3 für eine Störspannung V_stoer. Der Schaltmesskreis 1 ist an einem Punkt E geerdet. Es ist nicht zwingend notwendig, dass dieser Punkt E geerdet ist. Er kann auch auf einem anderen Potenzial liegen. Es könnte sich z. B. um einen Sensor handeln, der anwendungsbedingt an einer Stromzuführung angeschlossen ist. In diesem Fall würde der Punkt E auf einer höheren Spannung liegen. Als Störspannungsquelle 3 wäre dann der Spannungsabfall auf der Stromzuführungsleitung anzusehen. Für die Realisierung dieses hier erwähnten Beispiels müsste der Mikroprozessor einen negativen Strom in den Schaltmess- kreis einspeisen, um die Messung des Widerstandes durchführen zu können. Ferner ist ein Messpunkt V vorgesehen, an welchem eine nach Einspeisung des Stromes I am Schaltmesskreis abfallende Spannung V_Mess gemessen wird. Bei Durchführung des Verfahrens wird in einer ersten Sekunde zunächst ein Strom Ii =70μA eingespeist, dabei wird dann am Messpunkt V eine Spannung V_Messi=l/ 1853V gemessen. Danach wird in einem zeitlichen Abstand von einer Sekunde, also in der zweiten Sekunde ein Strom I2=150μA eingespeist. Dabei wird dann am Messpunkt V
eine abfallende Spannung V_Mess2 =2, 179V gemessen. Aufgrund einer der Kirchhoff sehen Regeln, gemäß welcher aufgrund der Energieerhaltung die Summe der in einem derartigen Schaltmesskreis auftretenden Spannungen gleich null sein muss, folgt:1 shows a schematic representation of an embodiment of a switching measuring circuit 1 according to the invention. The switching measurement circuit 1 comprises a current source 2, a current is fed to the switching measurement circuit 1 I with the aid of an unknown st to determining resistor R x and a voltage source 3 for an interference voltage V_ oer. The switching measuring circuit 1 is grounded at a point E. It is not imperative that this point E be grounded. It can also have a different potential. It could e.g. B. is a sensor that is connected to a power supply depending on the application. In this case, point E would be at a higher voltage. The voltage drop on the power supply line would then be regarded as the interference voltage source 3. For the implementation of this example mentioned here, the microprocessor would have to feed a negative current into the switching measuring circuit in order to be able to measure the resistance. Furthermore, a measuring point V is provided, at which a voltage V_meas falling after the current I is fed in at the switching measuring circuit is measured. In carrying out the process, a current Ii = 70μA, in a first second first fed, while a voltage V_ M essi = l / 1853V is then measured at the measurement point V. Then a current I 2 = 150μA is fed in at a time interval of one second, that is to say in the second second. At the measuring point V a falling voltage V_ Me s s2 = 2, 179V measured. Based on one of the Kirchhoff rules, according to which the sum of the voltages occurring in such a switching measuring circuit must be zero due to the conservation of energy, follows:
( I ) IlRχ=V_Messl _ V_stoer ( I I ) I2Rχ=V_Mess2 ~ V_stoer(I) IlRχ = V_Messl _ V_stoer (II) I 2 Rχ = V_Mess2 ~ V_stoer
Bildet man nun die Differenz aus (I) und (II) , so ergibt sichIf one now forms the difference from (I) and (II), the result is
(I) Rx(Iι-I2)= (V_MeSsi- V_Mess2) und damit (II) Rχ= (V_MeSsl- V_MesS2) / (I1-I2)(I) R x (Iι-I2) = (V_ MeS si- V_ Mess2 ) and thus (II) Rχ = (V_ MeS sl- V_ MesS 2) / (I1-I2)
Die Störspannung V_st0er/ die bei beiden Messungen konstant bleibt, hat keinen Einfluss auf den Wert des zu bestimmenden Widerstandes Rx; sie wird in der Berechnung unter Anwendung der Kirchhoff sehen Regel eliminiert. Durch Einsetzen der entsprechenden bekannten eingespeisten Stromwerte Iχ und I2 und der dabei entsprechenden gemessenen Spannungen V_MeSsi und V_Mess2 ergibt sich somit ein Widerstand Rx=123450hm.The interference voltage V_ st0e r / which remains constant in both measurements has no influence on the value of the resistance R x to be determined; it is eliminated in the calculation using the Kirchhoff see rule. By inserting the corresponding known current values Iχ and I 2 and the corresponding measured voltages V_ MeSs i and V_ Mess2 , a resistance R x = 123450hm results.
Figur 2 zeigt die entsprechenden Auftragungen der eingespeisten Ströme Ii und I2 über der Zeit (Fig. 2a) und die damit einhergehenden gemessenen Spannungen V_M8SSι und V_MeSs2 über der Zeit (Fig. 2b) .
FIG. 2 shows the corresponding plots of the supplied currents Ii and I 2 over time (FIG. 2a) and the associated measured voltages V_ M8SS ι and V_ MeS s 2 over time (FIG. 2b).
Claims
1. Verfahren zur Messung eines unbekannten elektrischen Wi- derstandes in einem Stromkreis, wobei in dem Stromkreis gleichzeitig eine unbekannte feste Störspannung vorhanden ist oder ein unbekannter fester Störstrom in den Stromkreis einwirkt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass mit einem zeitlichen Abstand nacheinander zwei sich durch eine unterschiedliche Vorgabe eines messrelevanten Parameters voneinander unterscheidende Messungen des gesamten im Stromkreis vorhandenen elektrischen Widerstandes durchgeführt und unter Anwendung geltender physikali- scher Regeln die zwei Messungen derart gemeinsam ausgewertet werden, dass bei der Auswertung die Störspannung bzw. der Störstrom eliminiert und der unbekannte zu messende elektrische Widerstand bestimmt werden kann.1. A method for measuring an unknown electrical resistance in a circuit, an unknown fixed interference voltage being present in the circuit at the same time or an unknown fixed interference current acting in the circuit, characterized in that with a time interval one after the other two are distinguished by a different specification of a measurement-relevant parameter, measurements of the entire electrical resistance present in the circuit which differ from one another are carried out and, using applicable physical rules, the two measurements are evaluated together in such a way that the interference voltage or the interference current is eliminated during the evaluation and the unknown electrical resistance to be measured is determined can.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass bei der gemeinsamen Auswertung der zwei Messungen die Kirchhoff sehen Regeln angewendet werden.2. The method as claimed in claim 1, so that the Kirchhoff see rules are used in the joint evaluation of the two measurements.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die zwei Messungen unter unterschiedlicher Vorgabe eines in den Stromkreis einzuspeisenden Stromes durchgeführt werden.3. The method according to claim 1, wherein the two measurements are carried out under different presetting of a current to be fed into the circuit.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass eine in einem zeitlichen Abstand nacheinander erfolgende Einspeisung von zwei verschiedenen Strömen zur . Durchführung der zwei Messungen durch eine entsprechende Programmierung eines vorgesehenen Mikroprozessors reali- siert wird.4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a supply of two different currents to the. Carrying out the two measurements is implemented by appropriate programming of a microprocessor provided.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die zwei Messungen unter unterschiedlicher Vorgabe einer an den Stromkreis anzulegenden Spannung durchgeführt werden.5. The method according to claim 1, wherein the two measurements are carried out under different presetting of a voltage to be applied to the circuit.
6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die gemeinsame Auswertung der zwei Messungen durch eine Quotientenbildung aus der Differenz der zwei bei den zwei Messungen in dem Stromkreis jeweilig abfallenden Spannungen und der Differenz der zwei den Stromkreis bei den zwei Messungen jeweilig durchfließenden Ströme durch- geführt und dadurch der unbekannte elektrische Widerstand bestimmt wird.6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the joint evaluation of the two measurements by forming a quotient from the difference between the two voltages falling in each case in the two measurements in the circuit and the difference between the two currents flowing through the circuit in the two measurements is carried out and the unknown electrical resistance is determined.
7. Schaltmesskreis zur Messung eines unbekannten elektrischen Widerstandes, wobei in dem Schaltmesskreis neben dem unbekannten elektrischen Widerstand gleichzeitig eine unbekannte feste Störspannung vorhanden ist oder ein unbekannter fester Störstrom in den Schaltmesskreis einwirkt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Schaltmesskreis mit einer Umschalteeinheit, insbesondere einem Mikroprozessor, in welchem eine Programmierung vorgesehen ist, die in einem vordefinierten zeitlichen Abstand eine Einspeisung von zwei verschiedenen vordefinierten Strömen in den Schaltmesskreis erlaubt, einer Messeinrichtung zur Messung einer im Schaltmesskreis abfallenden Spannung und einer Auswerteeinheit zur Auswertung gemessener Spannungen in Verbindung mit ent- sprechend eingespeisten Strömen und einer daraus resultierenden Bestimmung des unbekannten elektrischen Widerstandes in Verbindung steht.7.Switching measuring circuit for measuring an unknown electrical resistance, an unknown fixed interference voltage being present in the switching measuring circuit in addition to the unknown electrical resistance, or an unknown fixed interference current acting in the switching measuring circuit, characterized in that the switching measuring circuit with a switching unit, in particular a microprocessor, in which is provided with programming which feeds in two different feeds at a predefined time interval predefined currents in the switching measuring circuit, a measuring device for measuring a voltage drop in the switching measuring circuit and an evaluation unit for evaluating measured voltages in connection with correspondingly fed currents and a resultant determination of the unknown electrical resistance.
8. Schaltmesskreis nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der zeitliche Abstand im Millisekunden- bis Sekundenbereich liegt.8. The switching measuring circuit according to claim 7, so that the time interval is in the millisecond to second range.
9. Schaltmesskreis nach einem der Ansprüche 7 oder 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die zwei verschiedenen vordefinierten Ströme in einem Intervall von lOμA bis 500μA liegen.9. Switching measuring circuit according to one of claims 7 or 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the two different predefined currents are in an interval of lOμA to 500μA.
10. Schaltmesskreis nach einem der Ansprüche 7, 8 oder 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die zwei verschiedenen vordefinierten Ströme eine Differenz in einem Intervall von ca.50μA bis ca.l50μA bilden. 10. Circuit measuring circuit according to one of claims 7, 8 or 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the two different predefined currents form a difference in an interval of approximately 50μA to approximately 150μA.
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56115960A (en) * | 1980-02-19 | 1981-09-11 | Shinku Riko Kk | Electric resistance measuring apparatus |
| DE3047862A1 (en) * | 1980-12-18 | 1982-07-01 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Measuring ohmic resistance of measurement object - from currents and voltages of two selectively connected measurement resistors |
| DE3213866A1 (en) * | 1980-12-18 | 1983-10-27 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Method and circuit arrangement for determining the value of the ohmic resistance of an object being measured |
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|---|---|---|---|---|
| DE4124596A1 (en) * | 1991-07-25 | 1993-01-28 | Bundesrep Deutschland | Measuring insulation resistance of telecommunication cable - determining differences between measurements from voltage applied with alternating polarity |
| GB2260416B (en) * | 1991-10-10 | 1995-07-26 | Smiths Industries Plc | Resistance monitors |
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2004
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56115960A (en) * | 1980-02-19 | 1981-09-11 | Shinku Riko Kk | Electric resistance measuring apparatus |
| DE3047862A1 (en) * | 1980-12-18 | 1982-07-01 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Measuring ohmic resistance of measurement object - from currents and voltages of two selectively connected measurement resistors |
| DE3213866A1 (en) * | 1980-12-18 | 1983-10-27 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Method and circuit arrangement for determining the value of the ohmic resistance of an object being measured |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 005, no. 191 (P - 092) 5 December 1981 (1981-12-05) * |
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