DE521048C

DE521048C - Bridge circuit working according to the deflection method to measure the ratios of such electrical resistances, which are dependent on two variables

Info

Publication number: DE521048C
Application number: DES91899D
Authority: DE
Inventors: Dr Heinz Gruess
Original assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Priority date: 1929-05-28
Filing date: 1929-05-28
Publication date: 1931-03-21

Description

Nach der Ausschlagmethode arbeitende Brückenschaltung zur 1VIessung von*,Verhältnissen solcher elektrischer Widerstände, die von zwei Veränderlichen abhängig sind Die Messung von Verhältnissen solcher elektrischer Widerstände, die von zwei Veränderlichen abhängig sind, beispielsweise Salzlösungen, deren Widerstand bekanntlich sowohl von der Konzentration als auch von der Temperatur stark abhängig ist, bot bisher in der Praxis sehr erhebliche Schwierigkeiten. Man hat für diesen Zweck z. B. vorgeschlagen, die Elektrolytlösungen, deren Salzgehalt in Prozenten bestimmt werden sollte, in eine Brückenschaltung einzuschalten und die gesamte Einrichtung durch einen Temperaturregler ständig auf ein und dieselbe Temperatur zu halten. Eine derartige Einrichtung ist indessen praktisch ziemlich umständlich und besitzt außerdem den Mangel, daß die einzelnen Teile nur schwer zugänglich sind.Bridge circuit for 1V measurement that works according to the deflection method of *, proportions of such electrical resistances, those of two variables The measurement of ratios of such electrical resistances are dependent, which are dependent on two variables, for example saline solutions, their resistance is known to be highly dependent on both the concentration and the temperature has presented very considerable difficulties in practice so far. One has for this Purpose z. B. suggested the electrolyte solutions, their salt content in percent should be determined to turn into a bridge circuit and the entire facility to keep it at the same temperature at all times by means of a temperature controller. Such a device is, however, in practice rather cumbersome and has also the lack that the individual parts are difficult to access.

Die Erfindung bezweckt, die angegebene Aufgabe dadurch in erheblich einfacherer Weise zu lösen, daß eine besonders ausgebildete Brückenschaltung ohne Temperaturkontrolle zur Anwendung gelangt, und geht dabei von folgenden Überlegungen aus.The aim of the invention is to achieve the stated object considerably easier way to solve that a specially trained bridge circuit without Temperature control is applied and is based on the following considerations the end.

Es sei zunächst der Fall angenommen, daß die Salzlösung, deren Salzgehalt in Prozenten bestimmt werden soll, in Reihe mit einer konstanten Vergleichslösung (Standardlösung) im einen Stromzweig der Brückenschaltung eingeschaltet sei, wie dies auf der Zeichnung dargestellt ist. Die zu prüfende Lösung ist mit we und die Vergleichslösung mit w, zu bezeichnen. In der Brücke liegen außerdem zwei Widerstände w., und w4. Das Brückengalvanometer ist mit g bezeichnet. Die Wechselstromquelle wird an die Klemmen k angeschlossen.Let us first assume that the salt solution, its salt content should be determined in percent, in series with a constant reference solution (Standard solution) is switched on in one branch of the bridge circuit, like this is shown in the drawing. The solution to be tested is with we and die Designate comparison solution with w. There are also two resistors in the bridge w., and w4. The bridge galvanometer is labeled g. The AC power source is connected to terminals k.

Wenn man für die auf der Zeichnung dargestellte Brückenschaltung die Brückengleichung aufstellt, so erhält man dafür folgenden Ausdruck: Darin bezeichnen wg den Widerstand des Diagonalzweiges der Brücke, in welchem das Anzeigegerät g liegt, iä die Stromstärke in dem Diagonalzweig und i, die Stärke des an den Klemmen k abgenommenen Stromes. Die vorstehende Gleichung zeigt, daß das Verhältnis von ig zu i, dann dein Verhältnis der Differenz. von w, und w, dividiert durch ze", nämlich annähernd proportional ist, wenn der Nenner des Ausdrucks auf der rechten Seite der Gleichung sich mit der ersten Potenz des Verglechswiderständes w_, ändert. DieserBedingungkann man,wieUnter-Buchungen zeigten, dadurch am besten genügen, daß man die einzelnen Widerstände so wählt, daß die Gleichung erfüllt ist: U,g ' (w. + WD T wa - w4 = w, - W, Bei Erfüllung dieser Bedingungen erreicht man, daß der ganze Nenner mit sehr großer Annäherung in der ersten Potenz abhängig ist von dem Temperaturkoeffizienten der Salzlösung. Das gilt um so mehr, je größer der Widerstand im Diagonalzweig im Verhältnis zu den Widerständen .der beiden Salzlösungen w, und ws ist und je größer der Widerstand jeder dieser Salzlösungen im Vergleich zu den beiden übrigen Brückenwiderständen w3 und w4 ist. Die Widerstände w. und w, einerseits und w3 und w4 andererseits müssen dabei möglichst einander gleich sein: Es muß also mit anderen Worten zweckmäßig zugleich noch in an sich bekannter Weise die Ungleichung erfüllt sein: Wird unter Beobachtung ,der beiden zuletzt angegebenen Bedingungen der Widerstand des Diagonälzweiges der Brücke z. B. - z ooo Einheiten gewählt und die Widerstände der beiden Brückenzweige w. und w4, beide- 1o Einheiten, so ergibt die oben an erster Stelle angegebene der beiden Bedingungen, daß der Widerstand der Salzlösungenwe und w, ungefähr i 5o Widerstandseinheiten betragen muß.If you set up the bridge equation for the bridge circuit shown in the drawing, you get the following expression: Here, wg denotes the resistance of the diagonal branch of the bridge in which the display device g is located, iä the current strength in the diagonal branch and i the strength of the current drawn at the terminals k. The above equation shows that the ratio of ig to i, then your ratio of the difference. of w, and w, divided by ze ", namely is approximately proportional if the denominator of the expression on the right-hand side of the equation changes with the first power of the comparative resistance w_,. As shown below, this condition can best be satisfied by choosing the individual resistances in such a way that the equation is fulfilled: U, g '(w. + WD T wa - w4 = w, - W, If these conditions are fulfilled one achieves that the whole denominator depends with a very close approximation in the first power on the temperature coefficient of the salt solution the greater the resistance of each of these salt solutions compared to the other two bridge resistances w3 and w4. The resistances w. and w, on the one hand, and w3 and w4 on the other hand, must be as equal to one another as possible: in other words, it must also expediently be in an the inequality is known to be fulfilled: If the resistance of the diagonal branch of the bridge z. If, for example, z ooo units are selected and the resistances of the two bridge branches w. And w4, both - 10 units, then the above given of the two conditions in the first place results in that the resistance of the salt solutions w and w must be approximately i 50 resistance units.

In einem Zahlenbeispiel ergab sich die Abhängigkeit des Verhältnisses in Abhängigkeit von w.,. aus mit folgenden Fehlern w, = 50o Q + 1o,8 °@o Fehler, zu., - 300 P -[- 3,4 ze's - 200 2Q + 1,3 zus - 150 S2 0 0/0 -zu, = 100 S2 -[- 0,7 'i, -Ws=: 75Q+ 2,5 °f. -zus - 50 S2 -f- 7,4 °h - .A numerical example showed the relationship between the two depending on w.,. the end w following defects, 50o = Q + 1o, 8 ° @ o mistake, -. 300 P - [- 3,4 ze's - 200 2Q + 1.3 zus - 150 S2 0 0/0 -to = 100 S2 - [- 0.7 'i, -Ws =: 75Q + 2.5 ° f. -zus - 50 S2 -f- 7.4 ° h -.

Es ist daraus ersichtlich, daß das Verhältnis der Widerstandsänderung zum Vergleichswiderstand innerhalb der praktischen Grenzen einer Änderung des Widerstandes von roo auf Zoo S2 auf l12 °/a konstant ist.It can be seen from this that the ratio of the change in resistance to the comparison resistance within the practical limits of a change in resistance from roo to Zoo S2 to l12 ° / a is constant.

Man kann die gleiche Aufgabe euch dann lösen, wenn die beiden Salzlösungen w, und w, nicht in Reihenschaltung, sondern in Parallelschaltung in die Brückenschaltung eingeschaltet sind.You can then solve the same task if the two salt solutions w, and w, not in series, but in parallel in the bridge circuit are switched on.

Dabei liegen dann die Widerstände w, und w, nicht wie in dem oben betrachteten Fall in dem gleichen Stromzweige der Brükkenschältung, sondern in beiden Brückenstroinzweigen. Es wäre also beispielsweise auf der Zeichnung der Widerstand w$ mit dem Widerstand w3 zu vertauschen. Die oben angegebene Gleichung lautet dann: In diesem Falle ergibt sich eine ähnliche Überlegung; wie sie oben für die Reihenschaltung im einzelnen ausgeführt ist, daß entweder die Bedingung oder ist. Jede der beiden Bedingungen ist an sich allein hinreichend. Das Meßergebnis, d. h. der Quotient von w, und ws, ist jedoch noch mehr unabhängig von der absoluten Größe von ws, wenn beide Bedingungen gleichzeitig zutreffen.In this case, the resistances w, and w, are not in the same current branch of the bridge circuit, as in the case considered above, but in both bridge current branches. For example, the resistor w $ on the drawing would have to be exchanged for the resistor w3. The equation given above is then: In this case a similar consideration arises; as detailed above for the series connection, that either the condition or is. Either of the two conditions is in itself sufficient. The measurement result, ie the quotient of w and ws, is, however, even more independent of the absolute size of ws if both conditions apply at the same time.

Da sich hinreichend zeitlich konstante Elektrolytwiderstände ohne erhebliche Schwierigkeiten herstellen lassen, so ist die vorstehend vorgeschlagene neue Ausbildung einer Brückenschaltung praktisch ohne irgendwelche wesentlichen Schwierigkeiten durchführbar und ermöglicht eine einwandfreie, Lösung der angegebenen Aufgabe mit verhältnismäßig sehr einfachen Mitteln. Die neue Einrichtung kann auch sinngemäß für andere Fälle Anwendung finden, in denen das Verhältnis zweier von zwei unabhängigen veränderlicher elektrischer Widerstände gegeben werden soll, beispielsweise der Höhenstand eines Elektrolytwiderstandes, der von der, Temperatur stark beeinfiußt wird, gemessen werden soll.Since there are sufficiently constant electrolyte resistances without can produce considerable difficulties, so is the one proposed above new formation of a bridge circuit practically without any substantial Difficulties feasible and enables a perfect, solution of the specified Task with relatively very simple means. The new facility can too apply mutatis mutandis to other cases in which the ratio of two of two independent variable electrical resistances should be given, for example the level of an electrolyte resistance, which is strongly influenced by the temperature is to be measured.

Claims

PATENT CLAIMS: r. Bridge circuit working according to the deflection method for measuring ratios of such electrical resistances which are dependent on two variables, e.g. B. solutions of chemical compounds, the resistance of which depends on the temperature and the concentration at which the test resistor and a similar reference resistor are arranged either in the same current branch or in both current branches of the bridge circuit, characterized in that the resistors ( w3. and w4) in the two remaining bridge branches and the resistance (wg) in the diagonal branch of the bridge circuit in comparison to the test resistor (to,) and the similar comparison resistor (7c ") are so large that in the first case the expression% # ( w, -} - to., -I- wf- w4) -f- (we -f- to,) # (w, -f- w,) and in the second case the expression ws (w, -f- ws -r- w3 + w4) T (w, -f- w,) '(w "+ w4) deals with the first power of the comparison resistance (7z ") changes. Bridge circuit according to claim r with arrangement of the test resistor (w,) and the comparison resistance (w,) in the same branches of the bridge circuit, characterized in that the condition is fully or approximately fulfilled is wg. # (w3 + w4) -i- w3 'w4 - w, # Ws and preferably also in itself known way the inequality