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Messbrücke zur Temperaturbestimmung mittels eines
Widerstandsthermometers
Bei Temperaturmessungen mit Widerstandsthermometem wird die gesetzmässige Änderung des ohmschen Widerstandes von Metallen mit der Temperatur ausgenutzt. Die Abhängigkeit des Widerstandes des Widerstandsthermometers wird experimentell bestimmt. Bei der praktischen Temperaturmessung wird der Widerstandswert des Thermometers gemessen und auf Grund des experimentell bestimmten Zusammenhanges von Widerstand und Temperatur auf die Temperatur an der Messstelle geschlossen. Hiezu verwendet man algebraische Gleichungen oder Diagramme (Tabellen).
Die Erfindung befasst sich mit der Aufgabe, durch eine in die Widerstandsmessbrücke eingebaute oder angeschlossene, den Temperaturgang des Widerstandes des Thermometers nachbildende Schaltung zu bewirken, dass bei Brückenabgleich, der durch einen Nullindikator angezeigt werden kann, durch die Einstellanzeige der Temperaturwert direkt angezeigt wird.
Die Fig. 1 der Zeichnungen zeigt grundsätzlich eine Messbrücke mit einer Nachbildung des Temperaturganges des Widerstandes Re des Thermometers, während Fig. 2 eine erfindungsgemässe Nachbildungsschaltung, angeschlossen an eine Messbrücke, zeigt. Der Nullindikator ist mit G, die Spannungsquelle mit U und die festen Brückenwiderstände mit R1 und R2 bezeichnet.
Die elektrische Nachbildung soll es ermöglichen, dass zwischen Bedienungseinrichtung und dem durch diese zu verstellenden Schaltelement der Messbrücke an Stelle von Kurvensteuerungen od. dgl. nur proportionale mechanische Übersetzungen verwendet werden.
Es ist nun schon aus der deutschen Auslegeschrift 1115066 bekannt, bei einem elektrischen Temperaturregler mit Platin-Widerstands-Thermometer in Brücken-oder Halbbrückenschaltung mit einem einstellbaren, zum Einstellen der Solltemperatur dienenden Vergleichswiderstand die Charakteristik des linear einstellbaren Vergleichswiderstandes durch Parallelschaltung mindestens eines Festwiderstandes an die Charakteristik des Platin-Widerstands-Thermometers anzupassen. Diese Nachbildung mittels eines festen Parallelwiderstandes stellt jedoch nur eine Näherungslösung dar.
Die Erfindung ermöglicht mittels einer linear einstellbaren Nachbildungsschaltung eine vollkommen exakte Anpassung an Messwiderstände, deren Temperaturabhängigkeit durch eine Gleichung von der Form :
EMI1.1
(R Widerstandswert bei der Temperatur t C, Ro Widerstandswert bei 00e, t Temperatur in C,
EMI1.2
Gewicht im Jahre 1948).
Gegenstand der Erfindung ist eine abgleichbare Messschaltung (Messbrücke) zur Temperaturbestimmung mittels eines Widerstandsthermometers (z. B. Platinthermometers) und einer dessen Temperatur-
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Widerstands-Charakteristik nachbildenden Schaltung, mit der Kennzeichnung, dass letztere zwei unter Aufrechthaltung ihres Summenwertes gegenläufig veränderbare parallelgeschaltete Widerstandszweige mit linearer Einstellung aufweist.
Dabei kann der eine veränderbare Widerstand durch den Widerstand zwi- schen dem Abgriff und der einen Endklemme eines linearen Potentiometers Rp (Fig. 2) gebildet sein und die Unveränderlichkeit der Summe aus diesem Widerstand und dem andern veränderbaren Widerstand dadurch erzielt sein, dass letzterer den Teil des Potentiometers umfasst, der zwischen dem Abgriff und der andem Endklemme liegt. Natüdich ist es prinzipiell möglich, mit einem Potentiometer allein das Auslangen zu finden, von dem gegebenenfallsnurein Teilbereich für den Abgriff verwendet wird, doch kann man selbstverständlich nichtverwendete Bereiche auch durch gesonderte Festwiderstände ersetzen. In Fig. 2 ist Ra ein solcher Festwiderstand.
Zur Einstellung des Anfangswertes kann, wie ebenfalls Fig. 2 zeigt, ein (zweiter) solcher Festwiderstand Re in Reihe mit der Parallelschaltung der beiden gegenläufig zu verändernden Widerstände liegen.
Die Eignung der beschriebenen Schaltung für den angegebenen Zweck ergibt sich aus der folgenden Ableitung :
Für die abgeglichene Wheatstone-Brücke gilt, wenn das Brückenverhältnis mit k = R/R und der Widerstand der Nachbildung mit W bezeichnet wird :
EMI2.1
für alle Werte des Potentiometer-Verstellweges (Verstellwinkels) ct und der Temperatur t in den dafür
EMI2.2
EMI2.3
EMI2.4
EMI2.5
EMI2.6
EMI2.7
EMI2.8
EMI2.9
EMI2.10
EMI2.11
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:Die vorstehende Ableitung zeigt, dass die erfindungsgemässe Schaltung es tatsächlich gestattet, die Temperatur z. B. an einem seine Umdrehungszahl bzw. den Verstellweg linear bzw. digital anzeigenden Einstellknopf eines linearen Potentiometers abzulesen bzw. es z. B. bei Verwendung in einer an sich bekannten selbstabgleichenden Messbrücke zu erreichen, dass der Drehwinkel des Stellmotors direkt proportional der Messtemperatur ist. Die Exaktheit dieser Nachbildung beruht darauf, dass sich der obenstehende
EMI3.1
EMI3.2
EMI3.3
hier nur einer der beiden parallelgeschalteten Widerstände verändert wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Abgleichbare Messschaltung (Messbrücke) zur Temperaturbestimmung mittels eines Widerstandsthermometers (z. B. Platinthermometers) und einer dessen Temperatur-Widerstands-Charakteristik nachbildenden Schaltung, dadurch gekennzeichnet, dass letztere zwei unter Aufrechthaltung ihres Summe nwertes (in Fig. 2 : Ra + Rp) gegenläufig ver änderbare parallelgeschaltete Widerstandszweige mit linearer Einstellung aufweist.
2. SchaltungnachAnspruchl, dadurch gekennzeichnet, dassdereineveränderbarewider- stand durch den Widerstand zwischen dem Abgriff und der einen Endklemme eines linearen Potentiometers (Rp) gebildet ist und dass die Unveränderlichkeit der Summe aus diesem Widerstand und dem andem veränderbaren Widerstand dadurch erzielt wird, dass letzterer, ausser einem gegebenenfalls vorgesehenen
EMI3.4