DE2157842A1

DE2157842A1 - Anordnung zur temperaturkompensation fuer messbruecken

Info

Publication number: DE2157842A1
Application number: DE19712157842
Authority: DE
Inventors: Klaus Reinewald
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1971-11-22
Filing date: 1971-11-22
Publication date: 1973-06-07
Also published as: DE2157842C3; DE2157842B2

Description

Anordnung T Temperaturkompensation für MeßbrUcken.
Mit Temperaturgang bezeichnet man die Abhängigkeit einer physikalischen Größe von der Temperatur. Zur Eompensation des Einflusses eines Temperaturkoeffizienten sind die verschiedensten Möglichkeiten bekannt. So dienen beispielsweise zur Kompensation der Temperaturabhängigkeit von Bauelementen und Schaltungen unter anderem Heißleiter, Kaltleiter und der Temperaturkdeffizient der Zenerspannung.
Bei Meßbrücken ist in der Regel eine Temperaturkompensation nicht erforderlich, da sie nur labormäßig und damit innerhalb eines verhältnismäß£g geringen Temperaturunterschiedes Verwendung finden. Wenn aber in speziellen Fällen eine tompensation erforderlich wird, dann geschieht es in der Weise, daß man einen Widerstand mit geeignetem Temperaturkoeffizienten in Reihe in einem Brückenzweig anordnet. Diese Lösung reicht aber nicht aus, wenn eine Kompensation in einem verhältnismäßig weiten Temperaturbereich, z.3. von - 250C bis + 700C, erforderlich ist Der Erfindung liegt diexAufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Temperaturkompensation für Meßbrücken zu schaffen, die eine optimale Lösung in einem weiten Temperaturbereich gewährleistet.
Diese Aufgabe wird für Meßbrücken, die aus einer Meßspule, einer Vergleichsspule und zwei Widerständen bestehen, dadurch gelöst, daß die Meß- und die Vergleichsspule aus demselben Wickeldraht aufgebaut sind und für den Realteil Widerstände mit gleichem Temperaturko effizienten, vorsugsweise aus gleichen Drähten, Verwendung finden. Auf-diese Weise wird bei Verwendung gleichen magnetischen Materials für die Speicherkerne eine vollständige Temperaturkompensation iber den gesamten Temperaturbereich erzielt, da sich die Temperatureinflüsse gegenseitig aufheben. Das bedeutet, daß ein Optimum an Temperaturstabilität vorhanden ist, wie die Berechnung des Temperaturganges der dem Ausführungsbeispiel in der Fig.1 zugrunde gelegten Meßbrücke zeigt.
Die Brücke ist abgeglichen wenn das Produkt der Scheinwiderstände Z1 . Z4 = Z2 . Z3 ist.
PUr den speziellen Aufbau gilt: Hierbei bedeutet R1 den ohm'schen Widerstand der Spule Li und R2 den ohm'schen Widerstand der Spule L2.
Realteil: Imaginärteil: R1 R3 LI R3 R2 = R4 L2 = R4 Betrachtet man nun den Temperaturgang, so erhält man: Hierbei sind: i1 = Tk-(Temperaturkoeffizient) des ohmschen Anteils der Meßspule α2 = Tk des ohmschen Anteils der Vergleichsspule α4 = Tk der Feindrahtwiderstände d5 = Tk der Induktivität der Meßspule 0(6 = Tk der Induktivität der Vergleichsspulet Da die Meßspule und Vergleichsspule vom gleichen Draht gewickelt sind und die Spulen außerdem gleich aufgebaut, d.h.
als Halbschalen ausgeführt sind, ist der Temperaturkoeffizient der Schalenkerne zu vernachlässigen und damit ist Daraus folgt: Aus dieser Berechnung geht hervor, daß man eine vollständige Kompensation des Temperaturganges erhält.
Bach einer Weiterbildung der Erfindung sind die Meß- und die Vergleichsspule einerseits und die Widerstände andererseits jeweils aus gleichen Manganindrähten hergestellt. Manganin hat nämlich einen sehr kleinen Temperaturkoeffizienten, der sich außerdem, wie aus der Berechnung des Temperaturganges zu ersehen ist, noch kompensiert.
Bei der Verwendung einer derartigen Meßbrücke zu einer 1?ämpfungs messung wird die Induktivität der Meßspule und der ohmsche Widerstand der Vergleichsspule verenderto Nach einer Weiterbildung der Erfindung soll die Anordnung zur Temperaturkompensation so ausgestaltet sein, daß sie auch der durch den Meßvorgang beispielsweise hervorgerufenen Verkleinerung der Induktivität und Vergrößerung des ohmschen Anteils der Spule gerecht wird. Weil der ohmsche Anteil der-Meßspule klein gehalten werden soll, um die prozentuale Änderung des Meßvorganges nicht zu verschlechtern, ist aber eine Vollauswicklung des Wickelraumes der Meßspule erforderlich. Da der ohmsche Anteil der Meßspule aber auch' noch zusätzlich durch den MeB-vorgang un # 21 vergrößert und die Induktivitat-um # L1 verkleinert wird, ist mit der Forderung, daß Meß- und Vergleichsspule gleich aufgebaut sind, die Brückengleichung nicht mehr zu erfüllen, Die Gleichungen lauten für diesen speziellen Fall: Der Scheinwiderstand während der Scheinwiderstand Z2 = R2 + jL-L2 unverändert ist.
Damit gilt für die Abgleichbedingung: Um diese Gleichung zu erfüllen, müßte ein in Reihe zur Vergleichspule liegender abgleichbarer Widerstand einen entsprechend großen Wert haben. Entsprechend groß wäre dann aber auch sein Einfluß auf den Temperaturgang. Damit bei gleichem Scheinwiderstand Z2 die Erhöhung des Realteiles und die Verminderung des Imaginärteils in dem Scheinwiderstand Z7 ausgeglichen werden können, müßten die Meßspulen aus dickerem Draht gewickelt werden.
mach der Erfindung werden für Meßbrücken zur Dämpfungsmessung deren Meßspule aus zwei oder mehreren in Reihe geschalteten Einzelspulenbesteht die Meßspule aus zwei oder mehreren parallelen Drähten gewickelt. Pür den Scheinwiderstand Z1 gilt dann Die Abgleichbedingung läßt sich mit einem verhältnismäßig kleinen Widerstandswert erfüllen.
Die Erfindung wird anhand der Figuren erläutert. Es zeigen: Fig.I Eine Meßbrücke, die aus einer Meßspule, einer Vergleichsspule und zwei Widerständen besteht und Fig.2 eine Meßbrücke zur Dämpfungsmessung.
Wie aus der Fig.1 zu ersehen ist, ist die Meßspule mit L1, die Vergleichsspule mit L2 und die Widerstände mit R3 und R4 bezeichnet. Diese Bezugsziffern wurden bereits bei der Berechnung des Temperaturganges verwendet.
Abweichend von der Pig.l besteht die Meßspule in der Fig.2 aus zwei in Reihe geschalteten Einzelspulen. Zum Abgleich sind zwei Potentiometer R22 und R42 eingefügt. Für die Werte der Potentiometer gilt, daß ihre Widerstände viel kleiner sind als der ohmsche Widerstand der Spule L2 und der ohmsche Widerstand des Festwiderstandes R4. Eine weitere Ablgleichmöglichkeit besteht aarin, daß der Imaginärteil durch einen Abgleichkern in der Vergleichsspule, anstatt dem Potentiometer R22»bewirkt wird.
Die vorliegende Ausführung kann z.B. bei Dämpfungsmessungen in Geräten, die besonders großen Temperaturschwankungen ausgesetzt sind, wie z.B. Münzprüfern, Anwendung finden.
3 Patentansprüche 2 Figuren

Claims

Patentansprüche 1. Anordnung zur Temperaturkompensation für Meßbrücken, die aus einer Meßspule, einer Vergleichsspule und zwei Widerständen bestehen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Meß- (Li) und die Vergleichsspule(L2) aus demselben Wickeldraht aufgebaut sind und für den Realteil Widerstände (R3,R4) mit gleichem Temperaturkoeffizienten, .vorzugsweise aus gleichen Drähten, Verwendung finden.
2. Anordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h ne t, daß die Meß- (L1) und die Vergleichsspule (L2) einerseits und die Widerstände (R3,R4) andererseits jeweils aus gleichen Manganindrähtenbestehen.
3. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2 für Meßbrücken zur Dämpfungsmessung, deren Meßspule aus zwei oder mehreren in Reihe geschalteten Einzelspulen besteht, d a d-- u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Meßspule (L1) aus zwei-oder mehreren parallelen Drähten gewickelt ist.