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Messeinrichtung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Mess- einrichtung zur Vergrösserung der Messgenauigkeit bei Spannungsmessungen in einem bestimmten
Messbereich unter Verwendung nichtlinearer
Widerstände und besteht im wesentlichen darin, dass die gesamte zu messende Spannung an eine
Serienschaltung nichtlinearer Widerstände gelegt ist, wobei in einem der Widerstandselemerte, an dem der Hauptteil der zu messenden Spannung liegt, geringe Spannungsänderungen relativ grosse Stromänierungen hervorrufen und in einem anderen Widerstandselement, an dem ein Bruchteil der zu messenden Spannungen liegt, geringe
Stromänderungen relative grosse Spannungs- änderungen verursachen und dem letzteren nicht- linearen Widerstand das Messinstrument parallel geschaltet ist.
In der Zeichnung ist der Gegenstand der Er- findung in einer Ausführungsform beispielsweise veranschaulicht.
Fig. 1 zeigt ein Grundschaltbild der Mess- einrichtung, in Fig. 2 ist ein Diagramm zur Er- klärung der Wirkungsweise dieser Einrichtung dargestellt.
Wie man aus Fig. 1 ersieht, ist mit 1 die zu messende Spannung bezeichnet, an welche in
Serie ein oder mehrere Glimmlampen 4 und ein
Schaltelement 3 mit flacher Charakteristik, z. B. ein Eisenwasserstoffwiderstand oder eine unter- belastete Glühlampe, derart in Reihe geschaltet sind, dass die Stromstärke praktisch nur durch den Widerstand der Glimmlampe bzw. der Glimm- lampen bestimmt ist. Dies ist dann der Fall, wenn der Widerstand des Schaltelementes 5 klein gegenüber dem Widerstand des Schalt- elementes 4 ist. Den Spannungsabfall am Schalt- element 5 bringt das Anzeigegerät 6, insbesondere ein Voltmeter, zur Anzeige. Die Wirkungsweise dieser Messeinrichtung sei an Hand der Fig. 2 erklärt. Es besteht z. B. die Aufgabe, eine
Spannung, deren Sollwert auf der Spannungs- abszisse U mit 16 bezeichnet ist, möglichst konstant zu halten.
Der Bereich, innerhalb dessen dieser Sollwert schwankt, ist mit 13 dargestellt.
Im rechten Schaubild von Fig. 2 sind die Ver- hältnisse oberhalb der Zündspannung U der
Glimmlampen dargestellt.
Die Glimrl1lampen 4 ergeben entsprechend ihrer steilen Charakteristik 11 bei kleinen Schwankungen der an den Glimmlampen liegenden Spannung (Bereich 13) grosse relative Stromschwankungen (Bereich 14) auf der mit bezeichneten mit 0 beginnenden Ordinate. Diese Stromschwankungen führen, da die Stromstärke praktisch ausschliesslich vom Arbeitspunkt auf der Glimmröhrencharakteristik abhängt, zu Ver- änderungen des Spannungsabfalles am zweiten Messelement 5 (Eisenwasserstoffwiderstand, unter- belastete Glühlampe o. a. ). Die relativen Änderungen dieses Spannungsabfalles weisen gegenüber den sie bedingenden relativen Strom- änderungen eine Verstärkung auf und können auf der mit 0 beginnenden, nach links positiv aufgetragenen und mit u bezeichneten Abszisse (Bereich 15) abgelesen werden.
Der Wert des jeweiligen Spannungsabfalles am Messelement 5 wird durch das Voltmeter 12 zur Anzeige gebracht.
Man sieht also, dass eine kleine relative Spannungs- änderung 13 in zwei Stufen auf die grosse relative
Spannungsänderung 15 gesteigert wurde. So ist man in der Lage, den Sollwert 16, den man innerhalb des grössten dargestellten Bereiches 15 mittels des Instrumentes 6 kontrolliert, jeweils genau einzustellen.
Diese neue Methode hat gegenüber der Anwendung veralteter Methoden, wie z. B. der Anwendung einer Gegenspannung, die mit Hilfe von Batterien zum Kompensieren des Grossteiles der zu messenden Spannung angewendet wird, den Vorteil, dass sie im Gegensatz zur Batterie- spannung zeitlich konstant bleibt und erspart somit das bei Anlagen mit Gegenspannung er- forderliche Eichen vor jedmaligem Messen.
Als beispielsweise Zahlenangaben werden folgende Werte angegeben : Zum Messen bzw.
Konstanthalten sei eine Spannung von 440 Volt.
Es würden dann 435 Volt an den Glimmlampen 4 und der Rest von 5 Volt am Schaltelement mit flacher Charakteristik abfallen. Der Messstrom beträgt bei einer solchen Anordnung etwa 5 mA, wobei die Glimmlampen aber sonst bis zu 100 mA dauernd belastbar sind. Das Schaltelement mit flacher Charakteristik, an dem zirka 5 Volt liegen, ist sonst für 220 Volt und mehr als 100 mA bemessen. Ein Spannungsbereich von um den Sollwert, in Fig. 2 mit 13 bezeichnet, ist auch bei den besten Instrumenten nicht oder nur sehr schwer ablesbar. Unter Verwendung der beschriebenen Messeinrichtung ist es möglich, die
Anzeigegenauigkeit des Instrumentes im Bereich
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um den gewünschten Sollwert auf das 25-bis 50fache zu steigern.
Der Gegenstand der Erfindung kann zur Kontrolle bzw. zum Messen von Spannungs- änderungen oder zum Einstellen einer konstanten Spannung für die verschiedensten Zwecke Verwendung finden, insbesondere auch als Messeinrichtung für Kondensatorionisationskammern.
An Stelle von Glimmlampen und Eisenwasserstoffwiderständen bzw. unterbelasteten Glühlampen können auch andere in elektrischer Hinsicht äquivalente Messelemente verwendet werden, auch in mehr als zweifacher entsprechender Hintereinanderschaltung.
Selbstverständlich kann diese Schaltung auch zum Messen von Änderungen oder der Konstanz anderer elektrischer Werte, wie der Stromstärke, Kapazität, Induktivität, Frequenz, Leistung u. a. m. verwendet werden, insoweit diese durch Spannungswerte als Mass zur Darstellung gebracht werden können.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Messeinrichtung zur Vergrösserung der Messgenauigkeit bei Spannungsmessungen in einem bestimmten Messbereich unter Verwendung nichtlinearer Widerstände, dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte zu messende Spannung (1) an eine Serienschaltung nichtlinearer Wider- stände (4, 5) gelegt ist, wobei in einem der Widerstandselemente (4), an dem der Hauptteil (2) der zu messenden Spannung liegt, geringe Spannungsänderungen relativ grosse Strom- änderungen hervorrufen und in einem anderen Widerstandselemente dz an dem ein Bruchteil (3) der zu messenden Spannungen liegt, geringe Stromänderungen relative grosse Spannung- änderungen verursachen und dem letzteren nichtlinearen Widerstand (5) das Messinstrument (6) parallel geschaltet ist.