DE250728C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 250728 KLASSE 21 e. GRUPPE

SIEMENS & HALSKE AKT.-GES. in BERLIN.

Vorrichtung zur direkten und kontinuierlichen Anzeige des Wertes elektrischer Widerstände.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 24. August 1911 ab.

Bei den meisten bisher bekannten, zur unmittelbaren Anzeige von Widerstandswerten dienenden Meßgeräten können mehrere Meßbereiche im allgemeinen nur dadurch gewonnen werden, daß man die elektromotorische Kraft der Hilfsstromquelle veränderlich macht. So wird die Verdopplung oder die Verzehnfachung des Meßbereiches dadurch erzielt, daß man eine Hilfsstromquelle doppelter bzw. zehnfacher

ίο elektromotorischer Kraft, vorsieht. Da man als Hilfsstromquelle im allgemeinen Akkumulatoren, Trockenelemente u. dgl. verwendet, so ist man in dem Falle, wenn man z. B. ein Ohmmeter mit zwei Meßbereichen zu versehen wünscht, welche im Verhältnis 1:10 stehen, gezwungen, zwei Batterien vorzusehen, deren elektromotorischen;" Kräfte sich auch wie 1:10 verhalten. Würde man z. B. beim niedrigsten Meßbereich mit einem Akkumulator, d. h. mit der Spannung von 2 Volt auskommen, so wäre für den zweiten Meßbereich^: vom zehnfachen Betrage eine Serie von weiteren 9 Zellen, für einen dritten Meßbereich vom 100 fachen Betrage des ersten ein weiterer Zusatz von 90, also eine Serie von 100 Zellen erforderlich.

Da das Arbeiten mit verschiedenen Hilfsstromquellen bzw. die Anordnung von Batterien großer Elementenzahl einesteils Unbequemlichkeiten, andernteils auch hohe Anschaffungskosten bedingt, so suchte man Widerstandsmesser zu bauen, bei welchen mehrere Meßbereiche lediglich durch Schaltungsänderungen gewonnen werden und für sämtliche ,Meßbereiche eine unveränderliche Hilfsstromquelle ausreichend ist. Es sind Widerstandsmesser bekannt, bei welchen durch Änderung des dem Meßsystem vor- bzw. ihm parallelgeschalteten Widerstandes eine beliebige Vervielfachung des Meßbereiches erzielt werden kann.

Alle diese Widerstandsmesser haben jedoch den Nachteil, daß man für jeden Meßbereich einen anderen Skalenverlauf erhält. Dies ist einesteils aus dem Grunde, daß man mehrere Skalen herzustellen gezwungen ist, zweitens des UmStandes wegen,- daß man, um Irrtümer zu vermeiden, "mehr als zwei Skalen vorzusehen nicht für ratsarn hält, unerwünscht. Es ist jedoch bei einer Art von direkt zeigenden Widerstandsmessern, und zwar bei denjenigen, welche auf dem Prinzip der sogenannten Kreuzspule beruhen, möglich, mehrere Meßbereiche mit dem gleichen Skalenverlauf zu gewinnen. Die letzteren besitzen' jedoch eine Reihe verschiedener Nachteile, von welchen die Schwierigkeit in der Herstellung einer gleichmäßigen Skala, der Mangel einer bestimmten Ruhestellung des Zeigers, das große Gewicht des beweglichen Systems und die Schwierigkeit der Stromzuführung zu diesem besonders hervorzuheben sind. . ,

Der Gegenstand der Erfindung stellt eine Vorrichtung zur direkten und kontinuierlichen Anzeige des Wertes eines, elektrischen Widerstandes dar, bei welcher eine Reihe verschiedener Meßbereiche einfach durch Einstellung eines 1 regelbaren Widerstandes ■· erzielt wird,

wobei für sämtliche Meßbereiche ein und dieselbe Meß spannung in Frage kommt und für sämtliche der gleiche Skalenverlauf gewonnen wird, so daß die zu ermittelnden Widerstandswerte einfach durch Multiplikation der Ablesungen . mit den das Verhältnis der verschiedenen Meßbereiche zum Grundmeßbereich kennzeichnenden Faktoren erhalten wird. Diese Vorrichtung zeichnet sich auch durch eine

ίο besonders hohe Empfindlichkeit aus, welchem Umstände es zu verdanken ist, daß man mit einer verhältnismäßig sehr "" niedrigen Meßspannung bzw. einer kleinen Elementenzahl für die Hilfsstromquelle auskommt.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung schematisch dargestellt. Sie besteht aus den unveränderlichen Widerständen W₁, W₂ und w_s, welche die drei Seitenzweige einer Wheatstoneschen Brücke bilden, einem Galvanometer G, das mit dem zu messenden Widerstand χ in Reihe im vierten Seitenzweige der Brücke liegt, einem regelbaren Widerstand W, der in den einen Diagonalzweig geschaltet ist, und der Hilfsstromquelle B, welche im zweiten Diagonalzweige angeordnet ist. Die Widerstände W₁, w₂, w₃ und derjenige des Galvanometers Wg sind so abgeglichen, daß die Beziehung gilt:

. w, w.

W,

Wc,

d. h. wenn die beiden Klemmen K₁ und K₂, zwischen welche der zu messende Widerstand zu schalten ist, kurzgeschlossen sind, d. h.

χ = 0 ist, so ist die Brücke abgeglichen, so daß in dem Diagonalzweig W die Stromstärke == 0 ist.

Wie im folgenden gezeigt wird, kann in einfacher Weise dadurch, daß der in dem einen Diagonalzweig liegende Widerstand W verschieden gewählt wird, der Meßbereich der Widerstandsmeßvorrichtung beliebig geändert werden, ohne daß sich dabei das Gesetz des Skalenverlaufes ändern würde. Ist χ der mit dem Galvanometer in Reihe geschaltete zu messende Widerstand, so ergibt sich für die Stärke des in diesem Seitenzweige fließenden Stromes der folgende Ausdruck:

■ — F a+ bW

^{2) %} ~ ' c+ d W + (x + Wg) (e + fW)' wobei a, b, c, d, e und f konstante Zahlenwerte bedeuten, welche sich aus den Beträgen der konstanten Widerstände W₁, w₂ und W₃ ergeben.

Ist χ — 0, so ergibt sich für i:

- -· - a+bW __c

Da, wie schon oben erwähnt, die Beziehung 1) gilt, und demzufolge ^₀ von dem Werte W unabhängig ist, so stellt der auf der rechten Seite der Gleichung 3) befindliche Ausdruck eine Konstante C dar.

Berechnet man aus Gleichung 2) den Wert des gesuchten Widerstandes x, wobei man für den auf der rechten Seite in Gleichung 3) gegebenen Ausdruck die Konstante C setzt, so erhält man:

C — i

e ■+ f W Ci oder, da E ebenfalls eine Konstante darstellt..

₄a) _X==₉(W).—^.

Wie aus der letzten Gleichung zu ersehen ist, entspricht dem Galvanometerstrom i ein Betrag von x, dessen Größe eine Funktion des Widerstandes W darstellt, d. h. es ist die Konstante des Meßgerätes von dem Werte des im Diagonalzweig befindlichen Widerstandes W abhängig.

Hat man unter Festsetzung eines bestimmten Betrages von W, etwa des Wertes W₀, die den verschiedenen Werten von i entsprechenden Werte von χ ermittelt, so kann das Galvanometer eine Skalenteilung unmittelbar in Ohmwerten erhalten. Dann entspricht einer bestimmten Ablesung α ein Widerstand vom Betrage

wobei Φ_ο den dem Wert W₀ entsprechenden Betrag von φ (W) und i_a den dem Ausschlag a entsprechenden Galvanometerstrom bedeutet. Wird nun für den Widerstand W ein Betrag W₁ gewählt, so ergibt sich für φ (W) ein Betrag Φ₁₍ und dann entspricht derselben Ablesung α ein Widerstand von der Größe

^xi — ^φι

C — i_a

Φπ

Es ergeben sich also für dieselben Ausschlage des Galvanometers in den beiden Fällen, in welchen der Widerstand W zwei verschiedene Werte besitzt, Werte für den gesuchten Widerstand x, die einander proportional sind. Also brauchen nur die Ablesungen am GaI-vanometer mit einem bestimmten Faktor multipliziert zu werden, der je nach dem Betrage des Widerstandes W verschieden ist. Somit lassen sich auch diejenigen Werte für den Widerstand W berechnen, welchen die Instrumentenkonstanten gewisser runder Beträge, wie z. B. 10, 100, iooö usw., entsprechen. Der Widerstand W ist zweckmäßigerweise als Schieber- oder Kurbelwiderstand ausgeführt und mit Marken versehen, welche die verschiedenen iao Instrumentenkonstanten entsprechenden Einstellungen des Widerstandes angeben.

Claims (2)

1. Patent-Ansprüche:

   ι. Vorrichtung zur direkten und kontinuierlichen Anzeige des Wertes elektrischer Widerstände unter Benutzung des Stromschemas der Wheatstoneschen Brücke, dadurch gekennzeichnet, daß der zu messende Widerstand mit einem Galvanometer in Reihe den einen Seitenzweig der Brücke bildet, während die anderen drei Seitenzweige durch konstante Widerstände dargestellt werden, die so bemessen sind, daß sie mit dem Widerstand des Galvanometers W.derstandsgleichgewicht ergeben, fernerhin daß der eine Diagonalzweig eine Stromquelle enthält, während der andere Diagonalzweig durch einen regelbaren Widerstand gebildet wird, zum Zwecke, durch verschiedene Einstellung der letzteren für das in Widerstandswerten geeichte Galvanometer mehrere Meßbereiche mit dem gleichen Skalengesetz zu erhalten.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem in dem einen Diagonalzweig befindlichen regelbaren Widerstand (W) die bestimmten Instrumentenkonstanten entsprechenden Einstellungen angegeben sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.