DE3843280C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einerseits ein Verfahren zur elektrischen Strommessung gemäß den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Andererseits richtet sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur elektrischen Strommessung gemäß den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruchs 3.

Es sind zahlreiche Verfahren und entsprechende Vorrichtungen zur elektrischen Strommessung, insbesondere zur Messung niedrigster Ströme im Bereich von beispielsweise 10^-12 Ampere, bekannt, die zuverlässig und genau arbeiten. Allen diesen Verfahren und Vorrichtungen gemeinsam ist jedoch der beschränkte Meßbereich von maximal 5 bis 6 Dekaden. In der Praxis bedeutet dies, daß bei Strommessungen, die einerseits eine hohe Empfindlichkeit im Bereich niedrigster Ströme und andererseits auch die Erfassung größerer Ströme erfordern, eine manuelle, elektromechanische oder elektronische Umschaltung des linearen Meßbereichs erforderlich ist.

Bei den bislang bekannten Strommeßgeräten ist der Meßbereich konstruktionsbedingt auf maximal 6 Dekaden begrenzt. Für Messungen, die über diesen Dynamikbereich hinausgehen, z. B. hin zu größeren Strömen, muß eine Umschaltung innerhalb des Geräts vorgenommen werden. Danach sind dann aber zwangsläufig die anschließend wieder auftretenden kleinsten Meßströme nicht mehr erfaßbar, da eine erneute Meßbereichsumschaltung entweder nicht automatisch erfolgt oder aber zu ungenau ist, um auch schnelle Stromänderungen über mehr als 6 Dekaden zuverlässig reproduzierbar genau zu erfassen.

Es sind ferner analoge Meßgeräte bekannt, bei denen der zu messende Strom dem Eingang eines Operationsverstärkers zugeführt und die am Ausgang anliegende Spannung gemessen wird. Diese Spannung ist proportional zu dem zu messenden Strom. Da jedoch Operationsverstärker nur über maximal 6 Dekaden linear arbeiten, ist bei diesen Geräten der Meßbereich zunächst auf 6 Dekaden begrenzt. Eine Erweiterung kann ggf. nur durch Umschaltung erfolgen, wobei dann aber ein unterer oder oberer Meßbereich nicht mehr erfaßt werden kann, da die Meßdynamik von 6 Dekaden hierdurch nicht verändert wird.

Darüber hinaus zählen analoge Strommeßgeräte zum Stand der Technik, die nur zum Messen von sich langsam ändernden Strömen geeignet sind. Diese Geräte erweitern den Meßbereich dadurch, daß eine selbsttätige Umschaltung durch automatisches Umschalten der Rückkopplungswiderstände des Eingangsverstärkers mit Hilfe von Relaiskontakten erfolgt. Der Nachteil dieser mechanischen Umschaltung ist jedoch, daß die Relaiskontakte bei längerem Gebrauch ihren Übergangswiderstand ändern, wodurch die Messung ungenau wird.

Es sind weiterhin digitale Meßgeräte bekannt, bei denen das am Ausgang des Operationsverstärkers anliegende Spannungssignal einem Spannungsfrequenzkonverter zugeführt wird. Das Ausgangssignal des Spannungsfrequenzkonverters wird dann einem digitalen Zähler übermittelt. Folglich steht der Meßwert als digitales Signal zur Verfügung, wobei die Frequenz linear proportional zur Stromstärke des zu messenden Stroms ist. Diese nach der Spannungsfrequenzwandlermethode arbeitenden digitalen Meßgeräte sind im Bereich sehr kleiner Ströme bzw. Spannungen mit größeren Fehlern behaftet, insbesondere bei kurzen Meß- und Integrationszeiten. Sie sind daher nicht geeignet, sich zeitlich ändernde kleinste Ströme mit der genügenden Genauigkeit zu erfassen. Diesen Nachteil hat man zwar durch eine über die Rückkopplung des Verstärkers gesteuerte Dezimalkommaverschiebung der Frequenzzähler zu beheben versucht, was jedoch nicht zum Erfolg führte. Ein nach diesem Verfahren arbeitendes Gerät wies Meßfehler im Bereich von 50% bis 100% bei der Messung niedrigster Ströme von beispielsweise 10^-12 Ampere auf, so daß der angestrebte maximale Meßbereich von 8 Dekaden linear praktisch nicht erreicht wurde.

Ein anderer Nachteil dieser digitalen Meßgeräte mit hoher linearer Meßdynamik besteht darin, daß sie eine komplizierte Schaltungstechnik mit zahlreichen Spezialbauteilen aufweisen. Diese sind zum einen sehr teuer und zum anderen auch alterungsanfällig. Mithin müssen diese Geräte sehr häufig kalibriert werden.

Zum Stand der Technik zählen auch Verfahren zur Strommessung, bei denen der zu messende Strom durch einen gegenpoligen, von einer Regelung erzeugten Ausgleichsstrom kompensiert wird. Dadurch liegt auch bei verhältnismäßig großen zu messenden Strömen stets nur ein sehr kleiner Strom am Eingang an. Diese Verfahren eignen sich jedoch nur für Strommessungen im Bereich von maximal 7 Dekaden, da ein größerer Dynamikbereich durch das dann nicht mehr lineare Verhalten der eingesetzten Bauteile technisch nicht erreichbar ist. Ein weiterer Nachteil dieser mit einer Regelschleife arbeitenden Meßverfahren ist die elektrische Rückkopplung über den Kompensationsstrom, was regelmäßig zu Schwierigkeiten führt.

Aus der DE-PS 9 74 464 ist eine Stromkompensationseinrichtung bekannt, bei welcher der Kompensationsstrom durch einen Fotodetektor in Form einer Fotozelle in Verbindung mit einer Batterie erzeugt wird. Die Größe dieses Kompensationsstroms ist abhängig vom Lichteinfall auf die Fotozelle, der wiederum von einer zwischen der Lichtquelle und der Fotozelle angeordneten Blende gesteuert wird. Die Blende ihrerseits wird von einem im Stromkreis angeordneten Galvanometer gesteuert.

Es wird also eine Kompensationseinrichtung offenbart, die nur bedingt als Vorrichtung zur elektrischen Strommessung betrachtet werden kann. Auch wird bei der beschriebenen Kompensation die Lichtquelle nicht tatsächlich amplitudenmoduliert, sondern der Lichteinfall auf den Fotodetektor wird durch eine Blende verändert. Diese Maßnahme kann jedoch nur im weitesten Sinne anloger Betrachtungsweise als Amplitudenmodulation angesehen werden.

Mit dieser Kompensationseinrichtung, die ggf. auch zur Strommessung eingesetzt werden kann, ist eine lineare Strommessung mit einem Meßbereich von maximal 5 bis 6 Dekaden möglich, da schon aufgrund der Bauteilwahl - eine Fotozelle arbeitet maximal über einen Bereich von 5 bis 6 Dekaden linear - ein größerer linearer Arbeitsbereich der Einrichtung nicht erzielbar ist.

Es ist somit festzustellen, daß - sofern man die beschriebene Stromkompensationseinrichtung überhaupt mit einer Vorrichtung zur elektrischen Strommessung vergleichen kann - eine nach diesem bekannten Prinzip arbeitende elektrische Strommessung mit den gleichen Nachteilen behaftet ist, die bereits voraufgehend näher beschrieben sind. Der dort aufgeführte wesentliche Nachteil liegt in dem verhältnismäßig kleinen linearen Meßbereich von maximal 6 Dekaden, der nur durch Meßbereichsumschaltung (unter Inkaufnahme der damit verbundenen Nachteile) erweitert werden kann.

Die DE 32 06 640 C2 beschreibt eine digitale Spannungsregelung. Anhand dieses Standes der Technik wird verdeutlicht, daß eine digitale Regelung unter Zuhilfenahme eines Mikroprozessors als solche bekannt ist.

In der DE 23 35 911 C2 ist eine Kompensationseinrichtung beschrieben, die statt mit Röhren mit modernen Halbleiterbauelementen ausgerüstet ist. Auch hier sind mechanische Bauelemente vorgesehen, welche die eingangs erwähnten Nachteile hoher Trägheit mit sich bringen. Des weiteren verdeutlicht bereits der Einsatz einer Fotozelle in Verbindung mit einer galvanometergesteuerten blendenartigen Vorrichtung sowie einer dahinter angeordneten Lichtquelle schon bauteilbedingt, daß der Linearitätsbereich einer solchen Kompensationseinrichtung maximal 6 Dekaden betragen kann.

In der DE 29 15 612 A1 ist eine Schaltung zum elektronischen Abgleich von Strom- oder Spannungspegeln beschrieben, bei der eine Analogspannung zunächst digitalisiert einem Mikroprozessor zugeführt und dann wieder in eine Analogspannung umgewandelt wird. Somit steht die gleiche Spannung am Eingang und am Ausgang dieser Schaltung an. Die Umwandlung erfolgt hier einzig zu dem Zweck, um die Spannung in ein durch den Mikroprozessor weiterverarbeitbares Signal zu überführen. Es erfolgt hier weder eine Amplitudenmodulation noch eine Impulsabstandsmodulation. Die dort beschriebene Schaltung hat ebenfalls den Nachteil, daß sie nur über maximal 5 Dekaden linear arbeitet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur elektrischen Strommessung zu schaffen, welche die vorgeschilderten Nachteile vermeiden und auf zuverlässige Weise eine Strommessung über einen größeren linearen Meßbereich ohne externe Umschaltung ermöglichen, dabei soll die Strommeßvorrichtung bei einfachem Aufbau über einen vergleichsweise großen linearen Meßbereich mit hoher Genauigkeit arbeiten.

Der verfahrensmäßige Teil dieser Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst, während die gegenständliche Lösung im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 3 angegeben ist.

Hierzu wird zum einen als Fotodetektor eine Fotodiode verwendet, die über einen sehr großen linearen Arbeitsbereich verfügt. Neben dem Einsatz einer solchen Fotodiode erfolgt zusätzlich noch eine spezielle Ansteuerung der Fotodiode, um deren weiten Arbeitsbereich zielgerichtet ausnutzen zu können. Hierzu sieht die Erfindung vor, daß die der Fotodiode zugeordnete Lichtquelle nicht nur von der Regelung amplitudenmoduliert, sondern, sofern wie dies beispielsweise im oberen Meßbereich vorteilhaft ist, zusätzlich impulsabstandsmoduliert wird. Erst die zusätzliche Impulsabstandsmodulation ermöglicht den weiten linearen Arbeitsbereich von 9 Dekaden, der in Verbindung mit der Fotodiode eine lineare Strommessung über 9 Dekaden ohne Meßbereichsumschaltung gewährleistet.

Vorteilhaft wird als Lichtquelle mindestens eine Leuchtdiode eingesetzt (Patentanspruch 2). Zweckmäßig werden hierbei die zwei optischen Bauteile (Leuchtdiode und Fotodiode) in einem gemeinsamen Gehäuse mit zueinander festgelegtem Abstand eingebaut, ggf. vergossen.

Da bei der Vorrichtung nach Patentanspruch 3 die Kompensation des zu messenden Stroms durch Impulsströme der Fotodiode erfolgt, ist es zweckmäßig, dem Stromspannungswandler ein Integrationsglied aufzuschalten. Dieses Integrationsglied kann in einfacher Weise durch einen parallel zum Stromspannungswandler geschalteten Kondensator gebildet werden, wie es Anspruch 4 lehrt.

Es ist von Vorteil, wenn der Mikroprozessor gemäß Patentanspruch 5 sowohl Zähl- als auch Speicherfunktionen beinhaltet. Dann können mit nur einem Bauteil sowohl die Amplitudenansteuerung des Frequenzstromwandlers als auch die Meßwertauswertung erfolgen. Die Zählfunktion dient der Auswertung des Ausgangssignals des Spannungsfrequenzkonverters, also der Bestimmung der Größe des gerade gemessenen Stroms am Eingang des Stromspannungswandlers. Da jedoch der zu messende Strom aufgrund der Regelung durch die Fotodiode gegen Null kompensiert wird, weist der Mikroprozessor mindestens einen Speicher auf, der die Größe des kompensierten Teils des zu messenden Stroms erfaßt. Folglich kann aus den aktuellen Daten von Speicher und Zähler die momentane Größe des zu messenden Stroms ermittelt werden.

Vorteilhaft wird als Lichtquelle wenigstens eine Leuchtdiode eingesetzt (Patentanspruch 6). Dieses Bauteil ist billig in der Anschaffung sowie robust und alterungsbeständig. Des weiteren sind die geringe Baugröße und die hohe Lebensdauer hervorzuheben.

Um auch im Bereich sehr kleiner Ströme, beispielsweise 10^-12 Ampere noch zuverlässig messen zu können, wo der Stromspannungswandler sehr empfindlich und zugleich rauscharm arbeiten muß, wird gemäß Patentanspruch 7 vorteilhaft ein mit Feldeffekttransistoren aufgebauter Operationsverstärker verwendet.

Damit eine digitale Verarbeitung des vom Spannungsfrequenzkonverter ausgehenden Signals möglich ist, wird dieser gemäß Patentanspruch 8 so aufgebaut, daß dem eigentlichen Spannungsfrequenzwandler ein Impulsformer nachgeschaltet ist. Dieser bereitet das Frequenzsignal des Spannungsfrequenzwandlers zu einem entsprechenden Impulssignal auf. Hierbei weisen die Impulse konstante Breite und Amplitude auf. Sie unterscheiden sich entsprechend der jeweiligen Frequenz in ihrem Abstand zueinander.

Das Impulssignal kann direkt an den Frequenzstromwandler weitergeleitet werden, und zwar so lange, bis die Impulsfolge einen höchstzulässigen Wert überschreitet. Dieser ist durch den linearen Arbeitsbereich des Spannungsfrequenzkonverters bzw. des vorgeschalteten Stromspannungswandlers gegeben, falls der lineare Arbeitsbereich des Stromspannungswandlers kleiner ist als der des Spannungsfrequenzkonverters. Der Mikroprozessor ist gemäß Patentanspruch 9 daher zweckmäßig so ausgelegt, daß er das Impulssignal des Impulsformers nach Erreichen dieses Grenzwerts zusätzlich amplitudenmoduliert. Der Frequenzstromwandler wird dann derart angesteuert, daß die Stromstärke im Ausgangsstromkreis des Frequenzstromwandlers erhöht wird. Durch diese vorteilhafte Ansteuerung des Frequenzstromwandlers ist es möglich, die im Ausgangsstromkreis des Frequenzstromwandlers angeordnete Leuchtdiode so anzusteuern, daß die Linearität des optischen Kopplungsglieds über volle 9 Dekaden ausgenutzt und somit ein Meßbereich von 9 Dekaden erreicht wird.

Zur Erkennung der vorbestimmten höchstzulässigen Impulsfolge weist der Mikroprozessor gemäß Patentanspruch 10 vorteilhaft einen Frequenzbandwächter auf, der bei Über- und Unterschreiten einer zulässigen Impulszahl pro Zeiteinheit (Frequenzband) den Mikroprozessor entsprechend ansteuert. Dieser schaltet dadurch die zusätzliche Amplitudenmodulation um und berücksichtigt diesen Zustand bei der Ermittlung des zu messenden Stroms.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend anhand eines Blockschaltbilds und verschiedener Signalbilder näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Strommeßgeräts und

Fig. 2a bis 2c Signalschaubilder, die den zeitlichen Signalver­ lauf an den in Fig. 1 mit a, b und c gekenn­ zeichneten Punkten darstellen.

Das in Fig. 1 dargestellte Blockschaltbild zeigt den Aufbau einer Strommeßvorrichtung, die im wesentlichen aus fünf Baugruppen, nämlich einem Stromspannungswandler 1, einem Spannungsfrequenzkonverter 2, einem Mikroprozessor 3, einem Frequenzstromwandler 4 und einem elektrooptisch arbeitenden Kopplungsglied 5 aufgebaut ist.

Der zu messende Strom, der über den mit 6 gekennzeichneten Eingang der Meßvorrichtung anliegt, gelangt über die Leitung 7 zum Eingang des Stromspannungswandlers 1. Der Stromspan­ nungswandler 1 weist einen aus Feldeffekttransistoren aufge­ bauten Operationsverstärker auf, dessen Ausgang über eine Leitung 8 mit dem Eingang des Spannungsfrequenzkonverters 2 verbunden ist. Parallel zum Stromspannungswandler 1 ist zwischen dessen Ein- und Ausgang ein Integrationsglied in Form eines Kondensators 9 geschaltet. Dieser Kondensator 9 ist einerseits mit der Leitung 7 und andererseits mit der Leitung 8 verbunden.

Der Spannungsfrequenzkonverter 2 besteht aus dem eigent­ lichen Spannungsfrequenzwandler 2a und einem nachgeschalte­ ten Impulsformer 2b. Der Spannungsfrequenzwandler erzeugt entsprechend der am Eingang anliegenden Spannung ein Fre­ quenzsignal, wobei die Frequenz proportional zur anliegenden Spannung ist. Um dieses Signal digital weiterverarbeiten zu können, ist dem Spannungsfrequenzwandler 2a ein Impuls­ former 2b nachgeschaltet, der das Frequenzsignal in ein Impulssignal dergestalt umwandelt, daß am Ausgang des Impuls­ formers 2b Rechteckimpulse konstanter Amplitude und Breite, jedoch mit unterschiedlichem Abstand anliegen, wobei die Anzahl der Impulse pro Zeiteinheit proportional zur am Ein­ gang anliegenden Frequenz ist. Dieses anhand von Fig. 2c veranschaulichte Impulssignal wird über eine Leitung 10 dem Mikroprozessor 3 zugeführt.

Der in Fig. 1 mit 3 gekennzeichnete Mikroprozessor weist u .a. einen Frequenzbandwächter 3a, einen Impulszähler 3b und einen Speicher 3c auf.

Der Mikroprozessor 3 weist einen Ausgang 11 auf, über den der ermittelte Meßwert als digitales Signal anliegt. Hieran kann beispielsweise eine optische Anzeige oder ein geeig­ netes Gerät zur Meßwerterfassung bzw. -weiterverarbeitung angeschlossen sein.

Über die Steuerleitung 12 ist der Mikroprozessor 3 mit dem Eingang des Frequenzstromwandlers 4 verbunden, in dessen Ausgangsstromkreis 13 eine Leuchtdiode 14 liegt, die einen Teil des Kopplungsglieds 5 bildet. Die Leuchtdiode 14 ist optisch mit einer Fotodiode 15 gekoppelt, die den anderen Teil des Kopplungsglieds 5 bildet.

Die Fotodiode 15 ist über die Leitung 18 mit der Leitung 7 und somit dem Eingang 6 und über die Leitung 17 mit Masse 16 verbunden. Der Eingang 6 ist somit über die Fotodiode 15 zur Masse 16 hin kurzgeschlossen, wobei die Diode, wie in Fig. 1 dargestellt, in Sperrichtung betrieben ist, so daß in der Leitung 17, 18 nur dann ein Kompensationsstrom fließt, wenn die Diode 15 durch Lichteinfall angesteuert wird. Diese Ansteuerung erfolgt wie vorbeschrieben durch die Leuchtdiode 14.

Die in Fig. 2 und a, b und c dargestellten Diagramme kenn­ zeichnen den zeitlichen Signalfluß innerhalb der Schaltungs­ anordnung, und zwar Diagramm a innerhalb der Leitung 7, Diagramm b innerhalb der Leitung 8 und Diagramm c innerhalb der Leitung 10.

Sobald ein zu messender Strom über den Eingang 6 durch den Stromspannungswandler zur Masse 16 fließt, wird durch den Operationsverstärker innerhalb des Wandlers 1 eine propor­ tionale Spannung erzeugt, die am Ausgang des Wandlers 1 anliegt. Dieses Spannungssignal wird durch den parallelge­ schalteten Kondensator 9 zeitlich integriert, so daß ent­ sprechend des in Fig. 2a im zeitlichen Verlauf dargestell­ ten Stroms die in Fig. 2b im zeitlichen Verlauf dargestell­ te Spannung erzeugt wird. Über die Leitung 8 gelangt dann dieses Spannungssignal (siehe Fig. 2b) zum Spannungsfre­ quenzkonverter 2, der entsprechend dem Spannungssignal zu­ nächst innerhalb des Spannungsfrequenzwandlers 2a ein Frequenzsignal erzeugt. Die Frequenz dieses Signals ist proportional der am Eingang anliegenden Spannung. Das Fre­ quenzsignal wird in dem darauffolgenden Impulsformer zu dem anhand von Fig. 2c dargestellten Impulssignal verarbeitet, das aus Rechteckimpulsen konstanter Amplitude und konstanter Breite aufgebaut ist. Die Anzahl der Impulse pro Zeiteinheit ist dabei proportional zur Frequenz des am Ausgang des Span­ nungsfrequenzwandlers 2a anstehenden Frequenzsignals.

Dieses Impulssignal wird über die Leitung 10 zum Mikropro­ zessor 3 übertragen, der das Impulssignal einerseits zur Auswertung des Meßergebnisses weiterverarbeitet und anderer­ seits ggf. zusätzlich amplitudenmoduliert über die Steuer­ leitung 12 zum Frequenzstromwandler 4 weiterleitet. Im Fre­ quenzstromwandler 4 wird entsprechend der Impulsfrequenz und der Amplitudenmodulation des Mikroprozessors 3 ein Impuls­ strom erzeugt, der die Leuchtdiode 14 ansteuert. Die von der Leuchtdiode 14 ausgehenden Lichtimpulse treffen auf die Fotodiode 15 auf, wodurch diese jeweils während der Impuls­ dauer entsprechend der Impulsstärke einen Strom erzeugt, wodurch der zwischen dem Eingang 6 und der Masse 16 fließen­ de zu messende Strom intervallweise kompensiert wird. Die Fotodiode 15 ist dabei so angesteuert, daß durch die Kurz­ schlußleitungen 18 und 17 ein Kompensationsstrom fließt, der etwa dem zu messenden Strom entspricht, jedoch umgekehrte Polarität aufweist, so daß der zu messende Strom im Ideal­ fall zu Null kompensiert wird.

Da die Fotodiode 15 entsprechend der impulsweisen Ansteuerung durch die Leuchtdiode 14 nicht kontinuierlich sondern ent­ sprechend der Impulsfolge und Impulsamplitude angesteuert wird, entsteht ein gepulster Kompensationsstrom. Dies wird ebenfalls durch den Kondensator 9 als Integrationsglied ausgeglichen.

Da der Stromspannungswandler 1 und der Spannungsfrequenzkon­ verter 2 über etwa sechs Dekaden linear arbeiten, ist inner­ halb des Mikroprozessors 3 eine Steuerung mit einem Frequenz­ bandwächter 3a vorgesehen, die bei Erreichen einer bestimm­ ten Anzahl von Impulsen pro Zeiteinheit den Frequenzstrom­ wandler 4 zusätzlich amplitudenmodulierend ansteuert, so daß bei Erreichen dieses Grenzwerts die Stromstärke innerhalb der Leuchtdiode 14 ansteigt, wodurch die Lichtemission er­ höht wird und die Fotodiode 15 zur Kompensation des über den Bereich von sechs Dekaden hinausgehenden Meßbereichs ange­ steuert wird. Des weiteren weist der Mikroprozessor 3 einen Speicher 3c auf, der das zusätzliche Einschalten der Ampli­ tudenmodulation registriert und dies bei der Berechnung des Meßwerts berücksichtigt. Die Impulsfrequenz wird mittels eines Impulszählers 3b ermittelt. Der Meßwert steht am Aus­ gang 11 in digitalisierter Form an.

Da das elektrooptische Kopplungsglied 5 im Bereich von etwa neun Dekaden linear arbeitet, kann mit der vorliegenden stufenweisen Ansteuerung des Frequenzstromwandlers (erste Stufe Frequenzmodulation, zweite Stufe Amplitudenmodulation) der über die Fotodiode 15 fließende Kompensationsstrom auch über neun Dekaden exakt gesteuert werden. Hierdurch wird bei großem Meßbereich eine hohe Auflösung erreicht, so daß mit der Meßvorrichtung Ströme im Bereich von beispielsweise 10^-12 bis 10^-3 Ampere meßbar sind, ohne daß eine Meßbe­ reichsumschaltung erfolgen muß.

Claims (10)

1. Verfahren zur elektrischen Strommessung, insbesondere zur Messung eines sich zeitlich ändernden kleinen Stroms, bei dem der zu messende Strom über eine Regelung mittels eines Fotodetektors (15) mit einem gegenpoligen Kompensationsstrom etwa gleicher Größe beaufschlagt wird, wobei dem Fotodetektor (15) eine von der Regelung amplitudenmodulierte Lichtquelle (14) zugeordnet ist und die Größe des zu messenden Stroms entsprechend dem Kompensationsstrom sowie dem gemessenen Strom ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kompensationsstromanteil durch eine in Sperrichtung betriebene Fotodiode (15) erzeugt wird, und daß die der Fotodiode (15) zugeordnete Lichtquelle (14) in Abhängigkeit von dem nach der Amplitudenmodulation verbliebenen, noch nicht kompensierten Reststromanteil von der Regelung zusätzlich impulsabstandsmoduliert wird.

2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Lichtquelle mindestens eine Leuchtdiode (14) eingesetzt wird.

3. Vorrichtung zur elektrischen Strommessung, insbesondere zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, mit einem Stromspannungswandler, dessen Eingang mit dem zu messenden Strom beaufschlagbar ist, wobei dem Stromspannungswandler (1) ein Integrationsglied (9) aufgeschaltet ist, und der Ausgang des Stromspannungswandlers (1) mit dem Eingang eines Spannungsfrequenzkonverters (2) verbunden ist, dessen Ausgangsfrequenzsignal als Kennwert zur Ermittlung der Größe des zu messenden Stroms dient, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsfrequenzsignal einem Mikroprozessor (3) zugeführt ist, daß der Mikroprozessor (3) einen Frequenzstromwandler (4) ansteuert, der eine impulsabstands- und amplitudenmodulierte Lichtquelle (14) mit seinem Ausgangsstrom beaufschlagt, daß der Lichtquelle (14) eine Fotodiode (15) zugeordnet ist, die zur Kompensation des zu messenden Stroms den Eingang des Stromspannungswandlers (1) in Abhängigkeit des durch die Lichtquelle (14) hervorgerufenen Lichteinfalls mit einem Gegenstrom beaufschlagt, wobei der Mikroprozessor (3) über den Frequenzstromwandler (4) die Lichtquelle (14) und die damit gekoppelte Fotodiode (15) so ansteuert, daß der zu messende Strom gegen Null kompensiert wird, und daß der Mikroprozessor (3) anhand seines Eingangssignals und seines Steuersignals die Größe des zu messenden Stroms ermittelt und als digitales Signal abgibt.

4. Vorrichtung nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Integrationsglied (9) durch einen parallel zum Stromspannungswandler (1) geschalteten Kondensator gebildet ist.

5. Vorrichtung nach Patentanspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessor (3) Zählfunktionen (3b) und Speicherfunktionen (3c) beinhaltet.

6. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (14) durch mindestens eine Leuchtdiode gebildet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromspannungswandler (1) durch einen vorzugsweise mit Feldeffekttransistoren aufgebauten Operationsverstärker gebildet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsfrequenzkonverter (2) einen Spannungsfrequenzwandler (2a) und einen diesem nachgeschalteten Impulsformer (2b) aufweist, der das Frequenzsignal in ein Impulssignal mit Impulsen konstanter Breite und Amplitude umformt.

9. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessor (3) das Impulssignal so lange direkt zum Frequenzstromwandler (4) leitet, bis eine vorbestimmte Impulszahl pro Zeiteinheit überschritten ist, wonach der Mikroprozessor (3) den Frequenzstromwandler (4) zusätzlich amplitudenmodulierend ansteuert.

10. Vorrichtung nach Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessor (3) einen Frequenzbandwächter (3a) zur Meldung der Über- bzw. Unterschreitung eines vorbestimmten Frequenzbands aufweist.