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Anordnung an Gleich- und Wechselstrom-Me#brücken Die Erfindung betrifft
eine Anordnung an Gleichstrom- und Wechselstrom-Me#brücken, bei denen in einem Zweig
eine Schaltvorrichtung zum Umschalten der Meßbereiche vorgesehen ist. Sind derartige
Me#brücken für sehr hochohmige Me#bereiche ausgelegt, so treten beim Messen mit
Gleichspannungen Verfälschungen des Meßergebnisses auf, weil sich zwischen den Punkten
verschiedenen Potentials Ableitwiderstände ergeben, bedingt durch die Eigenschaften
des Isolationsmaterials und der Größe der Krieckstrecken zwischen den verschiedenen
Kontakt- und lieitungsstücken.
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Beim Messen mit Wechselspannungen entstehen aus ähnlichen Gründen
Ableitkapazitäten zwischen den Leitungen sowie Schalterkapazitäten zwischen den
Kontaktstücken des Meßbereichschalters.
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Auch hierdurch tritt eine Störung des Brückengleichgewichts und infolgedessen
eine Verfälschung des Meßergebnisses ein.
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Um diese Fehlerquellen zu vermindern, ist es bekannt, die dem Fußpunkt
der Brücke benachbarten Zweige, dargestellt als Wirk-und/oder Blindwiderstände,
sehr niederohmig zu bemessen. Die Ableitwiderstände und/oder -kapazitäten zwischen
den Schalterkontakten sind außerdem dadurch vermindert worden, daß die Kriech-und
Isolationswiderstände durch Wahl des Isolationsmaterials und durch roße räumliche
Entfernung der elektrisch leitenden Bei le eo groß wie möglich ausgelegt worden
sind. Es ist ferner bekannt, den Meßbereichschalter so auszubilden, daß die Meßbereichwiderstände
beim
Schalten beidseitig aufgetrennt werden.
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Diese bekannten Lösungen haben jedoch den Nachteil, daß beim Meßbereichschalter
hinsichtlich der Wahl des Isolationsmaterials als auch durch die begrenzten konstruktiven
Möglichkeiten den Bestrebungen nach Verringerung der Störeinflüsse Grenzen gesetzt
sind.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, Gleich- und Wechselstrom-Meßbrücken
so zu verbessern, daß sich die Binflüsse von Ableitwiderständen und Ableitkapazitäten
des Meßbereichschalters auf das Meßergebnis nicht auswirken. Diese Aufgabe wird
gemäß der Erfindung durch eine Anordnung an Gleichstrom-und Wechselstrom-Meßbrücken
der eingangs genannten Gattung durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Mittel
und Maßnahmen gelöst.
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Die Erfindung ist im folgenden anhand einiger Ausführungsbeispiele
näher erläutert und in der Zeichnung dargestellt.
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Fig. 1 zeigt das Schaltschema einer Wheatstone'schen Meßbrücke; Fig.
2 zeigt den Neßbereichumschalter teilweise im Schnitt und Fig. 3 und 4 zeigen die
Kontaktstücke und -bahnen von Meßbereichumschaltern in gedruckter Schaltungsart.
In den Figuren sind gleiche Teile bzw. Teile mit gleicher Funktion mit denselben
Bezugszahlen versehen.
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Die Meßbrücke nach Fig. 1 ist in bekannter Weise so aufgebaut, daß
sich in zwei benachbarten Zweigen zwei Festwiderstände 7 und 2 befinden,
von
denen einer auch ein Potentiometer sein kann, während in den beiden anderen benachbarten
Zweigen zum einen das Meßobjekt (z. B. Rx) und zum anderen der Meßbereichschalter
3 mit den Meßbereichwiderständen 16 liegen. Bei einer Gleichstrombrücke ergeben
sich zudem Störwiderstände, wie es gestrichelt durch die Widerstände 4,5,6 und 6a
dargestellt ist. Bei einer Wechselstrombrükke ergeben sich neben den genannten Widerständen
auch Störkapazitäten, wie es durch die Kondensatoren 7,8,9 und 9a dargestellt ist.
Die Ableitwiderstände 4 und die Nebenschlußwiderstände 6 und 6a verursachen eine
Verfälschung des Brückengleichgewichts.
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Dagegen sind die Ableitwiderstände, die an den Diagonalpunkten 10
und 11 der Brücke anliegen, ohne Einfluß, weil das Teilerverhältnis der Brücke durch
sie nicht gestört wird. Bei der Wechselstrombrücke treten sinngemäß gleichartige
Erscheinungen auf. Denn die gestrichelt angedeuteten Ableitkapazitäten 7 und die
Schalterkapazitäten 9 und 9a verursachen ebenfalls eine Verfälschung des Brückengleichgewichts,
während die an den Brückendiagonalpunkten 10 und 11 anliegenden Störkapazitäten,
wie bei 8 gestrichelt angedeutet, ohne Einfluß auf das Brückenteilerverhältnis sind.
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Die Erfindung schlägt nun vor, zwischen die Kontaktstücke 1 und die
Kontaktbahn 13 und/oder zwischen die Kontaktstücke 12 einen elektrischen Leiter
14 zu legen, der elektrisch leitend mit dem Fußpunkt 15 der Brücke verbunden ist.
Vorzugsweise sollen die Kontaktstücke 12, 13 und der elektrische Leiter 14 nach
Art einer gedruckten Schaltung hergestellt und aufgebaut sein. Der Vorteil der neuen
Anordnung wird verständlich, wenn aus der Gesamtschaltung der Brücke die einzelnen
Teilprobleme herausgelöst betrachtet werden. Beim Messen mit Gleichspannung liegen
dann die noch
verbleibenden Ableitwiderstände zwischen dem Leiter
14 und der Kontaktbahn 13 bzw. dem Leiter 14 und dem Kontaktstück 12a und damit
an den Punkten 10 und 11 der Brücke. Sie bilden also einen Brücken-Diagonalwiderstand,
so daß sie,ebenso wie der Ableitwiderstand 5, ohne Einfluß auf die Abstimmgenauigkeit
sind. Die zwischen dem Leiter 14 und den Kontaktstücken 12b noch verbleibenden Ableitwiderstände
befinden sich in Reihe zu den Meßbereich-Widerständen 16. Diese Serienschaltung
wirkt als Nebenwiderstand zum Widerstand 2, der aber vergleichsweise sehr niederohmig
ge.-wählt ist, so daß dieser Einfluß nicht zur Auswirkung kommt und deshalb auch
eine Verfälschung des Brückengleichgewichte nicht eintreten kann.
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Beim Messen mit Wechselspannungen werden die Einflüsse der verschiedenen
Ableitkapazitäten in sinngemäß gleicher Weise außer Wirkung gebracht. Es ergibt
sich lediglich insofern eine andere elektrische Wirkung, als die noch verbleibendenStörkapazitäten
zwischen der Kontaktbahn 13 und den Kontaktstücken 12b in Reihe zu den Meßbereichwiderständen
16 geschaltet sind und dadurch als Nebenschluß zum Widerstand 16a wirken. Dieser
verbleibende Nebenschluß ist um ein Vielfaches geringer als ohne die erfinderische
Maßnahme und ist grö#enordnungsmä#ig ohne Einfluß auf die Meßgenauigkeit.
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Die neue Anordnung des abschirmenden Leiters 14 ist bei allen Gleich-
und Wechselstrombrüoken mit demselben guter Erfolg anwendbar, z. B. bei Wheatstone-Wien-,
Maxwsll- undMaxwe1l-Wien-Brücken, insbesondere zum Messen von hoohohmigen Gleich-
und Wechselstromwiderständen.
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In Fig. 2 ist der Meßbereichschalter teilweise im Schnitt gezeigt.
Die Kontaktstücke 12, die Kontaktbahn 13 und die eiterbahn 14 befinden sich auf
der Isolierplatte 17 und sind vorzugsweise als gedruckte Schaltung ausgeführt. Das
ochaltstück 3, das die Kontaktstücke 12 und 1S verbindet, ist an dem Drehkörper
19 mit Hilfe eines Schaltknopfes um die Achse 18 drehbar gelagert.
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In den Figuren 3 und 4 sind zwei Ausführungsmöglichkeiten der Kontaktstücke
für den Meßbereichschalter dargestellt. Darin ist zu erkennen, daß zwischen den
Kontaktstücken 12 und der Kontaktbahn 13 die Leiterbahn 14 angeordnet ist, die elektrisch
leitend mit dem Fußpunkt 15 der Brücke verbunden ist. In Fig. 4 ist die Leiterbahn
14 mit mehreren Leiterzweigen 14a ergänzt, die sich in radialer Richtung zwischen
die Kontaktstücke 12 erstrecken, wodurch die Abschirmwirkung noch verbessert wird.