Verfahren und Apparat zum Messen der Kapazität eines elektrischen kapazitiven Gebildes
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und einen Apparat zum Messen der Kapazität eines elektrischen kapazitiven Gebildes und bezweckt besonders das Messen von hohen Kapazitätswerten, von z. B. tausenden von Mikrofarad. Eine besondere, jedoch ausschliessliche Anwendungsform der Erfindung betrifft das Feststellen der Anzahl der Abonnenten, die zu einem gewissen Zeitpunkt aktiv mit einem Radiooder Televisions-Programmverteilnetz verbunden sind.
Das Messen einer elektrischen Kapazität hohen Wertes mit Hilfe der üblichen Brückenverfahren ist wegen der niedrigen Reaktanz der Kapazität selbst bei niedriger Wechselstromfrequenz unbequem. Das Verfahren gemäss der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zunächst das kapazitive Gebilde bis zu einer bekannten Spannung elektrisch aufgeladen und dann durch ein Integriermessgerät entladen wird, das ein durch den Entladestromstoss bewegliches Glied enthält, welches nach Vollendung des Entladungsvorganges in einer Stellung zur Ruhe kommt, die das Strom/Zeitintegral des Enfladungsstromflusses darstellt.
Der erfindungsgemässe Apparat zum Durchführen des Verfahrens ist gekennzeichnet durch ein drehmomentfreies Drehspulenmessinstrument, eine Quelle konstanten und bekannten Potentials, eine Schaltungsvorrichtung zum Parallelschalten des elektrischen Gebildes mit der zu messenden Kapazität erst mit der Potentialquelle und dann mit der Drehspule des Messinstrumentes, und Mittel zum Feststellen des Winkels zwischen der ursprünglichen und der abgelenkten Stellung der Drehspule des erwähnten Instrumentes vor bzw. nach dem Entladen des kapazitiven Gebildes durch die Drehspule.
Wenn ein gleichbleibender Strom durch die Spule eines Drehspuleninstrumentes fliesst, und die Spule den Strom über Litzen oder ähnliche Mittel erhält, die auf die Spule kein Drehmoment ausüben, bewegt sich die Spule gleichmässig durch ein bomogenes Magnetfeld mit einer dem Strom proportionalen Geschwindigkeit.
Wenn dementsprechend eine solche Spule einen Entladestromstoss von dem elektrischen Gebilde mit der zu messenden Kapazität erhält, wird als Ergebnis die Spule um eine Entfernung abgelenkt, die proportional zum Zeitintegral des Stromstosses ist, gleichgültig, wie der zeitliche Verlauf der Amplitude des Stromstosses selbst ist.
Da die Spule nach Aufhören des Stromstosses bewegungslos bleibt, ist ihre neue Stellung im Vergleich zur Ausgangsstellung ein Mass für den Ladungswert.
Durch Anbringen einer geeigneten Skala kann demnach dieser Ladungswert abgelesen werden. Wenn die Ladespannung genau bekannt und konstant ist, kann die Skala unmittelbar in I Kapazitätswerten, z. B. Mikro- farad, geeicht werden.
Im allgemeinen ist es nicht zweckmässig, mit einer solchen Vorrichtung und einem Ziffernanzeigegerät unmittelbar eine in Ziffern erscheinende Anzeige vorzunehmen, da das Drehspuleninstrument verhältnismässig empfindlich ist. Im weiteren wird jedoch gezeigt, wie eine direkte Zifferanzeige möglich ist, ohne von dem Drehspuleninstrument eine Leistungsabgabe zu verlangen.
Um die Erfindung leichter verständlich zu machen, sind nachstehend verschiedene Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen lediglich beispielsweise näher erläutert.
Fig. 1 stellt schematisch einen Messapparat mit einem Servonachlaufmechanismus dar, der eine ziffernmässige Anzeige von einem Drehspuleninstrument herleitet, dessen Drehspule durch den Entladungsstrom aus einem kapazitiven Gebilde mit der zu messenden Kapazität abgelenkt wird;
Fig. 2 ist eine ähnliche schematische Darstellung eines anderen Apparates, bei welchem die Ablesung elektrooptisch erfolgt;
Fig. 3 stellt das elektrische Schaltschema eines Messapparates dar, der besonders für die Verwendung in einer Radio- oder Television-Programmverteilanlage für Abonnenten zur Feststellung ihrer Anzahl dient;
Fig. 4 zeigt eine Reihe von Zeit/Amplituden-Dia- grammen, die das Funktionieren des Apparates gemäss Fig. 3 illustrieren;
Fig. 5 ist eine schematische Darstellung einer Anordnung zum Gewährleisten der Ausrichtung der Drehspule des Messgerätes auf eine vorbestimmte Bezugsstellung, z. B. auf Null;
Fig. 6 zeigt ein elektrisches Schaltschema zur Erläuterung des grundlegenden Verfahrens gemäss der vorliegenden Erfindung zur Messung der Kapazität;
Fig. 7 ist ein Schaltschema zur Erläuterung der bevorzugten Ausführungsart des Verfahrens zur Kapazitätsmessung mit der Ermöglichung einer ziffernmässigen Ablesung des Messergebnisses;
Fig. 8 ist ein Schaltschema einer gegenüber Fig. 3 abgeänderten Ausbildung des Messapparates;
Fig. 9 stellt eine Variante zu Fig. 5 einer Anordnung zur Ausrichtung der Dreh spule auf eine vorbestimmte Bezugsstellung dar.
Aus Fig. 6 ist ersichtlich, dass das Grundverfahren gemäss der vorliegenden Erfindung zur Kapazitätsmessung darin besteht, dass zuerst das kapazitive Gebilde mit der zu messenden Kapazität Cx parallel mit einer Stromquelle S geschaltet und dann, nach seiner vollen Aufladung, von der Stromquelle getrennt und über ein Integriermessgerät IM entladen wird. Das letztere ist vorzugsweise ein Drehspuleninstrument 11 mit einer Drehspule 10, die sich in einem homogenen magnetischen Fluss zwischen den entgegengesetzten Polen N und S bewegt. Wie schon auseinandergesetzt wurde, sollte die Drehspule frei von irgendwelchem Drehmomenteinfluss von aussen sein, damit ihre endgültige Ablenkungsstellung nach der vollständigen Entladung von Cx den Kapazitätswert darstellt.
Wenn die Spannung der Stromquelle S konstant und bekannt ist, und wenn die Drehspule vor dem Beginn der Entladung in eine vorbestimmte Bezugsstellung gebracht wird, kann eine entsprechend geeichte Skala in Verbindung mit einem an der Drehspule angebrachten Zeiger verwendet werden, um so die unmittelbare Ablesung des gemessenen Kapazitätswertes zu ermöglichen.
Das abwechselnde Laden und Entladen des Gebildes Cx kann durch eine Schaltvorrichtung A gesteuert werden, während gewünschtenfalls Reihenwiderstände F und G vorgesehen sein können, um die Höchstwerte der Lade- und Entladeströme zu begrenzen.
Eine Anordnung für das ziffernmässige Ablesen ist in Fig. 1 dargestellt und bedingt den Gebrauch eines Servonachlaufmechanismus, der von der Ablenkungsbewegung der Drehspule 10 im Instrument steuerbar ist. Bei dieser Anordnung ist die Drehspule 10 des Integriergerätes 11 mit einem radial angebrachten Zeigerarm 12 versehen, dessen freies Ende eine kleine Fahne oder Maske 13 trägt, die zum Abschirmen des Lichtes einer Lichtquelle 14, die eine kleine elektrische Lampe sein kann, vor einem photoelektrischen Wand ler 15, der aus einer Photozelle oder einem Phototransistor bestehen kann, dient. Die Lichtquelle 14 und der photoelektrische Wandler 15 sind selbst auf einem Arm
16 montiert, der von einer Welle 17 getragen wird, die um eine zur Drehspule 10 koaxiale Axe drehbar ist.
Die Welle 17 ist über ein geeignetes Untersetzungsgetriebe 18 von einem Hilfsmotor 19 antreibbar, der von einem Servoverstärker 20 gespeist wird, dessen Eingang mit dem Ausgang des photoelektrischen Wandlers 15 verbunden ist.
Die Anordnung ist solcher Art, dass bei Drehung der Drehspule 10 und des Zeigerarmes 12, wodurch die Maske 13 aus ihrer normalen lichtabschirmenden Stellung zwischen der Lichtquelle 14 und dem photoelektrischen Wandler 15 gebracht wird, die Änderung des Ausganges des Wandlers 15 den Servomotor 19 erregt, der den Arm 16 soweit fortbewegt, bis der Lichtstrahl zwischen der Lichtquelle und dem photoelektrischen Wandler von der Maske 13 wieder unterbrochen wird. So dreht sich die Achse 17 um einen Winkel, der dem Ablenkungswinkel der Drehspule 10 entspricht. Eine geeignete dualgekodete Scheibe 21 kann an der Achse 17 oder an einem anderen Teil des Mechanismus, der sich in proportionalem Winkelverhältnis mit der Achse dreht, befestigt werden. Falls nötig, kann ein dualgekodetes Ausgangssignal, das die Winkelstellung des Zeigerarmes 12 wiedergibt, auf übliche Weise, wie z.
B. durch eine weitere Lichtquelle 22 auf der einen und durch Gruppen von Photozellen auf der anderen Seite der Scheibe 21 erzielt werden.
Eine Variante dieser Ablesevorrichtung ist in Fig. 2 dargestellt, gemäss welcher ein Spiegel 24 an der Drehspule 10 befestigt und so angeordnet ist, dass ein schmaler Lichtstreifen von einer Lichtquelle 25 durch einen engen Schlitz 26 in einer Maske auf eine zylindrisch gebogene Skala 27 geworfen wird, die ein dualgekodetes Muster 28 trägt, das zum Teil lichtdurchlässig und zum Teil lichtundurchlässig ist. Die Breite des Lichtstreifens, der auf die Skala 27 gelangt, ist derart, dass nur eine der senkrecht gekodeten Partien beleuchtet wird. Photozellen oder andere ähnliche Vorrichtungen, die vom Lichtstrahl, der durch die verschiedenen Partien der beleuchteten Skala tritt, beeinflusst werden, sind so beschaffen, dass sie unmittelbar ein ziffernmässiges Ausgangssignal geben, das die Stellung der Spule 10 wiedergibt.
Ähnliich der Fig. 2 ist eine andere Anordnung, in welcher der Spiegel 24 auf der Drehspule einen Lichtfleck auf eine feste gitterähnliche Skala reflektiert, die eine Anzahl von voneinander getrennten reflektierenden oder lichtdurchlässigen Zonen aufweist. Das von einer jeden solcher Zonen reflektierte oder durchgelassene Licht wird von einer Photozelle oder einer ähnlichen Einrichtung aufgefangen, um eine Reihe von elektronischer Ziffernzähler zu erzeugen, die zum Betrieb elektronischer Ziffernzähler oder anderer gleichwertiger Vorrichtungen benutzt werden können.
Ein Nachteil der oben beschriebenen Anordnungen ist der, dass der Zusammenhang zwischen der Winkelbewegung der Drehspule 10 und dem eingegebenen Stromwert nicht immer genau linear ist, weil kleinere Ungleichmässigkeiten in der angenommenen konstanten Magnefflussdichte des Magnetfeldes, durch das sich die Spule 10 dreht, auftreten. Dieser Mangel an Linearität erfordert eine individuelle Eichung oder Herstellung der dualgekodeten Skalen für jedes Instrument, wenn hohe Genauigkeit erforderlich ist.
Eine bevorzugte Ausbildung der vorliegenden Erfindung zielt dahin, diese Nachteile zu beheben, indem die Drehspule der Integriervorrichtung nach Ablenkung durch den Entladestrom'in ihre ursprüngliche Stellung zurückgeführt wird durch einen weiteren Stromstoss oder durch eine Reihe von Stromstössen, deren Stärke und Dauer leichter gemessen oder vorausbestimmt werden können.
Wenn demgemäss ein konstanter elektrischer Strom von genau bekannter Stärke angewendet wird, um die abgelenkte Drehspule in ihre ursprüngliche Nullstellung zu treiben, kann die Messung der erforderlichen Zeit zum Zurückbringen der Spule in Nullstellung dazu benutzt werden, die Ladung zu messen, die den Zeiger ursprünglich ablenkt. Eine Variante dieses Verfahrens besteht darin, der Drehspule eine Reihe kleiner, genau bekannter Ladungsmengen, die immer gleich sind, in einer Richtung zuzuführen, um die Drehspule in ihre ursprüngliche Bezugs- oder Null stellung zurückzudrehen; wenn die Anzahl solcher Ladungsmengen gezählt wird, kann sie das gesuchte Ergebnis ziffernmässig zum Ausdruck bringen.
Ein bequemer Weg, eine solche Reihe von Rückführladungen zuzuführen, besteht darin, einen kleinen Kondensator wiederholt bis zu einer konstant bleibenden und bekannten Spannung aufzuladen und dann jedesmal über die Spule des Drehspuleninstrumentes zu entladen, bis die Drehspule in ihre Nullstellung zurückgedreht ist. Ein solcher kleiner Kondensator kann aber auch, als Alternativlösung, jedesmal über die Drehspule des Drehspuleninstrumentes geladen und nachfolgend durch Kurzschluss entladen werden. Dieselben Stromstösse können auch als Antriebsimpulse für einen elektronischen Zähler dienen, dessen Zählend- stellung bei Erreichen der Null- oder Bezugsstellung der Drehspule des Drehspuleninstrumentes den Ladewert und damit den gesuchten Kapazitätsmesswert darstellt.
Eine solche eben erwähnte Anordnung hat den Vorteil, dass, wenn das kapazitive Gebilde mit der zu messenden Kapazität bis zu einer gegebenen gleichbleibenden Spannung V und der kleine Kondensator jeweils ebenfalls bis zur gleichen Spannung geladen wird, der wirkliche Wert der Spannung von untergeordneter Bedeutung ist. Unter solchen Umständen ist das gesuchte Resultat der Kapazitätsmessung lediglich gleich dem Kapazitätswert des kleinen Kondensators, multipliziert mit der Anzahl der einzelnen Stromstösse aus dem letzteren, die notwendig ist, um die Drehspule in ihre Nullstellung zurückzubringen. Irgendwelche im Drehspuleninstrument z.
B. durch mangelhafte Homogenität des magnetischen Feldes auftretende Nicht-Linearitäten werden selbsttätig ausgegli- chen, da sie in gleichem Masse, aber in entgegengesetztem Sinne, sowohl in der Mess- als auch in der Rückwärtsbewegung der Spule auftreten.
Eine solche Anordnung ist in Fig. 7 dargestellt, in der das kapazitive Gebilde Cx mit der zu messenden Kapazität durch eine Schaltvorrichtung A über einen Reihenwiderstand F von einer Stromquelle S geladen und dann wieder über dieselbe Schaltvorrichtung A, einen Reihenwiderstand G und durch die Integriervorrichtung A, einen Reihenwiderstand G und durch die Integriervorrichtung IM mit der Drehspule 10 entladen wird. Um eine ziffernmässige Anzeige des Ladungs- und folglich des Kapazitätswertes herbeizuführen, wird die Schaltvorrichtung Ä in die dargestellte Stellung zurückgebracht, um das Gebilde Cx von der Messvorrichtung zu trennen.
Ein Kondensator Cq von genau bekanntem Kapazitätswert, der möglichst mehrfach kleiner als der geschätzte oder vorausgesehene Kapazitätswert von Cx ist, kann durch Schalter D1 und D3 entweder zum Aufladen in Parallelschaltung mit der Quelle S oder zum Entladen in Parallelschaltung mit der Integriervorrichtung IM verbunden werden.
Die Art der Verbindung des Kondensators Cq ist derart, dass der von ihm ausgehende Entladestrom, der durch die Drehspule 10 fliesst, entgegengesetzt zum ursprünglichen Entladungsstrom von Cx gerichtet ist.
Als Ergebnis wird die Drehspule 10 schrittweise in ihre ursprüngliche Null- oder Bezugsstellung zurückbewegt, wobei die Anzahl der hierfür nötigen Schritte das Verhältnis der entsprechenden Kapazitätswerte der bekannten Kapazität Cq zu der unbekannten Kapazität Cx angibt. Die Anzahl der Schritte kann durch eine mechanische, mit den Schaltern D1 und D2 gekuppelte Zählvorrichtung oder, wenn die Schalter nicht mechanischer Art sind, mittels eines elektronischen Zählstromkreises CC registriert werden, der durch jeden Ladestromstoss durch den Kondensator Cq erregt wird.
Eine besondere Schaltung zur Kapazitätsmessung auf die oben beschriebene Art ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 3 und 4 beschrieben. In Fig. 3 stellt Cx den Ersatzkondensator mit der zu messenden Kapazität (z. B. jener eines Programmverteilnetzes) dar, während Cq den kleineren Kondensator und 11 das Integrierinstrument bezeichnet. Ein npn-Transistor T1 steuert das Laden der Kapazität Cx durch eine konstante Spannungsquelle B über Umschalterkontakte R1 und R2, während ein Transistor T2 des npn-Typs das Entladen derselben Kapazität Cx durch das Integrierinstrument 11 steuert.
Ein dritter Transistor T3 des pnp-Typs steuert das Funktonieren des Transistors T1 durch Anlegen einer Schaltspannung an die Klemme 1. Über die Klemme 2 wird eine Schaltspannung dem Transistor T2 zugeführt, und die Anordnung ist derart, dass bei negativer Klemme 1 und positiver Klemme 2 der Transistor T3 leitend ist und den Transistor T1 leitend macht, während der Transistor T2 ausgeschaltet ist. Wenn, im Gegenteil, die Klemme 1 positiv und die Klemme 2 negativ ist, werden die Transistoren T3 und T1 ausgeschaltet u. der Transistor T2 leitend.
Die Kontakte R1 und R2, wie auch der Kontakt R3, sind Bestandteile eines Umschaltrelais, dessen Spule nicht dargestellt ist, und das für Steuerzwecke verwendet wird, wie weiter unten beschrieben ist.
Wenn der Transistor T1 eingeschaltet und der Transistor T2 ausgeschaltet ist, wird der Kondensator Cx über den Transistor T1 und die Relaiskontakte R1 und R2 auf -50 Volt der Spannungsquelle B voll aufgeladen. In jenem Zeitpunkt ist das Integrierinstrument 11 ausser Betrieb, da der Transistor T2 ausgeschaltet ist. Wenn der Kondensator Cx voll geladen ist, sind die Steuerpotentiale der Klemmen 1 und 2 vertauscht, wodurch der Transistor T1 aus- und der Transistor T2 eingeschaltet ist. Nun entlädt sich der Kondensator Cx über den Relaiskontakt R2, das Integrierinstrument 11, den Relaiskontakt R3 und den Transistor T2, wodurch die Drehspule des Instrumentes 11 abgelenkt wird und schliesslich in einer von dem Ladungswert im Kondensator Cx abhängigen Stellung zur Ruhe kommt.
Das Relais bewirkt nun die Umkehrung der Stellungen der Kontakte R1, R2 und R3, wodurch der Kondensator Cx ausgeschaltet und der kleinere Kondensator Cq an dem Stromkreise angeschlossen wird. Durch Umkehrung der Steuerpotentiale 1 und 2 wird der Transistor T1 wiederum leitend und der Transistor 2 ausgeschaltet. Der Kondensator Cq wird nun über den Relaiskontakt R1 und das Integrierinstrument 11 und den Relaiskontakt R2 auf die Spannung der Quelle B aufgeladen; der sich ergebende Stromfluss durch das Instrument 11 bringt dessen Drehspule 10 um einen Schritt näher zur Nullstellung. Die Steuerpotentiale der Klemmen 1 und 2 kehren sich wieder um, wodurch der Transistor T1 ausgeschaltet und der Transistor T2 leitend gemacht wird, so dass der nun geladene Kondensator Cq sich über die Relaiskontakte R3 und den Transistor T2 entlädt.
Nach einigen Wiederholungen, deren Anzahl von der abgelenkten Stellung der Drehspule 10 des Instrumentes 11 abhängt, ist die Spule in ihre Nullstellung zurückgekehrt. Die Anzahl der Ladungsstromstösse, die der Kondensator Cq erhält, um dies zu bewirken, werden mit Hilfe einer geeigneten Zählvorrichtung, wie einem Dual- oder sonstigen Impulszählsystem, ermittelt und ist ein Mass für die Ladung des Kondensators Cx.
Wenn die Kapazität von Cq eine Werteinheit darstellt, wie z. B. ein Mikrofarad, entspricht die genannte Anzahl unmittelbar ziffernmässig der zu messenden Kapazität.
Wenn die zu messende Kapazität Cx einen sehr grossen Wert hat und daher einen starken Entladestrom hervorruft, kann es von Vorteil sein, die Drehspule 10 des Integrierinstrumentes während der Entladungsphase mit einem Nebenschluss zu versehen, wodurch die Empfindlichkeit des Instrumentes vermindert wird, während die ursprüngliche Empfindlichkeit während der nachfolgenden Umkehrphase unter Verwendung des Kondensators Cq wieder hergestellt wird. Dieses kann, wie Fig. 8 zeigt, durch Verwendung eines weiteren Relaiskontaktes R4 geschehen, der den Nebenschlusswiderstand H während der Cx-Entladung parallel zum Integrierinstrument 11 schaltet.
Das drehmomentlose Instrument 11 hat, wie oben erwähnt, nicht notwendigerweise eine natürliche Null oder Bezugsstellung. Es ist daher vorteilhaft, Mittel vorzusehen, die erlauben, eine Null- oder Bezugsstellung zu bestimmen und den Zeiger gewünschtenfalls in Ausrichtung mit ihr zu halten, und zwar ohne Zuhilfenahme von mechanischen Arretierungen, die sich ungünstig auswirken würden.
Eine entsprechende Anordnung ist in Fig. 5 dargestellt, bei welcher der Zeigerarm 12 an seinem einen Ende einen sehr kleinen Anker 30 aus Weicheisen trägt, während in geringer Entfernung darüber, darunter oder dahinter, in genauer Ausrichtung mit der gewählten Nullstellung, ein kleiner Elektromagnet 31 fest angebracht ist. Sobald der Magnet 31 erregt wird und der Zeigerarm 12 sich in der Nachbarschaft der gewählten Nullstellung befindet, wird der Anker 30 angezogen, und der Zeiger zeigt genau auf Null. Wenn gleichzeitig mit der Zuführung von Strom zur Drehspule 10, um sie von dieser ihrer Grundstellung abzulenken, der Magnet 31 entregt wird, kann die Drehspule die Ablenkung genau an der gewählten Nullstellung beginnen.
Bei der Kapazitätsmessanordnung, wie sie unter Bezugnahme auf die Fig. 3 oder 8 beschrieben wurde, ist es ferner notwendig, festzustellen, wann der Zeigerarm 12 während seiner Rückkehrbewegung die Nullstellung erreicht, damit die Rückstromstossreihe beendigt werden kann. Das geschieht im wesentlichen ähnlich wie in Fig. 1, und zwar so, dass eine Maske 13 auf dem Zeigerarm 12 den Lichtstrahl zwischen einer Lichtquelle und einem lichtempfindlichen Element 15, wie z. B. einem Phototransistor, unterbricht.
In Fig. 4 ist eine vollständige Aufeinanderfolge der Vorgänge dargestellt, die bei einer Ladungsmessung mit Hilfe der in Fig. 3 oder 8 dargestellten Schaltung und eines in Fig. 5 gezeigten Integrierinstrumentes auftreten.
Im Zeitpunkt tO wird der Transistor T1 eingescha,- tet und der Transistor T2 ausgeschaltet, wodurch die Aufladung des Kondensators Cx mit der unbekannten Kapazität durch Zuführung geeigneter Potentiale an die Klemmen, 1, 2 eingeleitet wird. Der Magnet 31 über der Nullstellung wird in diesem Augenblick erregt und hält daher den Zeigerarm 12 in der Nullstellung fest, und da der Lichtstrahl zwischen der Quelle 14 und der Zelle 15 unterbrochen ist, meldet deren Ausgang Null.
Im Zeitpunkt tl, der genügend lange nach dem Zeitpunkt tO liegt, um dem Kondensator Cx zu gestatten, sich trotz möglicher Widerstände in der Leitung, die immer im Ladestromkreis auftreten können, vollständig aufzuladen, werden der Transistor T1 und der Magnet 31 ausgeschaltet, was den Zeigerarm 12 freigibt. Im Zeitpunkt t2, der kurz auf den Zeitpunkt tl folgt, wird der Transistor t2 eingeschaltet, was bewirkt, dass der Kondensator Cx sich über das Instrument 11 entlädt und dadurch den Zeigerarm 12 in Richtung seiner maximalen Ablenkstellung dreht. Sobald sich der Zeigerarm 12 vom Nullpunkt entfernt, gibt die Zelle 15 ein Ausgangssignal, das zur Steuerung zwecks Ausschaltens aller anderen Vorgänge zur Verfügung steht, wenn es wieder unterbrochen wird.
Der Transistor T2 wird im Zeitpunkt t3 ausgeschaltet, der genügend lange nach dem Zeitpunkt t2 folgt, um die Entladung des Kondensators Cx zu erlauben; gleichzeitig wird das Umschaltrelais betätigt, um die Stellung der Kontakte R1, R2 und R3 (gegebenenfalls auch R4, falls vorhanden) umzukehren. Danach, im nachfolgenden Zeitpunkt t4, wird der Transistor T1 bis zum Zeitpunkt t5 eingeschaltet, um den Kondensator Cq über das Instrument 11 zu laden und dadurch den Zeigerarm 12 des letzteren um einen Schritt zurück gegen die Nullstellung zu treiben. Später, zwischen den Zeitpunkten t6 und t7, wird der Transistor T2 eingeschaltet und der Transistor T1 ausgeschaltet, um den Kondensator Cq zu entladen, während das Instrument 11 unbeeinflusst bleibt.
Zwischen den noch späteren Zeitpunkten t8 und t9 wird der Transistor T1 wieder eingeschaltet und der Transistor T2 ausgeschaltet, wodurch der Kondensator Cq wieder aufgeladen wird. Hiernach wird der Prozess wiederholt, bis im Zeitpunkt tn das Ausgangssignal der Photozelle 15 durch die Ankunft des Zeigerarmes 12 in der Nullstellung unterbrochen wird. Das bedeutet das Ende der Messung und, wenn jeder der Ladungs- oder Entladungsstromstösse vom Kondensator Cq einen Zähler betätigte, zeigt der Endstand dieses Zählers die Ladung und daher den unbekannten Kapazitätswert des Kondensators Cx an.
Die genannte Unterbrechung des Ausgangsstromes von der Photozelle 15 wird dazu benutzt, die den Klemmen 1 und 2 zugeführten, wechselnden Steuerpotentiale zu unterbinden und die Relaiskontakte R1, R2, R3 (und R4) in ihre dargestellte Ausgangslage zu bringen, wodurch die Bereitschaft für eine neue Messung erstellt ist.
Als Alternative zur elektromagnetischen Nulleinstellung, wie sie in Fig. 5 dargestellt wird, kann eine elektrostatische Vorrichtung nach Fig. 9 angewendet werden. Sie weist am einen Ende des Zeigerarmes 12 eine leichte Elektrode 40 auf, die zwischen zwei vorzugsweise keilförmigen feststehenden Elektroden 41, die mit der gewählten Bezugs- oder Nullstellung koinzidieren, bewegbar ist. Die beiden Elektroden 41 sind parallel zueinander geschaltet, und können mittels des in Verbindung mit Fig. 5 beschriebenen Schalters mit einer Klemme der Potentialquelle 42 verbunden werden, deren entgegengesetzte Klemme mit der beweglichen Elektrode 40 verbunden ist. Die Quelle 42 kann entweder eine Gleichstrom- oder Wechselstromquelle sein.