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Die Erfindung betrifft einen Teiler hoher Genauigkeit, bei dem zwei oder mehrere Teilerverhältnisse durch Serien- und/oder Parallelschaltung von Widerstands- oder Impedanzzweigen erzielt werden und dessen Teilerverhältnisse durch einen Teiler dessen Teilerverhältnis bekannt ist überprüft werden soll.
Es ist bekannt einen Teiler derart herzustellen, dass wahlweise zehn Widerstands zweige in Serie oder parallelgeschaltet werden, wodurch die Teilerverhältnisse 1 : 10 oder 1 : 1 gewählt werden können. (B. V. Hamon : A 1-100 Ohm build-up resistor for the calibration of standard resistors; I.sci.Instrum. Bd.31 [1954], S.450.) Dieser Teiler kann jedoch nur beim 1 : 10 Verhältnis durch einen bekannten Teiler genau überprüft werden. Im 1 : 1 Verhältnis ist dies nicht mit hoher Genauigkeit möglich, weil die Fehler, welche die Widerstände der Schaltzweige für die Parallelschaltung hervorrufen, nicht für die Verwendung als Teiler beseitigt sind.
Did Überprüfung durch einen bekannten Teiler hat aber an sich den Vorteil, dass Normalteiler gegenüber Normalwiderständen wesentlich kleinere Fehler bei Änderung der Raumtemperatur aufweisen, insbesondere dann, wenn z. B. für die einzelnen Widerstandszweige ein Draht der gleichen Vorratsspule verwendet wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Teiler hoher Genauigkeit, bei dem zwei oder mehrere Teilerverhältnisse durch Serien- und/oder Parallelschaltung von Widerstandszweigen erzielt werden, durch einen Teiler dessen Teilerverhältnis bekannt ist bei allen Teilerverhältnissen überprüfbar zu machen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass alle eingeschalteten Schaltzweige des Hauptteilers durch Hilfsteiler aus Widerständen oder Impedanzen überbrückt werden und jeweils an die Anzapfungen der Hilfsteiler Anschlüsse zur Messung des Teilerverhältnisses geführt sind.
Wenn die Überprüfung durch einen bekannten Teiler erfolgt, dann können Messanordnungen verwendet werden, durch die alle Zuleitungswiderstände zu den beiden Teilern eliminiert werden. Eine solche Messanordnung zeigt Fig. 1. Darin ist --1- der zu überprüfende Teiler mit seinen Widerstandszweigen-Rj und R12-- und den nicht bezeichneten Zuleitungswiderständen zu den Anschlussklemmen und2-- der bekannte Teiler
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wenn eine Spannung-U-an die Schleifer der Hilfsspannungsteiler-Hl und L-gelegt wird.
Werden nun die Widerstandszweige des zu überprüfenden Teilers-l-so justiert, dass gleichzeitig alle drei Galvanometer - G , G und G g-stromlos sind, so sind bei dieser Überprüfung des Teilers --1-- durch einen bekannten Tei- ler-2-alle Zuleitungswiderstände wirkungslos.
DieFig. 2 und 4 zeigen nun einen Teiler hoher Genauigkeit, bei dem zwei Teilerverhältnisse, durch SerienParallelschaltung der Widerstände --R2 und R3-- beim Ziehen oder Stecken der Stöpselschalter-l und 2--, erzielt werden.
Die Fig. 2 zeigt den Teiler in Serienschaltung der Widerstandszweige --R1, R2 und R3--, weil die St--psel - l und 2-gezogen sind. Zuleitungswiderstände von denAnschlussklemmen zu den inneren Knotenpunkten sind nicht eingetragen, weil sie nach obigenDarlegungen wirkungslos gemacht werden können. Hingegen ist sorgfältig darauf geachtet worden, dass an keinem Knoten mehr als vier Leitungen zusammentreffen. Bekanntlich kann nur dann die Verbindungsstelle so ausgeführt werden, dass immer zwei Leitungen an einer Äquipotentiallinie anschliessen, wenn die andern zwei Leitungen als Stromzuführung dienen. Es ist leicht ersichtlich, dass bei Serienschaltung nur ein äquivalenter Leitungszug nach Fig. 3 wirksam ist.
Da die Widerstände-p und ? ;-zu Anschlussklemmen führen, bleiben sie bei Überprüfung durch einen bekannten Teiler wirkungslos, wie eingangs dargelegt wurde.
Die Fig. 4 zeigt den Teiler in Parallelschaltung der Widerstandszweige --R2 und R3--, weil die Stöpsel --1 und 2-- gesteckt sind. Dabei sind jene Anschlussklemmen und Zuleitungen, der Übersichtlichkeit halber, weggelassen, die bei der Serienschaltung verwendet werden. Ebenso. wurde die, bei der Parallelschaltung wirkungslose Unterteilung in p und (r-p) bzw. in 1) und (R- ?)) weggelassen. Es ist ersichtlich, dass der Zweig, der den Stöpselschalter-l-mit seinem Kontakt-und Leitungswiderstand-r-enthält, die Parallelschaltungbewirkt und daher Schaltzweig genannt wird. Dieser Schaltzweig wird durch einen Hilfsteiler, bestehend aus den Widerständen --R4 und R5--, bei gestecktem Stöpsel-2-, überbrückt.
Wandelt man, in bekannter Weise das Widerstandsdreieck R-r-Rg in einen Stern um, so ergibt sich das Ersatzschaltbild nach Fig. 5.
Darin ist
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Der Wert des Widerstandes C in der Zuleitung zur Anschlussklemme ist unwichtig, da er bei der Überprüfung mit einem bekannten Teiler unwirksam ist. Wandeln wird dann den Stern Rl - R2 - B in ein Dreieck
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um, so ergibt sich, unter Weglassung des Widerstandes C das Ersatzschaltbild nach Fig. 6.
Darin ist
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und
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DerWertdesWiderstandes F parallel zu den Eingangsklemmen ist unwichtig, weil er nur die Spannung-Ubelastet und bei der Überprüfung mit einem bekannten Teiler nur die Einstellung der Hilfsteiler-H und H2- beeinflusst. Unter Weglassung des Widerstandes F ergibt sich schliesslich das Ersatzschaltbild nach Fig. 7.
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und R,-so justiert,so ist
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und damit
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Dadurch erscheint nachgewiesen, dass bei einem Teiler mit Parallelschaltung von Widerstandszweigen, das Teilerverhältnis durch einen bekannten Teiler überprüfbar ist und durch die Überbrückung des Schaltzweiges durch einen Hilfsteiler --R4 und R5-- vom Widerstand --r-- des Schaltzweiges unabhängig ist.
AlsBeispiel für die praktische Anwendung der Erfindung und der vorstehenden Gleichungen zeigen die Fig. 8
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Genauigkeit geprüft und abgeglichen werden. Die Fig. 8 zeigt einen erfindungsgemässen Teiler in Serienschaltung mit gezogenen Stöpseln und den Widerstandswerten Rl = R, R= Rg= 2 R. Fig. 9 lässt erkennen, dass durch Anspeisung und Messung an den entsprechenden Anschlussklemmen mit einem bekannten l : l Teiler die Gleich- heit der Teilspannungen Ui=U geprüft und damit die Gleichheit von R =Rg sichergestellt werden kann.
Wird dann, bei gesteckten Stöpseln nach Fig. 10 mit einem 1 : 1 Teiler wieder die Gleichheit der Teilspannungen U = Us festgestellt, so bedeutet dies nach denvorhergehenden Gleichungen, dass G = E ist, wobei für die Hilfsteilerwiderstände --R4 und R5-- vorausgesetzt ist, dass
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gemacht wurde. Damit ist aber sichergestellt, dass das Verhältnis der Teilspannungenbeim Anschluss nach Fig. 8
V2 : V, = 4 : 1 ist.
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Damit erscheint bewiesen, dass das 4 : 1 Teilerverhältnis der Serienschaltung aus dem l : l Teilerverhältnis der Parallelschaltung unabhängig von den Widerständen der Schaltzweige hergestellt werden kann.
Die erfindungsgemässe Überbrückung aller eingeschalteten Schaltzweige des Hauptteilers durch Hilfsteiler bleibt natürlich nicht nur auf die einfache Parallelschaltung von zwei Widerstandszweigen des Hauptteilers beschränkt, sondern kann auch auf die Parallelschaltung von mehr als zwei Widerstandszweigen angewendet werden.
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nisse unabhängig von-c-, wenn
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gemacht wird und unabhängig von-r-wenn
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gemacht wird.
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Sollen mehr als drei Widerstandszweige gleichzeitig parallelgeschaltet werden, ist der Hilfsteiler in Sternschaltung aufzubauen und die Anzapfung des Teilers erfolgt am Sternpunkt.
Die Fig. 12 zeigt als einfaches Beispiel einen 1 : 10 Teiler, bei dem das Verhältnis 1 : 10 nach Messung von 1 : 1 Verhältnissen ohne Rücksicht auf den Widerstand im Schaltzweig des Hauptteilers herstellbar ist. Sowohl in den 1 : 1 Teilerverhältnissen als auch in dem 1 : 10 Teilerverhältnis sind Widerstandszweige des Hauptteilers parallelgeschaltet und durch Hilfsteiler überbrückt.
Wenn diese Teiler hoher Genauigkeit für Wechselstrommessungen verwendet werden sollen, können natürlich auch Impedanzen an Stelle der Widerstände für den Hauptteiler und/oder Hilfsteiler verwendet werden. Es kann auch zweckmässig sein, nur die eine Schaltung mit Wechselstrom zu messen und in diesem Falle einen induktiven Hilfsteiler zu verwenden, trotzdem die andere Schaltung für Gleichstrommessungen verwendet werden soll, soferne die Frequenzabhängigkeit der Widerstände des Hauptteilers bekannt ist.
In einer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, Hauptteiler und Hilfsteiler voneinander abtrennbar auszuführen, weil der Hilfsteiler nur eine geringere Genauigkeit haben muss als der Hauptteiler.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Teiler hoher Genauigkeit, bei dem zwei oder mehrere Teilerverhältnisse durch Serien- und/oder Parallelschaltung von Widerstands- oder Impedanzzweigen erzielt werden und dessen Teilerverhältnisse durch einen
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und jeweils an die Anzapfungen der Hilfsteiler Anschlüsse zur Messung des Teilerverhältnisses geführt sind.