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Vorrichtung zur direkten und kontinuierlichen Anzeige des Wertes elektrischer Widerstände.
Bei den meisten bisher bekannten, zur unmittelbaren Anzeige von Widerstandswerten dienenden Messgeräten können mehrere Messbereiche im allgemeinen nur dadurch gewonnen werden, dass man die elektromotorische Kraft der Hilfsstromquelle veränderlich macht. So wird die Verdoppelung oder die Verzebnfachung des Messbereiches dadurch erzielt, dass man eine Hilfsstromquelle doppelter bzw. zehnfacher elektromotorischer Kraft vorsieht. Da man als Hilfsstromquelle im allgemeinen Akkumulatoren, Trockenelemente und dgl. verwendet, so ist man in dem Falle, wenn man z. B. ein Ohmmeter mit zwei Messbereichen zu versehen wünscht, welche im Verhältnis 1 : 10 stehen, gezwungen, zwei Batterien vorzusehen, deren elektromotorische Kräfte sich auch wie 1 : 10 verhalten. Würde man z.
B. beim niedrigsten Messbereich mit einem Akkumulator, d. h. mit der Spannung von zwei Volt auskommen, so wäre für den zweiten Messbereich vom zehnfachen Betrage eine Serie von weiteren 9 Zellen, für einen dritten Messbereich vom hundertfachen Betrage des ersten ein weiterer Zusatz von 90, also eine Serie von 100 Zellen erforderlich.
Da das Arbeiten mit verschiedenen Hilfsstromquellen bzw. die Anordnung von Batterien grosser Elementenzahl einesteils Unbequemlichkeiten, andernteils auch hohe Anschaffungskosten bedingt, so suchte man Widerstandsmesser zu bauen, bei welchen mehrere Messbereiche lediglich durch Schaltungsänderungen gewonnen werden und für sämtliche Messbereiche eine unveränderliche Hilfsstromquelle ausreichend ist. Es sind Widerstandsmesser bekannt, bei welchen durch Änderung des dem Messsystem vor-bzw. ihm parallelgeschalteten Widerstandes eine beliebige Vervielfachung des Messbereiches erzielt werden kann.
Alle diese Widerstandsmesser haben jedoch den Nachteil, dass man für jeden Messbereich einen anderen Skalen verlauf erhält. Dies ist einesteils aus dem Grunde, dass'man mehrere Skalen herzustellen gezwungen ist, zweitens des Umstandes wegen, dass man, um Irrtümer zu vermeiden, mehr als zwei Skalen vorzusehen, nicht für ratsam hält, unerwünscht. Es ist jedoch bei einer Art von direkt zeigenden Widerstandsmessern, und zwar bei denjenigen, welche auf dem Prinzip der sogenannten Kreuzspule beruhen, möglich, mehrere Messbereiche mit dem gleichen Skalen verlauf zu gewinnen.
Die letzteren besitzen jedoch eine Reihe verschiedener Nachteile, von welchen die Schwierigkeit in der Herstellung einer gleichmässigen Skala, der Mangel einer bestimmten Ruhestellung des Zeigers, das grosse Gewicht des beweglichen Systems und die Schwierigkeit der Stromzuführung zu diesem besonders hervorzuheben sind.
Der Gegenstand der Erfindung stellt eine Vorrichtung zur direkten und kontinuierlichen Anzeige des Wertes eines elektrischen Widerstandes dar, bei welcher eine Reihe verschiedener Messbereiche einfach durch Einstellung eines regelbaren Widerstandes erzielt wird, wobei für sämtliche Messbereiche ein und dieselbe Messspannung in Frage kommt und für sämtliche der gleiche Skalen verlauf gewonnen wird, so dass die zu ermittelnden
Widerstandswerte einfach durch Multiplikation der Ablesungen, mit den das Verhältnis der verschiedenen Messbereiche zum Grundmessbereich kennzeichnenden Faktoren erhalten wird.
Diese Vorrichtung zeichnet sich auch durch eine besondera hohe Empfindlichkeit aus, welchem Umstande es zu verdanken ist, dass man mit einer verhältnismässig sehr niedrigen
Messspannung bzw. einer kleinen Elementenzahl für die Hilfsstromquelle auskommt.
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messenden Widerstande x in Reihe im vierten Seitenzweige der Brücke liegt, einem regel- baren Widerstand lf, der in den einen Diagonalzweig geschaltet ist und der llilfsstrom- que !t. JB, welche im zweiten Diagonalzweige angeordnet ist. Die Widerstände wl, Wt, W¯n '1dd dl\rjenige des Galvanometers wg sind so abgeglichen, dass die Beziehung gilt :
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dass in dem Diagonalzweig W die Stromstärke = 0 ist.
Wie im folgenden gezeigt wird, kann in einfacher Weise dadurch, dass der in dem einen Dragonalzweig liegende Widerstand W verschieden gewählt wird, der Messbereich
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der konstanten Widerstände M, Wg und Mg ergeben.
Ist x = 0, so ergibt sich für i :
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Da, wie schon erwähnt, die Beziehung 1) gilt und demzufolge io von dem Werte W unabhängig ist, so stellt der auf der rechten Seite der Gleichung 3) befindliche Ausdruck eine Konstante C dar.
Berechnet man aus Gleichung 2) den Wert des gesuchten Widerstandes x, wobei man für den auf der rechten Seite in Gleichung 3) gegebenen Ausdruck die Konstante C setzt, so erhält man :
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oder, da E ebenfalls eine Konstante darstellt,
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Wie aus der letzten Gleichung zu ersehen ist, entspricht dem Galvanometerstrom i
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ist die Konstante des Messgerätes von dem Werte des im Diagonalzweig befindlichen Widerstandes W abhängig.
Hat man unter Festsetzung eines bestimmten Betrages von W, etwa des Wertes Wo. die den verschiedenen Werten von i entsprechenden Werte von x ermittelt, so kann das Galvanometer eine Skalenteilung unmittelbar in Ohmwerten erhalten. Dann entspricht einer
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von der Grösso
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Es ergeben sich also für dieselben Ausschläge des Galvanometers in den beiden
Fällen, in weichen der Widerstand IF zwei verschiedene Werte besitzt, Werte für den gesuchten Widerstand x, die einander proportional sind. Also brauchen nur die Ab- lesungen am Galvanometer mit einem bestimmten Faktor multipliziert zu werden, der je nach dem Betrage des Widerstandes W verschieden ist.
Somit lassen sich auch die- jenigen Worte für den Widerstand W berechnen, welchen die Instrumentenkonstanten gewisser runder Beträge, wie z. nib. 10, 100,1000 usw. entsprechen. Der Widerstand W ist zweckmässigerweiso als Schieber- oder Kurbelwiderstand ausgeführt und mit Marken versehen. welche die verschiedanen instrumentenkonstanten entsprechenden Einstellungen des Widerstandes angeben.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur di@@kten und kontinuierlichen Anzeige des Wertes elektrischer
Widerstände unter Benutzung der Wheatstoneschen Brücke, dadurch gekennzeichnet, dass der zu messende Widerstand mit einem Galvanometer in Reihe den einen Seitenzweig der
Brücke bildet, während die anderen drei Seitenzweige durch konstante Widerstände dar- gestellt werden, die so bemessen sind, dass sie mit dem Widerstand des Galvanometers Wider- standsgleichgewicht ergeben, fernerhin, dass der eine Diagonalzweig eine Stromquelle ent- hält, während der andere Diagonalzweig durch einen regelbaren Widerstand gebildet wird, zum Zwecke, durch verschiedene Einstellung der letzteren für das in Widerstandswerten geeichte Galvanometer mehrere Messbereiche mit dem gleichen Skalengesetz zu erhalten.