DE1616082C - Gleichspannungs Kompensator - Google Patents

Description

ι 2

Die Erfindung betrifft einen Gleichspannungs-Kom- Temperaturänderungen wird der Abgleich jedoch ge-

pensator zum Messen kleiner Gleichspannungen unter stört.

Anwendung von zwei an eine Spannungsquelle parallel Auch wird der genaueste Abgleich der Einzelwider-

angeschlossenen Zweigen, die je mindestens eine stände der Dekade I und II, bestehend aus 1 und 0,11

Feussnersche Doppeldekade enthalten. Derartige Dop- 5 Ohmwerten, dadurch erschwert, daß bei diesen niede-

peldekaden bestehen aus Hauptwiderständen und Er- ren Ohmwerten die auftretenden Thermokräfte sowie

satzwiderständen, deren miteinander leitend verbun- die Eigenerwärmung sich störend auswirken,

dene Stromabgriffe durch eine Kurbel zwangsläufig Die Erfindung betrifft die Aufgabe, bei "einem

gegensinnig geschaltet werden, so daß für den an der thermokraftfreien Gleichspannungskompensator den

Eingangsklemme der einen Dekade der Doppeldekade io störenden Einfluß zu vermeiden, den Schwankungen

eintretenden und an der Ausgangsklemme der anderen der Raumtemperatur auf die in der Kompensator-

Dekade austretenden Strom der Widerstand bei Ände- schaltung vorgesehenen Festwiderstände und damit

rung Kurbeleinstellung konstant bleibt. auf die Abgleichgenauigkeit der Schaltung ausüben

Auf den Vorschlägen von Hausrath. und können.

White aufbauend, hat D i e s s e 1 h ο r s t in der 15 So ein Gleichspannungs-Kompensator zum Messen

Zeitschrift für Instrumentenkunde, 1908, S. 1 bis 13, kleiner Gleichspannungen, bei dem an eine Spannungs-

einen derartigen Gleichspannungs-Kompensator zum quelle zwei Stromzweige mindestens mit je einer

Messen kleiner Gleichspannungen beschrieben. Feussnerschen Doppeldekade angeschlossen.sind, die

Thermokräfte wirken sich in der Kompensatoranord- aus gleichen Teilwiderstanden aufgebaut sind, und die

nung nicht störend aus, weil sich in dem Meßstrom- ao Ausgangsspannung zwischen der niedrigsten Klemme

kreis keine Schalter befinden, die infolge der unver- einer Doppeldekade des einen Zweiges und der höch-

meidlichen Thermokräfte zusätzliche Spannungen in , sten Klemme der entsprechenden Doppeldekade des

dem Stromkreis erzeugen könnten. anderen Zweiges abgegriffen wird, kennzeichnet sich

F i g. 1 zeigt eine dem Vorschlag von D i e s s e 1- gemäß der Erfindung dadurch, daß eingangsseitig zu hörst entsprechende Kompensatorschaltung, die 25 der Feussnerschen Doppeldekade des einen der beiden aus fünf Doppeldekaden besteht. Die Spannungs- Zweige eine Widerstandanordnung parallel geschaltet quelle U ist über einen Vorwiderstand mit den Ab- ist, deren Widerstand ein Neuntel des Eingangswidergriffkontakten der ersten Doppeldekade I, Γ verbun- Standes der Doppeldekade ist, und daß die beiden den. Von dieser Doppeldekade zweigt nach links der Stromzweige durch Einschaltung entsprechend beaus den Doppeldekaden III, ΙΙΓ und V, V und nach 30 messener Serienwiderstände gleichen Eingangswiderrechts der aus den beiden Doppeldekaden Π, ΙΓ und stand für die Betriebsquelle aufweisen.
IV, IV bestehende Stromzweig ab. In die Ausgangs- Es ergibt sich dadurch, daß der von der Spannungsklemmen der Dekaden III und II ist der Außenstrom- quelle in den linken Stromzweig fließende Strom und kreis angeschlossen, der zum Anschluß der zu messen- der in den rechten Stromzweig ,fließende Strom die den Spannungsquelle die Klemmen X— und X-\- ent- 35 gleiche Größe haben.

hält und ferner ein den Strom O anzeigendes GaI- In F i g. 2 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung

vanometer G aufweist. dargestellt. Die beiden nicht unbedingt erforderlichen

Die Doppeldekaden II, IF und III, ΙΙΓ und IV, IV Serienwiderstände R_ia und R_2a haben die gleiche

und V, V sind gleich und ebenso sind die Doppel- Größe von 270 Ω. Die Widerstände sind mit gleichem

dekaden IV, IV und V, V gleich. Der in dem linken 40 Drahtdurchmesser auf gleiche Spulen gewickelt und

Stromzweig, umfassend die Doppeldekaden III, ΙΙΓ besitzen daher auch den gleichen Temperaturgang,

und V, V, fließende Strom ist lOmal kleiner als der in . Die Dekaden I, Γ, Π, ΙΓ der beiden Doppeldekaden

dem rechten Stromzweig, umfassend die Doppeldeka- haben gleiche Widerstandsstufen von je 10 Ω, und

den Π, 1Γ und IV, IV, fließende Strom. Dies wird er- ebenso haben die Widerstände R₂ und R₃ je 10 Ω

reicht durch den im linken bzw. rechten Stromkreis 45 Widerstand, und der Widerstand R₂₁, beträgt 8 · 10 Ω.

vorgesehenen Widerstand von 975,8 bzw. 85,691 und Sämtliche vorgenannten Widerstände von 10 Ω sind

0,11089 Ω. mit gleichem Drahtdurchmesser und in gleicher Weise

Die Dekaden der Doppeldekaden IV, IV und V, gewickelt, so daß sich auch bei diesen Widerständen V umfassen je elf Stufen in Schaltschritten von der gleiche Temperaturgang gewährleistet.
0,0011 Ω. Jede Dekade dieser Doppeldekaden. IV, IV 50 Die Doppeldekaden III, III' und IV, IV und V, V und V, V, die nach White aufgebaut sind, haben und VI, VI' bilden die sogenannten Whiteschen Nebeneinen Grund widerstand von je 1Ω und dazu im Neben- Schlüsse und sind so ausgebildet, daß die Summe ihrer schluß je einen festen Widerstand Rf/ — 81,64 Ω. in dem Stromkreis eingeschalteten Widerstände 39 Ω Die weiteren Serienwiderstände zu Rn — 81,64 Ω, die beträgt, wobei 30 Ω durch 10-Ω-Widerstände gebildet Kurbel widerstände, sind so bemessen, daß der Ge- 55 wird. Da die Whiteschen Nebenschlüsse nur zur Besamtwiderstand der Parallelschaltung in gleich großen Stimmung der niedrigeren Dezimalstellen der Messung Schritten von 0,0011 Ω ansteigt. dienen, ist bei diesen Dekaden die Beachtung eines

Die vorstehend angegebenen Widerstandswerte ent- gleichen Temperaturganges nicht so wichtig,

sprechen den Angaben von D i s s s e 1 h ο r s t in der Bei der dargestellten Schaltung ergibt sich in dem

vorgenannten Veröffentlichung. 60 rechten Stromzweig der Gesamtwiderstand R_ia + Ri

Nachteilig wirkt sich auf die Schaltung aus, daß die + Rt + 2R_Z = 270 + 110 + 2 · 10 = 400 Ω.

in den beiden Stromzweigen vorgesehenen Serien- In dem linken Stromzweig liegen die Widerstände

widerstände größenordnungsmäßig sehr verschieden R_ia — 270 Ω und A₃₀' = 80 Ω und ferner die Summe

sind. Die große Verschiedenheit dieser Widerstände (Σ R_w) der Whiteschen Nebenschlüsse III + IH', IV

hat zur Folge, daß ihre Temperaturabhängigkeit sich fij (- IV, V f V und VI + VI' im Betrag von 39 Ω.

verschieden auf die Schaltung auswirkt. Es ist Ferner liegt in dem linken Stromzweig die Parallcl-

daher wohl möglich, den Kompensator bei einer schaltung der Dekaden II und ΙΓ (R — 110 Ω) zu dem

bestimmten Temperatur genau abzugleichen, bei Widerstand (.1 -- 12,222 Ω), der aus der Reihen-

schaltung von. R₃ = 10 Ω mit der Widerstandskombination A₄ parallel R₅ + R₅ = R_v = 2,222 ü besteht, so daß der resultierende Widerstand der gesamten Parallelschaltung R_pn = 11Ω beträgt. Auf diese Weise ergibt sich der Gesamtwiderstand für den linken Stromzweig zu R_ia' + ΣR_^B + R_Pix = 270 Ω

Hierin bildet der Widerstand R₃ = 10 Ω den Hauptteil des Gesamtwiderstandes R = 12,222 Ω, und dieser ist sowohl hinsichtlich seiner Größe als auch hinsichtlich seines ganzen Aufbaues identisch mit den Einzelwiderständen der rechten Widerstandsdekaden I und Γ und hat demzufolge auch den gleichen Temperaturkoeffizienten.

Mit dem Regulierwiderstand R₅' wird das genaue Teilungsverhältnis 10 : 1 zwischen der Widerstandsdekade I (entsprechend χ 100 mV) und der Widerstandsdekade II (entsprechend χ 10 mV) beim Feinabgleich auf das genaueste abgeglichen.

Um dies zu prüfen, sind zwei Kontrollen erforderlich:

1. Zunächst wird die Widerstandsdekade I auf die Position —1 und die Widerstandsdekade II auf die Position 10 gestellt und alle weiteren Widerstandsdekaden III bis VI auf Stellung 0 gebracht.

2. Sodann sind sämtliche Widerstandsdekaden I bis . VI auf 0 zu stellen.

In beiden Fällen darf das Galvanometer bei kurzgeschlossenen Klemmen X-{- X— keinen Ausschlag zeigen.

Da somit die Summe der Widerstände im rechten Stromzweig genau der Summe der Widerstände im linken Stromzweig ist und außerdem sämtliche maßgeblichen Widerstände infolge ihres gleichartigen Aufbaues den gleichen Temperaturgang aufweisen, ergibt sich eine genaue Aufteilung des Gesamtstromes im Verhältnis 1 : 1 auf die beiden Stromzweige, und zwar unabhängig von der Raumtemperatur. Ein Gesamtstrom J — 20 mA wird demnach in die beiden Teilströme von je 10 mA aufgeteilt, und es ergibt sich in der rechten Dekade I pro Schaltschritt eine Spannung von 0,01 · 10 = 0,1 V, während an der linken Dekade II infolge der Parallelschaltung mit dem Widerstand R_v = 12,222 Ω sich pro Schaltschritt eine Spannung von 0,01 · 1 = 0,01 V ergibt.

Die soeben beschriebene Bemessung und Ausführung der einzelnen Widerstände gewährleistet nicht nur den gleichen Temperaturgang des linken und rechten Meßzweiges gegenüber der Außentemperatur, sondern auch den gleichen Temperaturgang infolge der Eigenwärmung durch den Seßstrom. Hierbei ist noch zu berücksichtigen, daß die Leistungsaufnahme der einzelnen 10-Ω-Widerstände 0,001 W nicht überschreitet und diejenigen der beiden Widerstände R_ia = R_ta = 270 Ω, auch bei ihrer Aufteilung in nur je drei Einzelwiderstände zu 90 Ω, nur 0,009 W beträgt, so daß ihre Eigenwärmung äußerst gering ist.

Die Aufgabe der beiden Serienwiderstände R_ia und R_ta von je 270 Ω besteht darin, die Widerstände in den beiden parallel geschalteten Stromzweigen von je 130 Ω auf je 400 Ω anzuheben, ohne daß der eigentliche Kompensationswiderstand zwischen den Klemmen X-\- und X— verändert wird. Dadurch werden eventuelle kloine Ungenauigkeiten der Hilfsdekadenl', II', III', IV, V und VI' im Verhältnis 1 : 3 (130 : 400 Ω) reduziert. Eine eventuelle Ungenauigkeit dieser Hilfsdekade und deren Übergangswiderstände spielen somit eine untergeordnete Rolle. Je nach Größe der Spannung U' (Spannungsquelle U für den Hilfsstrom) können diese zwei Widerstände R_ia und R_za noch größer gewählt werden, so daß die Genauigkeit des Meßwertes Ux durch gewisse Ungenauigkeiten in den Hilfsdekaden Γ ... VI' noch weniger beeinflußt wird.

ίο Zur weiteren Erhöhung der Unempfindlichkeit der Schaltung gegenüber Temperaturänderungen ist es zweckmäßig, daß auch die Verbindungsleitungen zwischen den einzelnen Widerständen aus dem gleichen Widerstandsmaterial bestehen wie die Widerstände selbst.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Gleichspannungs-Kompensator zum Messen kleiner Gleichspannungen, bei dem an eine Spannungsquelle zwei Stromzweige mindestens mit je einer Feussnerschen Doppeldekade angeschlossen sind, die aus gleichen Teilwiderständen aufgebaut sind, und die Ausgangsspannung zwischen der niedrigsten Klemme (—1) einer Doppeldekade des einen Zweiges und der höchsten Klemme (10) der entsprechenden Doppeldekade des anderen Zweiges abgegriffen wird, dadurch gekennzeichnet, daß eingangsseitig zu der Feussnersehen Doppeldekade (II, IV) des einen der beiden Zweige eine Widerstandsanordnung {R₃, R_x, R₅, R₅) parallel geschaltet ist, deren Widerstand ein Neuntel, des Eingangswiderstandes-der Doppeldekade (Π, ΙΓ) ist, und daß die beiden Stromzweige durch Einschaltung entsprechend bemessener Serienwiderstände (R_ia, R₂; R_2a, Rza) gleichen Eingangswiderstand für die Betriebsquelle (U) aufweisen.

2. Kompensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Stromzweigen vorgesehenen Serienwiderstände (Ria, Rz', Rza, R^a) auf gleichen Spulen mit gleichem Drahtdurchmesser gewickelt sind.

3. Kompensator nach Anspruch2", dadurch gekennzeichnet, daß in dem die eingangsseitig durch die Widerstandsanordnung überbrückte Doppeldekade (II, ΙΓ) aufweisenden Stromzweig ein aus acht gleichen in Reihe geschalteten Widerständen zu je 10 Ω bestehender Ergänzungswiderstand (Ria¹) vorgesehen ist und die 10-Ω-Widerstände den gleichen Aufbau wie die Widerstände der Doppeldekaden aufweisen.

4. Kompensator nach Anspruch. 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstände der Doppel- > dekaden (I, Γ) und (Π, ΙΓ) sowie der Teilwiderstand A₃ der eingangsseitig die eine Doppeldekade (II, ΙΓ) überbrückenden Widerstandsanordnung (A₃, R_t, R₅, R₅) den gleichen Widerstand und den gleichen Drahtdurchmesser aufweisen und auf gleichartige Spulenkörper gewickelt sind.

5. Kompensator nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitungen zwischen den einzelnen Widerständen aus dem gleichen Widerstandsmuterial bestehen wie die Widerstände selbst.

Hierzu I Blatt Zeichnungen