DE342521C

DE342521C - Circuit arrangement for resistance measurement

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Publication number: DE342521C
Application number: DE1920342521D
Authority: DE
Original assignee: HENDRIK ABRAHAM WIJNAND KLINGH
Current assignee: HENDRIK ABRAHAM WIJNAND KLINGH
Priority date: 1919-03-17
Filing date: 1920-03-30
Publication date: 1921-10-19

Description

Schaltungsanordnung für Widerstandsmessung. Es ist bekannt, für Widerstandsmessung eine in Abb. x der Zeichnung dargestellte Schaltung zu gebrauchen, wo zwischen den Widerständen die Bezeichnung W, - W4 = W@ - W3 besteht. In die Schaltung ist eine Meßbatterie mit einer konstanten E. M. K. aufgenommen, und an dem Instrument ist eine Ohmskala angebracht, von welcher die Größe des zu messenden Widerstandes direkt abgelesen werden kann. Die auf der Skalenteilung angegebenen Zahlen müssen bei verschiedenen Einstellungen des Widerstandes Ws immer mit einer anderen Skalakonstante multipliziert werden, wobei in der Regel die Einstellungen von WS so gewählt werden, daß die Skalakonstante eine runde Zahl ist, z. B. z, ro, =oo, zooo usw.Circuit arrangement for resistance measurement. It is known to use a circuit shown in Fig. X of the drawing for resistance measurement, where the designation W, - W4 = W @ - W3 exists between the resistors. A measuring battery with a constant emf is included in the circuit, and an ohmic scale is attached to the instrument, from which the magnitude of the resistance to be measured can be read off directly. The numbers given on the scale division must always be multiplied by another scale constant for different settings of the resistance Ws, whereby the settings of WS are usually chosen so that the scale constant is a round number, e.g. E.g. z, ro, = oo, zooo etc.

Es ist bekannt, daß das Verhältnis zwischen dem durch den Strommesser gehenden Strom i und dem mit Meßklemmen angeschlossenen Widerstande x durch gegeben wird, wobei io den durch den Strommesser gehenden Strom darstellt, wenn x = o und W der Totalwiderstand der ganzen Schaltung ist, gemessen zwischen den Meßklemmen, wenn der Widerstand x weggenommen ist.It is known that the ratio between the current i passing through the ammeter and the resistance x connected to measuring terminals is through is given, where io represents the current passing through the ammeter when x = o and W is the total resistance of the entire circuit, measured between the measuring terminals when the resistance x is removed.

Durch Verändern von W6 verändert sich auch W, wobei es eine Eigenheit der Schaltung ist, daß hierbei io unverändert bleibt und fortwährend dem Stromverbrauch i, des Strommessers bei vollem Ausschlag gleich ist.Changing W6 also changes W, although it is a peculiarity the circuit is that here io remains unchanged and continuously the current consumption i, of the ammeter is the same at full deflection.

Das Verhältnis zwischen x und i ist auf diese Weise durch die Gleichung gegeben, wo die Konstante W für verschiedene Einstellungen von Ws stets einen anderen Wert hat.The relationship between x and i is in this way by the equation where the constant W always has a different value for different settings of Ws.

Wenn auf der Skala die Zahlwerte des Bruches bei den mit i übereinstimmenden Zeigerstellungen angezeigt werden, so müssen diese Zahlen mit einer allein von W5 abhängigen Konstante W multipliziert werden, um die Größe des zu messenden Widerstandes zu finden. Die Größe des Widerstandes W ist somit als die Skalenkonstante des Instrumentes zu betrachten.If on the scale the numerical values of the fraction are displayed at the pointer positions that correspond to i, then these numbers must be multiplied by a constant W, which is solely dependent on W5, in order to find the size of the resistance to be measured. The size of the resistance W is therefore to be regarded as the scale constant of the instrument.

Je weiter die Grenzen, zwischen welchen W bewegt werden kann, auseinanderliegen, desto größer ist der totale Meßbereich, für den der Messer zu verwenden ist, und es ist zu wünschen, daß diese Grenzen möglichst weit auseinanderliegen. Die oberste Grenze wird durch die Empfindlichkeit des Instruments gegeben, die unterste durch den höchstzulässigen Batteriestrom. Da es wünschenswert ist, eine aus Trockenelementeiz bestehende Meßbatterie zu verwenden, so daß man einen leicht transportablen Messer bekommt, der nicht an einer bestimmten Aufstellung gebunden ist, so kann nur ein sehr beschränkter Batteriestrom zugelassen Werden.The further apart the limits between which W can be moved, the greater the total measuring range for which the knife is to be used, and it is to be hoped that these limits are as far apart as possible. The top one The limit is given by the sensitivity of the instrument, the lowest by the maximum permissible battery current. As it is desirable to have one made of dry elementiz Use existing measuring battery, so that you have an easily transportable knife that is not tied to a specific list, so can only A very limited battery current can be allowed.

Die Erfindung betrifft eine Schaltung, bei welcher die Grenzen für die Skalakonstante weiter auseinanderliegen als bei der in Abb. i veranschaulichten Schaltung.The invention relates to a circuit in which the limits for the scala constants are further apart than in the case of the one illustrated in Fig. i Circuit.

Diese neue Schaltung, welche in Abb.2 dargestellt ist, besteht aus einer Hauptleitung, in welcher der unbekannte Widerstand liegt, und zwei Nebenleitungen, in welche der Strommesser bzw. die Meßbatterie aufgenommen ist.This new circuit, which is shown in Fig.2, consists of a main line, in which the unknown resistance is located, and two secondary lines, in which the ammeter or the measuring battery is included.

Bezeichnet man den Totalwiderstand der Hauptleitung mit W, ausschließlich des zu messenden Widerstandes x und gibt die übrigen Widerstände durch die Buchstaben des Schemas von Abb. 2, so ist auch hier wieder Indem man nunmehr Veränderungen in der Schaltung vornimmt, wodurch sich der Widerstand W ändert, jedoch der Strom des Strommessers, wenn x = o, d. h. unverändert bleibt, erzielt man auch hier, daß dieselbe Skala für verschiedene Meßbereiche zu gebrauchen ist, wobei die Ablesung immer mit einer anderen Skalakonstante W multipliziert werden muß. Es ist deshalb nur notwendig, die Widerstände so zu verändcrn, daß die Gleichung gilt wobei i" den Stromverbrauch des Strommessers bei vollem Ausschlag vorstellt. Die obige Formel für i, kann wie folgt abgeleitet werden: worin W =der Totalwiderstand zwischen den Meßklemmen, Die Hauptleitung ist elektrisch an die Strommesserleitung gekuppelt; Je stärker der Strom des Strommessers ist, der die Folge eines bestimmten Stromes in der Hauptleitung ist, desto größer ist die Kupplung. Ein Strom J in der Hauptleitung soll einen Strom welcher durch Strommesser fließt, zur Folge haben. Auf diese Weise kann man den Bruch als Kupplungsgrad der Hauptleitungskupplung mit der Strommesserleitung bezeichnen. Auf dieselbe Weise kann. man den Bruch als den Kupplungsgrad der Hauptleitung mit der Batterieleitung betrachten, wenn sowohl die Batterie als auch der Strommesser direkt in der Hauptleitung geschaltet wären, so würde sein. Da jedoch der Strommesser und die Batterie beide in den Nebenleitungen liegen, welche an die Hauptleitung elektrisch gekuppelt sind, wird dieser Wert von io mit den Kupplungsgraden der Hauptleitung mit den Nebenleitungen multipliziert, wie aus der von i. abgeleiteten Formel folgt.If the total resistance of the main line is denoted by W, excluding the resistance x to be measured, and the other resistances are given by the letters of the diagram in Fig. 2, then is again here By now making changes in the circuit, whereby the resistance W changes, but the current of the ammeter when x = o, ie remains unchanged, one achieves here too that the same scale can be used for different measuring ranges, the reading always having to be multiplied by a different scale constant W. It is therefore only necessary to change the resistances so that the equation holds where i "represents the power consumption of the ammeter at full deflection. The above formula for i can be derived as follows: wherein W = the total resistance between the measuring terminals, The main line is electrically coupled to the ammeter line; The stronger the current of the ammeter, which is the result of a certain current in the main line, the larger the coupling. A stream J in the main line is said to be a stream which flows through ammeters. That way you can break the break as the degree of coupling of the main line coupling with the ammeter line. In the same way can. one the break consider as the degree of coupling of the main line with the battery line, if both the battery and the ammeter were connected directly in the main line, so would be. However, since the ammeter and the battery are both located in the secondary lines, which are electrically coupled to the main line, this value of io is multiplied by the degree of coupling of the main line with the secondary lines, as from that of i. derived formula follows.

Um zu beweisen, daß der Totalmeßbereich, der vom Messer bestrichen wird, bei der neuen Schaltung größer ist als bei der alten, muß bei beiden Fällen der größte Wert W" der Skalakonstante und der kleinste Wert W' berechnet werden.To prove that the total measuring range swept by the knife is greater in the new circuit than in the old one, must in both cases the largest value W "of the scale constant and the smallest value W 'are calculated.

Um die Zulässigkeit von Vernachlässigungen, welche bei dieser Berechnung der Einfachheit halber gemacht worden sind, zu motivieren, folgen hier für die Schaltung der Abb. i die Zahlwerte für einen praktisch vorkommenden Fall, so daß man über die Größenordnung besser urteilen kann.To the admissibility of neglects, which in this calculation made for simplicity, motivate, follow here for the circuit of Fig. i the numerical values for a practically occurring case, so that one can use can better judge the order of magnitude.

WI= W3=ig85oo Ohne, W2= W4= 150 Ohm,. i" = 6,i0-5 Ampere, E = iz Volt, WB = g = 750 Ohm; g stellt den Eigenwiderstand des Strommessers vor.WI = W3 = ig85oo Without, W2 = W4 = 150 Ohm ,. i "= 6, i0-5 amperes, E = iz volts, WB = g = 750 ohms; g represents the intrinsic resistance of the ammeter.

Als Strommesser ist ein Instrument mit geringem Stromverbrauch und eigenem Widerstand genommen, wie solche hochempfindliche Zeigerinstrumente mit »Spitzenlagerung« im Handel vorkommen, wobei angenommen wird, daß der Batteriestrom nicht größer sein soll als 40 Milliampere. Somit ib = o,o4o Ampere.The current meter is an instrument with low power consumption and its own resistance, such as such highly sensitive pointer instruments with "tip bearings" in the trade, where it is assumed that the battery current should not be greater than 40 milliamperes. Thus ib = 0.04 o amperes.

Bei Schaltung wie in Abb. i ist der Batteriestrom gleich Wird der höchstzulässige Batteriestrom i6 genommen, so ist der kleinste zulässige Wert des Widerstandes bestimmt durch die Gleichung W hat den höchsten Wert, wenn W3 = -co. In diesem Falle- liegt W, T W2 parallel an Ws. Aus den angegebenen Zahlenwerten sieht man, daß W1+ W2 sehr groß ist gegenüber Ws, so da.ß der Fehler klein ist, wenn man den durch Wl -y- W2 gehenden Strom vernachlässigt, im Hinblick auf den Strom durch W3. Der Batteriestrom ist dann dem Strom des Amperemessers gleich, und da dieser Strom = i", wenn x = o, beweist dies, daß Bei der Schaltung der Abb. z erhält man den größten Wert für W, wenn W3 = : - W, = g = der Eigenwiderstand des Strommessers und Wio = o. Daß die Widerstände derart gewählt sein müssen, daß für x = o allen Meßbereichen nach der Formel 3 entsprochen wird, findet man durch Hilfe von Gleichung 3. Einen sehr kleinen Wert W' der Skalakonstante erhält man durch Verwendung von Wil = o, W7 = g und W3 = W3, wenn Wlo einen so kleinen Wert hat, daß die Batterie den höchstzulässigen Strom i6 liefert. Wenn die Meßklemmen kurzgeschlossen sind, geht hierdurch die Schaltung der Abb. a in jene der Abb. 3 über, so daß der Strom i6 in den Strommesser mit Widerstand g und zwei parallel geschaltete Zweige mit Widerstand W8 abzweigt. Wie früher erwähnt, muß der durch den Strommesser fließende Strom i" sein, wenn x = o, d. h. im Falle nach Abb. 3, W$ so gewählt werden, daß daraus folgt Aus dem gestellten Beispiel i" = i6 = 6,i0-5: q.0,10-3 = 0,0015 geht deutlich hervor, daß i" im Hinblick auf i6 vernachlässigt werden kann, so daß Da Wil = o, geht durch Betrachtung der Abb. 2 deutlich hervor, daß bei kurzgeschlossenen Meßklemmen der Widerstand der Hauptleitung W < w8+ W9.With a circuit as in Fig. I, the battery current is the same If the maximum permissible battery current i6 is taken, the smallest permissible value of the resistance is determined by the equation W has the highest value when W3 = -co. In this case W, T W2 is parallel to Ws. From the numerical values given, it can be seen that W1 + W2 is very large compared to Ws, so that the error is small if one neglects the current through W1 -y- W2 , in terms of the current through W3. The battery power is then equal to the current of the ammeter, and since this current = i "when x = o, this proves that In the circuit of Fig. Z, the largest value for W is obtained when W3 =: - W, = g = the intrinsic resistance of the ammeter and Wio = o. That the resistances must be chosen so that for x = o all measuring ranges Formula 3 is met by using Equation 3. A very small value W 'of the scala constant is obtained by using Wil = o, W 7 = g and W3 = W3 if Wlo has such a small value that the battery supplies the maximum permissible current i6. When the measuring terminals are short-circuited, the circuit in Fig. A changes to that in Fig. 3, so that the current i6 branches off into the ammeter with resistor g and two branches connected in parallel with resistor W8. As mentioned earlier, the current flowing through the ammeter must be i "when x = o, ie in the case according to FIG. 3, W $ are chosen so that it follows The given example i " = i6 = 6, i0-5: q.0,10-3 = 0.0015 clearly shows that i" can be neglected with regard to i6, so that Since Wil = o, it becomes clear by looking at Fig. 2 that with short-circuited measuring terminals the resistance of the main line W < w8 + W9.

Gemäß dem Vorhergesagten findet man, weil W8 = W8 Angenommen, daß für die alte und neue Schaltung derselbe Strommesser und dieselbe Meßbatterie gebraucht werden, dann sind g, i", E und ib in beiden Fällen gleich groß. Durch Vergleichung von 5 und 6 folgt alsdann, daß die oberste Grenze für die Skalakonstante in beiden Schaltungen dieselbe ist.According to the foregoing, it is found that W8 = W8 Assuming that the same ammeter and the same measuring battery are used for the old and the new circuit, then g, i ", E and ib are the same size in both cases. By comparing 5 and 6 it follows that the upper limit for the scala constant in both circuits is the same.

Aus 4 und 7 geht jedoch hervor, daß die unterste Grenze bei der neuen Schaltung mal so klein geworden ist. Die Spannungssensibili- tät e" des Instruments ist e" = g i", so daß auch gesagt werden kann, die unterste Grenze der Skalakonstante ist mal so klein geworden. In dem Zahlenbeispiel war E = 12 Volt und e" = 750 # 6,i0-5 = 0,o45 Volt. Hier liegt somit für die neue Schaltung die unterste Grenze, nämlich 12 : 4 X 0,045 = 67 mal so klein als bei der alten.From 4 and 7, however, it can be seen that the lowest limit in the new circuit has become twice as small. The tension sensitivity if e "of the instrument is e" = gi ", so that it can also be said that is the lowest limit of the scale constant times become so small. In the numerical example, E = 12 volts and e "= 750 # 6, i0-5 = 0, o45 volts. This is the lowest limit for the new circuit, namely 12: 4 X 0.045 = 67 times as small as for the old.

Abb. 4 zeigt eine Ausführungsform der neuen Schaltung mit fünf Meßbereichen. Werden derselbe Strommesser und dieselbe Batterie wie bei dem vorhergegangenen Zahlenbeispiel genommen, d. h.Fig. 4 shows an embodiment of the new circuit with five measuring ranges. Will be the same ammeter and battery as in the previous numerical example taken, d. H.

ä = 75o, i, = 6,i0--5, E = 12, ib = 0,040, ferner Widerstand A M B = 500 Ohm, Widerstand H L K = 32o Ohm und Widerstand A- M = H L = 4 Ohm, so können die Meßbereiche derart gewählt werden, daß sich die Skalakonstanten verhalten wie x : io : ioo : iooo : io coo.a = 75o, i = 6, i0--5, E = 12, ib = 0.040, further AMB resistance = 500 ohms, resistor HVAC = 32o ohms and resistor A- M = HL = 4 Ohm, the ranges can such be chosen so that the scale constants behave like x: io: ioo: iooo: io coo.

Der Meßbereich wird durch Einstecken eines Kontaktstöpsels gewählt. Zwecks einfacher Umschaltung mittels eines Kontaktstöpsels und um zu erzielen, daß das Instrument aperiodisch sei, wird in der Ausführungsform -r Abb.4 die höchstmögliche Grenze des . eduktionsfaktoren (Skalakonstante) nicht ::zielt. - Die Schwingungen des Zeigers werden -deshalb gedämpft, weil stets ein Widerstand A M B an die Klemmen des Amperemessers angeschlossen ist.The measuring range is selected by inserting a contact plug. For the purpose of simple switching by means of a contact plug and to achieve that the instrument is aperiodic, in the embodiment -r Fig. 4 the highest possible limit of the . reduction factors (scale constants) are not :: aims. - The oscillations of the pointer are dampened because an AMB resistor is always connected to the terminals of the ammeter.

Die in dem Schema der Abb. 4 vorkommenden Widerstände mögen alle mögliche Werte haben, unter der Voraussetzung, daß für alle Bereiche die Bedingung i. = i,, erfüllt wird. Daher können manche Widerstände auch den Wert o oder oo haben.The resistances appearing in the scheme of Fig. 4 may have all possible values, provided that condition i. = i ,, is fulfilled. Therefore, some resistors can also have the value o or oo.

Kompensation für Spannungsverminderung der Batterie und Temperatureinflüsse kann auf gleiche Weise wie bei den bekannten Schaltungen erhälten werden, z. B. durch Verwendung eines mit dem Amperemesser oder mit der Batterie in Serie geschalteten kleinen Rheostats. Die Fehler, die hierdurch im Meßresultat entstehen können, sind so klein, daß sie mit dem freien Auge nicht wahrnehmbar sind, wenn bei Einstellung des Instruments die Widerstände entsprechend gewählt worden sind.Compensation for voltage reduction of the battery and temperature influences can be obtained in the same way as in the known circuits, e.g. B. by using one connected in series with the ammeter or with the battery small rheostat. The errors that can arise from this in the measurement result are so small that they cannot be seen with the naked eye when adjusting of the instrument, the resistances have been selected accordingly.

Claims

PATENT CLAIMS: x. Circuit arrangement for resistance measurement with direct reading, characterized by an encompassing resistance (x) to be measured Main line and two coupled to the main line through resistors (W8 W9) Secondary lines in which the ammeter or the battery is switched on, with different scale constants for the same scale division are obtained by simultaneous Changing the total resistance (W) of the main line and the degree of coupling of the main line with the secondary lines.

2. Circuit arrangement according to Claims, characterized in that that only the degree of coupling of the main line with one of the secondary lines can be changed is so that the coupling with the other secondary line remains constant.

3. Circuit arrangement according to claim 2, characterized in that the coupling resistance (W9 or W8) the unchanged secondary line is infinitely large and thereby either the battery or the ammeter is included directly in the main line.