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Ohmmeter. Die Erfindung bezieht sich auf ein Ohmmeter, welches Widerstandswerte
in Ohm durch die Einstellung eines Zeigers auf .einer Skala unmittelbar anzeigt.
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Der Hauptzweck der Erfindung besteht darin, ein unmittelbar ablesbares
Ohmmeter zu schaffen, welches trotz der Anwendung einer gewöhnlichen Batterie als
elektrische Stromquelle genaue Ablesungen ergibt.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß das Instrument
solche Ausschläge gibt, daß man sie bequem an einer gewöhnlichen Skala für ein beträchtliches,
zu messendes Widerstandsgebiet ablesen kann.
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Das Ohmmeter gemäß vorliegender Erfindung unterscheidet sich von den
bekannten dem gleichen Zweck dienenden Messern in vielerlei wichtigen Beziehungen;
dasselbe ist in schematischer Form auf der beigefügten Zeichnung veranschaulicht.
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Abb. r der Zeichnung zeigt die Anordnung und die Stromverbindungen
eines Instrurfients gemäß der Erfindung, während Abb. 2 ein Schaubild der bei dem
Instrument benutzten beweglichen Spule ist.
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Das Instrument besitzt eine bewegliche Spule oder mehrere solcher
Spulen, welche in einem geeignet bemessenen magnetischen Feld liegen, wobei die
Spule die Neigung besitzt, sich bei Einschaltung. eines zu messenden Widerstandes
zwischen den Meßzuleitungen in eine-neue Lage zu bewegen, welcher Bewegung jedoch
-ein elastisches Organ, wie z. B. eine Feder, entgegenwirkt. Bei einer bequemen
praktischen Ausführung der Erfindung ruht .die bewegliche Spule in Zapfenlagern,
so daß sie sich um die Zapfenlagerachse dreht, und steht unter dem Einfluß von Spiralfedern
S, S', S", von der bei Meßinstru.menten üblichen Form, unter deren Einfluß sie eine
bestimmte Ruhelage einnimmt.
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Bei der praktischen Ausführung gemäß Abb. i wird das magnetische Feld,
in welchem -die Spule io drehbar gelagert ist, durch einen einzigen permanenten
Magneten ii erzeugt. Dieser permanente Magnet kann die bei Instrumenten dieser Art
übliche Form besitzen, d. h. er kann mit kreisförmig ausgeschnittenen Polstücken
i2 ausgerüstet sein, welche mit einem zylindrischen, feststehenden Kern
13 im Innern der beweglichen Spule io zusammenwirken.
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Der Magnet besitzt einen einstellbaren magnetischen Nebenschluß oder
eine ähnlich wirkende Einrichtung, wie später erläutert werden wird.
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Die bewegliche Spule io ist mit einer aus zwei getrennten Stromkreisen
14 und 15 bestehenden Wicklung versehen. Die beiden getrennten Stromkreise
bilden eine Stromverzweigung für den Strom einer Batterie 16. Jeder Zweig enthält
.einen gewissen Widerstand oder stellt selbst'einen solchen dar. Die beiden Zweige
beeinflussen das Instrument in entgegengesetztem Sinne.- Einer der Zweige besitzt
eine Unterbrechung, welche von zwei
Klemmen 17, 18 begrenzt wird,
zwischen welchen der zu messende Widerstand eingeschaltet werden kann. Die Ströme
können .den Spulen über die Spiralfedern S, S', S" zugeführt werden, -welche das
bewegliche System steuern, oder es können sonstige gleichwertige Mittel benutzt
werden.
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Der Widerstand und die Amperewindungen jedes Zweiges besitzen eine
solche Größe und die Amperewindungen eine solche Richtung, daß sich ihre Wirkung
genau aufhebt, wenn der zu messende Widerstand gleich Null ist, oder mit anderen
Worten, wenn ein Kurzschluß zwischen den Meßzuleitungen 17, 18
hergestellt
wird. Um eine solche Ausgleichung zu erzielen, können die Widerstände der Stromzweige
in geeignete Beziehung zueinander gesetzt werden, oder es können zweckmäßiger Hilfswiderstände
R1 und R2 in Reihe mit den in Betracht kommenden Stromzweigen geschaltet werden.
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Die Einschaltung eines zu messenden Widerstandes zwischen den Zuleitungen
17 und 18 hebt den magnetischen Ausgleich der beiden Zweige der beweglichen
Spule io auf, so daß jetzt eine magnetische Kraft wirksam wird, welche die Spule
io verstellt, die eine größere oder geringere Winkeldrehung vollführt, entsprechend
der Größe der auf die Spule wirkenden Stromdifferenz.
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Es ist ersichtlich, daß bei einen solchen Instrument ein Widerstand
von Null Ohm oder ein Kurzschluß zwischen den Zuleitungen ein magnetisches Drehmoment
im beweglichen Svsten nicht erzeugt, und daß jede Schwankung in der elektromotorischen
Kraft der Batterie die Ablesung des Instruments nicht beeinflußt. In der Tat kann
die Batterie jede beliebige Spannung besitzen bis zu dein Punkt hinauf, wo die Gefahr
des Durchbrennens des Instruments eintritt; der Zeiger wird stets auf Null stehen,
wenn ein Widerstand vernachlässigbarer Größe eingeschaltet wird. Wenn nach Einregulierung
der Nullstellung die Spannung der Batterie sich um Prozent während der Messung verändert,
dann wird der Ablesefehler bei der Messung von Widerständen nie mehr als i Prozent
betragen, gleichviel, ob die Widerstände groß oder klein sind.
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Es ist zu beachten, daß das Instrument eine freie Nullstellung des
Zeigers besitzt, d. h. eine freie Federeinstellung, sobald der Batterieschalter
geöffnet wird. In diesem Falle schwingt der Zeiger einfach in seine freie Federnuilstellung
auf der Skala. Der Zeiger -wird also während dieser Zeit nicht etwa durch einen
Anschlag in seiner Lage gehalten, so daß der Benutzer stets erkennen kann, ob das
bewegliche System in Ordnung ist, indem er einfach feststellt, ob der Zeiger bei
der Offnung des Schalters in die.,\Tullstellung gelangt oder nicht. Selbstverständlich
kann irgendeine der bei .elektrischen Meßinstrumenten üblichen Vorrichtungen benutzt
werden, um die die Spule beherrschenden Federn einzustellen und das Instrument vor
jeder Messung zll adjustieren, wenn es notwendig sein sollte.
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Das Instrument besitzt, wenn es richtig ausgeführt ist, eine befriedigend
gleichförmige Skala, ohne daß ein größerer Teil derselben von unnötigerweise weit
von- oder unerwünscht eng nebeneinan.derstehenden Teilstrichen eingenommen wird.
Diese Wirkung wird dadurch erreicht, daß man die beiden Stromkreise, von welchen
die beiden Zweige der beweglichen Spule Teile bilden, so gegeneinander abstimmt,
daß bei unendlich großem Widerstand zwischen den Zuleitungen 17 und 18 der
Zeiger die Neigung zeigt, sich erheblich über die oberste Marke der Skala hinauszubewegen,
beispielsweise um zwei oder drei Skalenlängen, d. h. um 18o bis 27o°.
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Gemäß er Erfindung ist auch eine Prüfvorrichtung für das Instrument
an seiner oberen Meßgrenze, d. h. für die höchsten zu messenden Widerstände vorgesehen.
Diese Lesteht in einem definierten und bekannten Widerstand R3, welcher einen Teil
des Instruments bildet und .der in den Zweig 15 der beweglichen Spule 1o eingeschaltet
werden kann, d. h. in den Zweig, der sonst dazu bestimmt ist, den zu messenden Widerstand
aufzunehmen. Wenn dieser Prüfwiderstand in den Stromkreis eingeschaltet ist, dann
bewegt sich der Zeiger bis zu einem bestimmten Teilstrich, z. B. bis zur Endmarke
der Skala. Wenn der Zeiger dieses nicht tut, dann zeigt dieses an, daß die Batterie,
welche die feste, unveränderliche elektromotorische Kraft liefern soll, die erforderliche
Spannung nicht hergibt. Da eine Spannungsabnahme einen unmittelbaren proportionalen
Effekt auf die Stromstärke ausübt, so ergibt sich, daß eine Schwankung in der elektromotorischen
Kraft der Batterie genau kompensiert werden kann durch einen magnetischen Nebenschluß.
Dieser magnetische Nebenschluß kann von der gleichen Art sein, wie man ihn sonst
bei Voltmetern benutzt. Nach der Darstellung der Zeichnung ist ein einfacher magnetisch
weicher Eisenanker 2o zwischen den Schenkeln des permanenten Magneten i i geführt,
der durch eine Schraube 2 1 eingestellt werden kann. Dieser Anker sollte für gewöhnlich
eine Mittellage einnehmen, so @daß eine Batteriespannung, welche ein wenig zu niedrig
oder zu hoch ist, durch Verstellung des Ankers korrigiert werden kann.
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Eine große Bequemlichkeit in der Kontrolle des Instruments liegt augenscheinlich
darin, daß, wenn ein Widerstand vernachlässigbarer
Größe eingeschaltet
oder ein Kurzschluß zwischen den Stromzuleitungen 17, 18 hergestellt ist und die
an die Zuleitungen 16a und 16b angelegte Batterie durch Niederdrücken des Schalters
22 geschlossen wird, dann keinerlei Bewegung des Zeigers eintritt, so daß auf die
allereinfachste Weise ersichtlich wirrt, daß der Widerstand gleich Null ist.
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Die verschiedenen Einzelheiten, von denen die Erzielung eines oder
aller obergenannter Vorteile aibhängt, brauchen nicht stets gleichzeitig an einem
Instrument gemäß der vorliegenden Erfindung vorhanden zu sein. Z. B. anstatt die
freie Ruhestellung .der Spule der Nullablesung der Skala entsprechen zu lassen,
könnte dieselbe einem anderen :Skalenwert entsprechen, beispielsweise der Ablesung
von 50 oder ioo Ohm in einem Instrument, welches in einem Meßbereich von o bis iöo
Ohm messen soll. Unter diesen Umständen werden die Spulen in ihren Widerständen
(einschließlich der Widerstände ihrer Zweige) und in ihren Amperewindungen nicht
so gegeneinander abgestimmt, daß die Wirkungen sich aufheben, wenn zwischen den
Meßzuleitungen ein Widerstand gleich Null eingeschaltet ist. Die Spulen werden im
Gegenteil für diesen Zustand unausgeglichen gelassen, aber sie werden stattdessen
in ihrer magnetischen Wirkung genau ausgeglichen, wenn der vorgeschriebene Widerstanid
von 5o oder ioo Ohm zwischen den Meßzuleitungen eingeschaltet ist. Anderseits, wenn
ein größerer Widerstand als der vorgeschriebene zwischen den Meßzuleitungen eingeschaltet
ist, dann wird der Zeiger nach der entgegengesetzten Richtung schwingen, und das
Instrument kann zur Messung für irgendeinen Widerstandsbereich geeicht werden. In
der Tat kann die freie Ruhestellung des Zeigers einem beliebigen Teil der Skala,
selbst dem den höchsten Widerstand anzeigenden, zugeordnet werden. In diesem Falle
geht für das Instrument ein Teil der obererwähnten Vorzüge verloren, welche für
die bevorzugte Form des neuen Ohmmeters gelten, insbesondere auch der Vorzug, daß
die prozentualen Fehler bei den Ablesungen, welche die Folge von Schwankungen in
der elektromotorischen Kraft der Batterie sind, in diesem Falle nicht im wesentlichen
konstant über den ganzen Bereich der Skala sind, entsprechend den Abweichungsprozenten
der Batterie. Das Instrument besitzt auch in diesem Falle den Vorteil, daß die Anzeige
eines Widerstandes unendlicher Größe für jeden Bereich der Skala vermieden ist,
und daß gleichzeitig eine freie Ruhestellung für :den Zeiger sich ergibt, wenn der
Batteriestrom geöffnet ist, wodurch sich die Möglichkeit einer Kontrolle und zugleich
der Fortfall eines Anschlages ergibt. Diese besonderen Instrumentformen, welche
als unvollständige und nur teilweise Verkörperungen .der ganzen Erfindung gelten
können, sind für besondere Zwecke nützlich, wie z. B. bei der Herstellung von elektrischen
Widerständen, wo es wünschenswert sein kann, über ein Instrument von höchster Genauigkeit
an einer bestimmten Stelle der Ablesung, beispielsweise für 65o Ohm, zu verfügen,
.entsprechend den Anforderungen gewisser besonderer Fabrikationszwecke.
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Die Empfindlichkeit des Instruments kann vermehrt oder vermindert
werden, so daß,dasselbe mit zwei oder mehr Skalen ausgestattet werden kann, indem
man gegenwärtig übliche Methoden bei der Herstellung der einfachen Form von Ohmmetern
benutzt.