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Schaltungsanordnung mit einem Zweispul-Quotientenmeßinstrument zum
Messen elektrischer Widerstände Für die direkte Messung elektrischer Widerstandswerte,
insbesondere die Messung von Widerstandsänderungen werden mit Vorteil Quotientenmeßinstrumente
verwendet, die zwei miteinander starr verbundene, in einem inhomogenen Magnetfeld
drehbar gelagerte Spulen aufweisen. Der zu bestimmende Widerstand wird über eine
Spannungsquelle mit der einen der beiden Wicklungen verbunden, ein Vergleichswiderstand
liegt an der gleichen Spannungsquelle im Stromkreis der anderen Wicklung. Je ein
Ende der beiden Spulenwicklungen ist miteinander verbunden und an die Spannungsquelle
angeschlossen. Der durch jede der beiden Spulen fließende Strom ist proportional
der angelegten Spannung und umgekehrt proportional dem Wert der in dem Stromkreis
liegenden Widerstände.
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Im Stromkreis der einen Spule liegen der zu messende Widerstand und
der Eigenwiderstand der Spule, der Gesamtwiderstand des Stromkreises der anderen
Spule setzt sich aus dem Widerstandswert des Vergleichswiderstandes und dem Eigenwiderstand
dieser Spule zusammen. Der Ausschlag des Quotientenmeßinstrumentes wird bestimmt
durch das Verhältnis der beiden Ströme in den beiden Spulenwicklungen.
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Wenn die beiden Spulenwicklungen selbst keinen Eigenwiderstand hätten,
so wäre das Verhältnis der Ströme in den beiden Spulenwicklungen bestimmt durch
das Verhältnis der beiden in den Außenkreisen liegenden Widerstände zueinander,
und zwar durch den Kehrwert des Widerstandsverhältnisses, wenn die beiden Außenwiderstände
jeweils den in ihrem Stromkreis liegenden Spulenteilen zugeordnet sind.
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Da die Spulen jedoch einen eigenen Widerstand aufweisen, entspricht
das Verhältnis der Ströme dem reziproken Verhältnis der beiden Summen je eines Außenwiderstandes
und des zu ihm in Reihe geschalteten Spulenwiderstandes. Eine Änderung des Spulenwiderstandes,
z. B. durch Paralldschallungen von Widerständen, bewirkt eine Änderung des Stromverhältnisses
und damit der Anzeige. Dies gilt selbst dann, wenn die zu den beiden Spulenteilen
zusätzlich hinzugeschalteten Widerstände gleich groß sind. Aus diesem Grunde ist
es nicht ohne weiteres möglich, einam Quotientenmeßinstrument ein weiteres Instrument
hinzuzuschalten, da sich durch dieses Hinzuschalten der Ausschlag des ständig angeschlossenen
Instrumentes ändert. Wenn bisher z. B. die Aufgabe vorlag, eine durch ein Widerstandsthermometer
und ein Quotientenmeßinstrument gemessene und angezeigte Temperatur vermittels eines
weiteren zu- und abschaltbaren Quotientenmeßinstrumentes richtig anzuzeigen oder
zu registrieren, so konnte dies nur dadurch geschehen, daß ein zweites Widerstandsthermometer
vorgesehen wurde.
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Dies führte zu wesentlichen Komplizierungen und Verteuerungen.
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Die Erfindung zeigt einen sehr einfachen Weg, um die Zuschaltung
eines zweiten Quotientenmeßgerätes parallel zu einem dauernd an einen Geber angeschlossenen
Quotientenmeßgerät ohne Veränderung des Ausschlages zu ermöglichen. Sie beruht auf
der Erkenntnis, daß es nur der Einschaltung eines in bestimmter Weise abgeglichenen
Widerstandes in den Stromkreis des zweiten Quotientenmessers bedarf, um eine Veränderung
der Anzeige des ständig angeschalteten Quotientenmessers bei der Zuschaltung des
zweiten Quotientenmessers zu vermeiden.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung mit einem
Zweispul-Quotientenmeßinstrument zum Messen elektrischer Widerstände, von dessen
beiden Spulen die eine über den Prüfling und die andere über einen Vergleichswiderstand
an die Meßstromquelle angeschlossen ist. Sie besteht darin, daß parallel zu jeder
der beiden Spulen des Instrumentes je eine der beiden Spulen eines weiteren Zweispul-Quotientenmeßinstrumentes
zeitweise zu-oder abschaltbar angeordnet ist, dessen nicht direkt miteinander verbundene
Spulenanschlüsse durch einen sich beim Aufheben der Parallelschaltung zwangsweise
von dem ständig angeschlossenen Quotientenmeßinstrument mitabschaltenden Widerstand
solcher Größe überbrückt sind, daß sich bei einer angenommenen alleinigen Zuschaltung
des Überbrückungswiderstandes zu dem ständig angeschlossenen Quotientenmeßinstrument
das Stromverhältnis in den beiden Spulen dieses Instrumentes im selben Maße und
im entgegengesetzten Sinn ändert
wie bei einer angenommenen alleinigen
Zuschaltung des zusätzlichen Zweispul-Quotientenmeßinstrumentes.
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Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung wird im folgenden an Hand
der Abbildung näher erläutert. Sie zeigt eine Schaltung zur Bestimmung des Widerstandswertes
bzw. der Änderung des Widerstandswertes eines Meßwiderstandes, der mit Rx bezeichnet
ist. Der Vergleichswiderstand ist mit RV bezeichnet. Der Meßwiderstand R2 liegt
im Stromkreis einer als Meßstromquelle dienenden Batterie B und ist in Serie zur
einen Wicklung 82 eines Kreuzspul-Quotientenmeßinstrumentes K1 mit der Batterie
B verbunden. Der Vergleichswiderstand liegt in Serie mit der Wicklung S1 des Instrumentes
K1 und ist ebenfalls an die Batterie B angelegt. Der Ausschlag des Instrumentes
K1 ist abhängig vom Verhältnis der beiden durch die Wicklungen S1 und 82 fließenden
Ströme, diese sind jeweils, da die angelegte Spannung gleich ist, abhängig von der
Summe der Widerstandswerte des Meßwiderstandes Rx und der Spulenwicklung 82 bzw.
des Vergleichswiderstandes RV und der Spule S1. Für den Ausschlag des Instrumentes
K1 gilt also il Rx + Rs2 T2 = Rv R R unter der Voraussetzung, daß die Widerstände
der beiden Spulen gleich sind und den Wert Rs haben.
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Würde nun ohne weitere Maßnahme dem Instrument K1 ein Kreuzspul-Quotientenmeßinstrument
K2 durch einen Schalter Sch hinzugeschaltet, so hätte dies zur Folge, daß sich die
durch die beiden Spulen des Instrumentes K1 fließenden Ströme ändern. Es ändert
sich aber auch das Verhältnis dieser beiden Ströme durch das Zuschalten des Instrumentes
K2.
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Angenommen, daß die Spulen des Instrumentes K2 denselben Widerstandswert
Rs aufweisen wie die Spulen des dauernd an die Meßleitung angeschalteten Instrumentes
K1, so ändert sich das Verhältnis der durch die Spulen S1 und 82 fließenden Ströme
wie folgt:
Wenn Meßwiderstand und Vergleichswiderstand einander nicht gleich sind, was im allgemeinen
nicht der Fall ist, so wird also das Stromverhältnis und somit die Anzeige des Instrumentes
K1 durch die Zuschaltung des Instrumentes K2 verändert. Um dies zu vermeiden, ist
erfindungsgemäß zwischen die Anschlußpunkte des Widerstandes RZ an die Spulen 82
und 84 sowie des Widerstandes Rv die Spulen und 83 ein Widerstand Rz geschaltet,
der so abgeglichen ist, daß auch bei Zu- und Abschaltung der Wicklungen des Instrumentes
K2 das Verhältnis der durch die Wicklungen des Instrumentes K1 fließenden Ströme
sich nicht ändert. Dieser Widerstand Rz ist mit den nicht direkt miteinander verbundenen,
sondern an Meß- und Vergleichswiderstand anschaltbaren Enden der Wicklungen S3 und
84 des Instrumentes K2 verbunden, so daß ein Zuschalten des Instrumentes K2 zum
Instrument K1 keine Änderung der Anzeige des Instrumentes K1 zur Folge hat.
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Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung erweist sich insbesondere
dort als vorteilhaft, wo die Aufgabe besteht, mehrere durch Widerstandswerte abgebildete
Temperaturen dauernd anzuzeigen, jedoch zusätzlich eine intermittierende Registrierung
der Temperaturwerte durch ein zu- und abschaltbares weiteres Instrument vorzunehmen.
Zur Überwachung und absatzweisen Registrierung der an den Temperaturmeßstellen herrschenden
Temperaturen wird jeder der an den einzelnen Temperaturmeßstellen befindlichen Meßwiderstände
gemeinsam mit einem Vergleichswiderstand an ein Kreuzspulanzeigeinstrument geschaltet,
das ständig mit den Meß- und Vergleichswiderständen verbunden ist und eine Überwachung
der Temperatur an der betreffenden Meßstelle zuläßt. Zur Registrierung der Temperaturen
ist ein Mehrfach-Registrierinstrument mit Kreuzspul-Quotientenmeßwerk vorgesehen,
das nacheinander an die einzelnen Meßfühler an den Temperaturmeßstellen angeschaltet
wird. Durch den Abgleich des Zusatzwiderstandes ändert sich beim Anschalten des
Quotientenmeßgerätes im Registrierinstrument die Anzeige des an die betreffende
Meßstelle ständig angeschalteten, der Überwachung dienenden Kreuzspul-Quotientenmeßgerätes
nicht.
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Es ist nicht notwendig, daß das hinzugeschaltete Instrument K2 mit
den Spulen S3 und S4 die gleiche Empfindlichkeit aufweist wie das ständig mit dem
zu messenden Widerstand verbundene Instrument K1.
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Es besteht auch die Möglichkeit, als zusätzlich hinzuzuschaltendes
Meßinstrument ein solches mit kleinerem oder größerem Meßbereich vorzusehen, so
daß die Anzeige oder Registrierung durch das zeitweise zugeschaltete Meßinstrument
mit einer anderen Empfindlichkeit erfolgt als der Empfindlichkeit des ständig am
Meßwertgeber liegenden Instrumentes.
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Die Erfindung ist auch anwendbar, wenn das ständig mit dem zu messenden
Widerstand verbundene Zweispul-Quotientenmeßinstrument bereits selbst zu Abgleichzwecken,
wie bekannt, mit einem zwischen die freien Spulenenden geschalteten Widerstand versehen
ist. Auch dann kann das zweite, mit einem Widerstand zwischen den beiden freien
Spulenenden versehene Meßinstrument ohne Beeinflussung der Anzeige beliebig zu-
oder abgeschaltet werden.