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Verfahren zur Widerstandsmessung Es ist bekannt, zur Widerstandsmessung
einen Kondensator über den zu messenden Widerstand aus einer Stromquelle konstanter
Spannung aufzuladen und als Maß für die gesuchte Widerstandsgröße die Zeitlänge
von Beginn der Aufladung bis Eintritt einer bestimmten Kondensatorspannung zu benutzen.
Als Spannungsindikator findet dabei in der Regeleine Glimmlampe Anwendung. Unbequem
an dieser Meßmethode ist das Erfordernis einer besonderen Zeitmessung bzw. einer
dazu dienenden Zeitmeßeinrichtung und die Notwendigkeit der Spannungskonstanz an
der Ladestromquelle.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Widerstandsmeßeinrichtung und ein
dieser zugrunde liegendes Meßverfahren, bei dem unter teilweiser Berührung mit dem
bekannten Verfahren ebenfalls ein bestimmter Kondensator über den zu messenden Widerstand
bis zu einem bestimmten Betrag aufgeladen, jedoch als Maß für die gesuchte Widerstandsgröße
mittel- oder unmittelbar die sich von Beginn der Aufladung bis Eintritt einer bestimmten
Kondensatorspannung ergebende Gesamtzahl der Umdrehungen bz-,v. der Arbeitshübe
der in- einem Induktor bestehenden Ladestromquelle benutzt wird. Unter dem Begriff
Induktor sind hier alle Stromquellen verstanden, deren Spannung innerhalb des in
Betracht kommenden Bereiches der auf die Zeiteinheit bezogenen Zahl der Umdrehungen
oder Arbeitshübe im wesentlichen proportional ist. Die zur Ausführung dieses Verfahrens
dienende Einrichtung wird besonders einfach, wenn, wie in Fig. r dargestellt, als
Ladestromquelle ein Induktor z mit drehbeweglichem Anker ja verwendet und mit diesem
ein vorzugsweise rückstellbales Umdrehungszählwerk a z. B. bekannter Bauart gekuppelt
wird. Im Ausführungsbeispiel -ist die Kupp: Jung zwischen Anker ja und Zählwerk
:2 über einen Kegelradtrieb 3 und die Schneckenradachse 4 erfolgt, über welche der
Anker ja mittels der Handkurbel 5 angetrieben wird. An den Klemmen des Induktors,
die in der Zeichnung der besseren Übersicht wegen aus der neutralen Zone verschoben
dargestellt sind, liegt über den zu messenden Widerstand R ein Kondensator C, und
parallel zu diesem liegt eine als Spannungsindikator dienende Glimmlampe G. Die
Messung wird in folgender Weise durchgeführt. Nachdem der Ohmsche Widerstand R an
die für ihn vorgesehenen Klemmen angeschlossen ist, wird der Induktor durch Drehen
der Handkurbel 5 in Tätigkeit gesetzt und so lange in Tätigkeit gehalten, bis an
dem Kondensator C eine bestimmte -Spannung auftritt, d. h. bei Verwendung einer
Glimmlampe als Spannungsindikator so lange, bis die Glimmlampe G aufglimmt. Damit
ist der Meßvorgang zu Ende. Die an dem Zählwerk ablesbare Zahl der während der Aufladung,
d. h. im angenommenen Fall bis' zum Aufglimmen der Glimmlampe, zurückgelegten Umdrehungen
des Induktorankers gibt ein Maß für die gesuchte
Widerstandsgröße.
Sofern das Zählwerk in Widerstandseinheiten geeicht -und jeweils vor Beginn einer
Messung in die Nullstellung zurückgestellt wird, kann am Ende der Messung der gesuchte
Widerstandswert an dem Zählwerk unmittelbar in Ohm abgelesen werden. Zur Rückstellung
des Zählwerkes kann eine nicht dargestellte Feder dienen, die während des Meßvorganges
gespannt wird und bei Niederdrücken der Rückstelltaste 2a das Zählwerk in die Anfangsstellung
zurückführt. Von der näheren Darstellung des Zählwerkes 2 ist, da an sich bekannt,
abgesehen. Zweckmäßig wird, wie dargestellt, der Rückstelltaste ein Kurzschlußschalter
6 zugeordnet, der gleichzeitig mit der Rückstellung des Zählwerkes vorzugsweise
über einen entsprechend dimensionierten Ohmschen Widerstand 7 den Kondensator vollkommen
entlädt und so die Meßeinrichtung für eine weitere Messung vorbereitet.
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Wie aus der obigen Beschreibung folgt, vermeidet das neue Verfahren
bzw. die neue Einrichtung eine besondere Zeitmessung bzw. Zeitmeßeinrichtung. Es
genügt vielmehr, die Gesamtzahl der Umdrehungen bzw. Arbeitshübe des Stromerzeugers
während der Aufladung z. B. mittels eines einfachen Zählwerkes in irgendwelchen
Einheiten zu bestimmen - oder zur Darstellung zu bringen. Darüber hinaus besitzt
der Erfindungsgegenstand den sehr erheblichen Vorzug, daß die Richtigkeit der Messung
in weitgehenden Grenzen von der Spannung des als Ladestromquelle dienenden Stromerzeugers
unabhängig ist. Dies sei im folgenden näher begründet. Der sich während der Aufladung
ergebende Verlauf der Kondensatorspannung in Abhängigkeit von der Zeit läßt sich
in der in Fig.2 dargestellten Weise graphisch ermitteln. Dabei ist U die Spannung
am Induktor, Ug die Ansprechspannung der Glimmlampe, R der Wert des zu bestimmenden
Ohmschen Widerstandes, C die Kapazität des Kondensators, tg. der Zeitabschnitt,
der erforderlich ist, bis die Kondensatorspannung die Glimmspannung U, der Glimmlampe
unter den gegebenen Verhältnissen erreicht. Der Spannungsanstieg am Kondensator
verläuft anfänglich in weitgehender Annäherung linear. Liegt die Zündspannung der
Glimmlampe erheblich unter der Induktorspannung, so läßt sich der in Fig.2 dargestellte
Vorgang bis zum Erreichen der Zündspannung gemäß Fig.3 graphisch ermitteln und darstellen.
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Hiervon ausgehend sei nun der Fall betrachtet, daß der zu messende
Widerstand zweimal nacheinander gemessen werde und bei der ersten Messung der Induktoranker
mit größerer Winkelgeschwindigkeit als bei der zweiten Messung angetrieben werde
und mithin die Induktorspannung bei der ersten Messung größer sei als bei der zweiten.
Es ergeben sich dann für diese Messungen auf Grund der Darstellung nach Fig.3 die
in Fig: ¢ gezeigten Diagramme. Aus dieser Darstellung lassen sieh folgende Beziehungen
ablesen
oder Ug.tgal=tl; Ug-tga==t.,. Weiterhin ist
Aus diesen Gleichungen ergibt sich
Da die Induktorspannungen U. bzw. U, der Drehzahl pro Zeiteinheit am Induktor proportional
sind, so ist
wobei c eine Konstante ist und z,. bzw. z2 die bei der ersten Messung bzw. bei der
zweiten Messung abgelesenen Umdrehungszahlen darstellen, und zwar zunächst unter
der Voraussetzung, daß während der Aufladung die Winkelgeschwindigkeit des Induktors
jeweils annähernd konstant bleibt.
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Aus den drei letzten Gleichungen ergibt
oder z-2=zl.
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Die letzte Gleichung besagt, daß die Umdrehungszahl.z, welche bei
bekannter Kapazität
des Kondensators direkt die Größe des Widerstandes
R angibt, weitgehend unabhängig von der Größe der Induktorspannung ist. Man kann
sich daher gewöhnlicher Stromerzeuger bedienen, die nicht eigens auf Spannungskonstanz
bzw. konstante Zahl der Umdrehungen pro Zeiteinheit geregelt sind.
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Aus obiger Darstellung ergibt sich, daß es auf die Art der verwendeten
Stromerzeuger an sich nicht ankommt; es können auch gegebenenfalls Induktoren mit
hin und her gehendem Anker und -ähnliche Einrichtungen Anwendung finden. Desgleichen
kann natürlich auch statt einer Glimmlampe irgendein anderer Spannungsindikator
verwendet werden. Durch Änderung der Kapazität der während des Meßvorganges jeweils
über den zu messenden Widerstand aufgeladenen Kondensatoranordnung läßt sich der
Meßbereich der Meßanordnung weitgehend verändern und den praktisch geforderten Verhältnissen
anpassen. Es empfiehlt sich daher, statt eines festen Kondensators eine Mehrzahl
von wahlweise ein- oder umschaltbaren Kondensatoren oder einen oder mehrere. veränderliche
Kondensatoren zu verwenden. Es ist selbstverständlich, daß der Erfindungsgegenstand
nicht nur zur reinen Widerstandsmessung, sondern auch zur Bestimmung anderer Meßgrößen
Anwendung finden kann, sofern deren Bestimmung auf eine Widerstandsmessung zurückgeführt
ist oder eine Widerstandsmessung umfaßt. Das Zählwerk kann in diesen Fällen unmittelbar
in Einheiten der mit Hilfe der Widerstandsmessung bestimmten Größe geeicht werden.
Ebenso besteht auch die Möglichkeit, die neue Meßeinrichtung innerhalb einer Regeleinrichtung
o. dgl. zu benutzen und erforderlichenfalls mittels eines Uhrwerkes periodisch in
Tätigkeit zu setzen und am Ende einer jeden Messung wieder in die Nullage zurückzuführen
und von der *am Ende der Messung sich ergebenden Einstellung des Zählwerkes die
Verstellung eines Regelorgans o. dgl. abzuleiten.