DE1516100C - Thermospannungsfreier Spannungsteiler zur Verwendung in Kompensatoren und Differentialvoltmetern - Google Patents

Description

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Zur Erzeugung und leistungslosen Messung kleiner diesen bekannten Geräten nicht möglich, Spannungen

Spannungen im Millivoltbereich mit einem Auf- im Millivoltbereich mit einem Auflösungsvermögen

lösungsvermögen von IO7⁸ Volt ist es bekannt, söge- von 10~⁸ Volt zu erzeugen oder zu messen,

nannte thermospannungsfreie Kompensatoren, bei- Besitzer dieser Differentialvoltmeter müssen für

spielsweise nach Diesselhorst,zu verwenden. 5 derartige Messungen als Zweitgerät beispielsweise

Es ist bereits ein Nebenschlußwiderstand für Meß- über einen Diesselhorst-Kompensator verfügen. Der

zwecke bekannt mit zwei Anschlußstücken und an Anschaffungspreis eines derartigen Kompensators

deren Flanken angebrachten Widerstandselementen, liegt bei etwa 6000,— DM.

bei dem mehrere der aus Kupferschienenhalbzeug als Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, die Anschlußstücke und Blechstreifen als Widerstands- 10 an sich bekannte Präzisionsspannungsquelle ohne elemente gefertigten Einzelwiderständen unter Zwi- inneren Eingriff so zu erweitern, daß Spannungen im schenlegen weiterer Kupferschienen zwischen die Millivpltbereich mit einer Auflösung von 10~⁸ Volt Anschlußstücke parallel geschaltet und die Meß- und besser erzeug- und meßbar sind, so daß ein abgriffe an zwei die entsprechenden Enden minde- besonderer Kompensator hierfür entfällt. Ein weiterer stens je eines der Blechstreifen aller Einzelwider- 15 Vorteil der Erfindung besteht darin, daß bereits vorstände verbindenden niederohmigen Ausgleichs- handene Präzisionsspannungsquellen in einfacher widerständen angebracht sind (deutsche Patentschrift Weise erweiterbar sind.

1163 965). Es ist ferner ein Anschlußwiderstand für Die Erfindung bezieht sich auf einen thermospan-

elektrische Geräte zur Messung hoher Ströme be- nungsfreien Spannungsteiler, der einen Teilwider-

kannt, bei dem zwischen zwei Blöcken aus gut 20 stand mit getrennten Strom- und Spannungsanschlüs-

leitendem Material mit temperaturabhängigem spezi- sen hat, zur Verwendung in Kompensatoren und Dif-

fischem Widerstand Lamellen, Stäbe oder Rohre aus ferenzvoltmetern für die Erzeugung und leistungslose

Widerstandsmaterial und zwischen den beiden Blöcken Messung von Spannungen im Millivoltbereich mit

Platten aus Kupfer oder einer Legierung mit geringem einer Auflösung von < 10~⁸ Volt. Die Erfindung

spezifischem Widerstand angeordnet sind, von denen 25 besteht darin, daß die den Spannungsabgriff- dar-

die 'Meßspannung abgegriffen wird, und die so mit stellenden Lötstellen des Teilwiderstands außerhalb

den Widerstandsteilen verbunden sind^daß jede der des Weges des Spannungsteilerstroms liegen und daß

Platten eine Äquipotentialzone darstellt (deutsche dieser Teilwiderstand ein Widerstandsblech ist, das

Patentschrift 1141 377). so gefaltet ist, daß sich zwei mit geringem Abstand

Außerdem sind bereits Widerstände bekannt, die 30 durch eine dünne Isolierschicht voneinander ge-

aus gefalteten Manganinstreifen bestehen, die eine trennte gegenüberliegende Teile ergeben,

dünne Isolationsschicht besitzen (Hague, Instru- Die Erfindung wird mit weiteren vorteilhaften

ment Transformers, Pitman, 1936, S. 344, 345). Ausbildungen an Hand der F i g. 1 bis 3 näher er-

Für die genaue Erzeugung und leistungslosen läutert.

Messung größerer Spannungen sind in neuerer Zeit 35 In der Fig. 1 ist gemäß der Erfindung an die Präneben den üblichen Kompensatoren, deren Meß- zisionsspannungsquelle 1 ein Spannnungsteiler 2 mit bereich einige Volt nicht überschreitet, sogenannte z. B. 10 000 Ω Gesamtwiderstand und Teilverhältnis-Differentialvoltmeter bekanntgeworden, mit denen sen von 10² und 10⁴ geschaltet, die durch die Widernach dem Kompensationsverfahren Spannungen bis standswerte der Teilwiderstände 3, 4 und 5 des Spanüber 1000 Volt mit einem Auflösungsvermögen von 40 nungsteilers 1 gegeben sind. Der Meßkreis für dir etwa 10~⁴ gemessen werden können. In der Fig. 1 Messungen kleinster Spannungen besteht aus dem ist ein derartiges Differentialvoltmeter im Prinzip Widerstand 5, einem Nullindikator und einer Quelle dargestellt. Es besteht aus einer niederohmigen 39, deren Spannung E_x zu messen ist.
Präzisionsspannungsquelle 1 mit einer bekannten Der Widerstand 5, an dem die kleinsten Spannunelektronischen Regelschaltung, die im wesentlichen 45 gen abgegriffen werden, kann beispielsweise den Wert aus einer Stellröhre 30 und einer diese steuernden 1 Ω haben. Dieser niedrige Wert ist bei der Messung Röhre 31 besteht. Im Eingangskreis dieser Röhre 31 kleinster Spannungen günstig für die Verwendung ist ein veränderbarer Widerstand 32 mit beispiels- eines Nullindikators 38 großer Spannungsempfindweise vier Kurbelschaltern 33 angeordnet. An den lichkeit. Für den Widerstand 5 ist ein Widerstands-Ausgangsklemmen 34, 35 ist eine Spannung von 5° material mit kleinem Temperaturkoeffizienten verbeispielsweise +0 ... 1000 Volt abnehmbar, die wendet. Gemäß der Erfindung ist der Widerstand 5 mittels der Kurbelschalter 33 eingestellt wird. Es ist derart ausgebildet, daß die unvermeidbaren Schweiß-, ferner ein empfindliches Voltmeter 36 vorgesehen, Lot- oder Klemmstellen, die die Anschlüsse 6, 7 für das an die Klemme 34 und eine Klemme 37 geführt den Teilerstrom und die Anschlüsse 8, 9 für die abist. Zu messende Spannungen werden an die Klem- 55 zugreifende Meßspannung bilden, voneinander gemen 37, 35 geschaltet. Bei Nullausschlag des In- trennt liegen, so daß im Meßkreis (Anschlüsse 8, 9) strumentes 36 entspricht die Einstellung der Kurbeln keine vom Spannungsteilerstrom / durchflossenen 33 der zu messenden Spannung. Anschlüsse vorhanden sind.

Typische Fehlergrenzen solcher Geräte sind Die F i g. 2 zeigt eine mögliche Ausführungsform

±1 · 10~⁴ vom Meßbereich ±30 μν. Die an den 60 des Widerstandes 5. Verwendet ist Widerstandsblech

Klemmen 34, 35 auftretende Ausgangsspannung in Mäanderform. Die der Stromzuführung dienenden

kann auch unter Umgehung des eingebauten Null- Lötstellen 6, 7, die vom Spannungsteilerstrom durch-

instrumcntes 36 als Präzisionsspannungsquelle ver- flössen werden, sind normal ausgeführt, beispiels-

wendet werden und ist in gewissem Maße belastbar weise durch Hartlötung. Die Leitungen 20, 21 kön-

(etwa 10 mA), ohne daß die angegebenen Fehler- 65 nen aus Kupfer bestehen. An die Meßkreisabgriffe 8,

grenzen überschritten werden. Die oben angegebene 9 sind flache Kupferbänder oder Bleche 10, Il in

Fehlergrenze ist durch die Unsicherheit des Regel- Streifenform hart angelötet. Die Kupferbänder 10, 11

vcrstiirkers 30, 31 gegeben, und es ist daher mit sind über thermospannurigsarme Weichlqtstellen 16,

17 mit beispielsweise aus dem gleichen Material bestehenden Drähten 14, 15 verbunden, die zum Meßkreis führen, wie in der Fig. 1 angedeutet ist. Auf den so gebildeten Widerstands wird eine nicht weiter dargestellte isolierende Lage (beispielsweise Glimmer) aufgelegt. Der Widerstand 5 wird dann an der strichpunktierten Linie 13 zusammengefaltet. Die F i g. 3 zeigt einen derart zusammengefalteten Widerstand. Die isolierende Zwischenlage ist mit 12 bezeichnet. Wie ersichtlich, liegen die nach 14, 15 führenden Spannungsabgriffe über die Verbindungsstellen 8, 9 hinaus zum Temperaturausgleich auch auf der Kupferseite (10,11) flach aufeinander. Die Weichlötstellen 16, 17 zwischen den Kupferstreifen 10, 11 und den weiterführenden Kupferdrähten 14,15 lassen sich mit thermospannungsarmem Weichlot auf einfache Weise thermospannungsarm machen.

Durch das Zusammenfalten des Widerstandes 5 wird die zu störenden Thermospannungen führende Temperaturdifferenz an den Verbindungsstellen 8, 9 auf einen äußerst geringen Wert gebracht. Die viel verwendete Widerstandslegierung »Manganin« nach WM 43 hat z. B. eine Thermospannung gegen Kupfer von etwa 10~⁶ Volt/grd. Eine Temperaturdifferenz von 10~² grd erzeugt eine Thermospannung von 1O^-8VoIt, die Sie Größe der verlangten Meßunsicherheit ist. Durch die erfmdungsgemäße*~Konstruktion und einen zweckentsprechenden Einbau des Widerstandes 5 in ein nicht weiter dargestelltes Gehäuse guter Wärmedämmung kann diese Unsicherheit noch unterschritten werden.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Thermospannungsfreier Spannungsteiler, der einen Teilwiderstand mit getrennten Strom- und Spannungsanschlüssen hat, zur Verwendung in Kompensatoren und Differenzvoltmetern für die Erzeugung und leistungslose Messung von Spannungen im Millivoltbereich mit einer Auflösung von < 10~⁸ Volt, dadurch gekennzeichnet, daß die den Spannungsabgriff darstellenden Lötstellen des Teilwiderstands außerhalb des Weges des Spannungsteilerstroms liegen und daß dieser Teilwiderstand ein Widerstandsblech ist, das so gefaltet ist, daß sich zwei mit geringem Abstand durch eine dünne Isolierschicht voneinander getrennte gegenüberliegende Teile ergeben.

2. Thermospannungsfreier Spannungsteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßkreisabgriffe (8, 9) des Teilwiderstandes mit Kupferstreifen (10, 11) verbunden sind, die ebenfalls isoliert aufeinanderliegen.

3. Teilwiderstand nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstellen (8,9) für die Abgriffe der Meßspannung von den Verbindungsstellen (6, 7) für die Zuführung des Spannungsteilerstromes getrennt sind.

4. Teilwiderstand nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßkreisabgriffe (8, 9) mit Kupferstreifen (10,11) verbunden sind, die ebenfalls isoliert aufeinanderliegen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen