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Kombinierte elektrische Wheatstone-Thomsonmessbrücke
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Schaltung der Thomson-Brücke ; Fig. 3 eine Schaltung, die ein Widerstandsverhältnis von 1 : 9 sichert ; Fig. 4 das Schaltbild des Anpassungsverhältnisnormals ; Fig. 5 das Prinzipschaltbild der Wheatstone- Thomson-Brückemiteinem Widerstandssatz und der Schalteinrichtung ; Fig. 6 ein Schaltungsbeispiel für den Verhältniszweig der Brücke mit Abgleichwiderständen.
Um die Idee der Erfindung verständlicher zu machen, sollen zuerst die bekannten Schaltungen der Wheatstone- und Thomson-Messbrücke betrachtet werden.
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der entsprechenden Widerstände --R1,R2 und R3--,
Sind die Absolutwerte der Abweichungen-6 R, und # 1\- gleich, d. h.
#R2 = #R3 (3) so ist
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Der Anzeigefehler der Brücke wird also nur durch die Abweichung des Widerstandes-Rl-vom Nennwert bestimmt.
Somit ist die Möglichkeit ein genaues Verhältnis Rg : R2 = 1 : 10n worin"n"eine ganze Zahl oder eine Null ist, zu erhalten, ein Mittel zur Erhöhung der Genauigkeit der Wheatstone-Brücke sowohl bei beliebiger Temperatur im Betriebstemperaturbereich, als auch bei zeitlicher Änderung der Widerstandswerte von --R2 und R-.
Jetzt soll die in Fig. 2 dargestellte Thomson-Messbrücke betrachtet werden. Die Brücke enthält den
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d = 0 ist
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während der relative Anzeigefehler-Rx-der Brilcke nach der Formel
Rx = RN+R1-R2 (9) errechnet wird.
Hiebei sind -- #RN, #R1, #R2-- die relativen Abweichungen der Widerstandswerte für die eht-
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zu ermöglichen, wird die an sich bekannte Eigenschaft einer Gruppe ihrem Nennwert nach gleicher Widerstände benutzt : die prozentuelle Korrektur sowohl bei Reihenschaltung als auch bei Parallelschal-
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ist.
Für a = 3 ist dieses Verhältnis 1 : 9.
Fig. 3 zeigt eine Schaltung, die es ermöglicht ein genaues Verhältnis von 1 : 9 zu erhalten. Diese
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?'weichen ihre Istwerte nur geringfügig vom Nennwert ab, so ist beim Schliessen der Schalter-K, und K,-, wo die Widerstände --r2,r3 und r-parallel geschaltet sind, der Nennwert des Ersatzwiderstandes von Stufe--BC--
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Da die Istwerte der Widerstände --12.'ra und -- von ihren Nennwerten abweichen, (wegen ungenauer Anpassung, zeitlicher Änderung des Widerstandswertes, Beeinflussung der Aussentemperatur und anderer Faktoren), so ist es zur Erreichung der Gleichheit (11) erforderlich und ausreichend einen der Widerstände in der Schaltung nach Fig. 3 als Regelwiderstand auszuführen.
Nachdem die Gleichheit (11) erfüllt ist und die Schalter-K, und Ka- geöffnet sind, erhält man das Verhältnis
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mit hoher Genauigkeit.
Fig. 4 zeigt den Widerstandssatz zur Gewinnung eines genauen Widerstandsverhältnisses 1 : 1 und 1 : 10 bei dem die Werte einzelner Widerstände folgendermassen gewählt sind : r#Nenn + 0,5 r1 = r1
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Schalteinrichtung, bestehend aus den mechanisch miteinander verbundenen Umschaltern-1, 2, 3, 4 und 5und dem Schalter-6-, der mechanisch mit den Schaltern --K1 und K2-- verbunden ist.
In der Schaltstellung --I-- der Schalter --1,2,3,4 und 5-wird die Anpassung des Verhältnisnor-
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gleich von --R2 und R3-- vorgenommen.
In der Schaltstellung-IV-- wird die Wheatstone-Messbrücke gebildet (der zu messende Wider-
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In der Schaltstellung-V-wird die Thomson-Messbrücke gebildet (der zu messende Widerstand - wird an die Klemmen --R1 und R-und der Normalwiderstand-Rj.N- an die Klemmen
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Die Messschaltung enthält auch einen Nullanzeiger-7-und eine Speisebatterie-8-.
Nun soll die Wirkungsweise der Messschaltung betrachtet werden. Die Anpassung des Widerstandssatzeswirdwie folgt vorgenommen. Der Widerstand-RBC-der Stufe-BC- (Fig. 5) wird durch Sub-
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Nach erfolgtem Abgleich bringt man den Schalter --6-- in die Stellung --IV-- (Verhältnis
RAB :RBC=1:1)
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oder in die Stellung --V-- (Verhältnis
RAB :RBD=1:10).
In der Stellung-IV und V-des Umschalters-6-sind die Kontakte des Schalters-Kl und K--ge- öffnet.
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die Schalter-1, 2, 3, 4 und 5-in Stellung-n-. Dann wird an dem Widerstandssatz das Verhältnis 1 : 1 oder 1 : 10 eingestellt, der Schalter-6-in die Stellung-IV bzw. V-gebracht. In den Wider- standszweigen-R, und R2 + R6-- werden solche Widerstandswerte eingestellt, die das Verhältnis 1 : 1 bzw. 1 : 10 ergeben. Durch Änderung des Widerstandes --R6-- wird die Brücke abgeglichen, wonach die Gleichheit
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! = ! lung-III"gebracht.
Der Abgleich der restlichen Widerstände wird nach dem als Basiswiderstand geltenden früher abgeglichenen Widerstand + R ;- vorgenommen, indem durch Umlegen des Schalters-6-in Stel-
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eingestellt werden.
Soll das Gerät nur in Wheatstone-Brückenschaltung arbeiten, so kann die Anpassung von -1\ + R6-an-R-fortgelassen werden.