DE677631C

DE677631C - Verfahren zur Messung von Widerstaenden durch Spannungskompensation mit Hilfe von Sperrschichtphotozellen

Info

Publication number: DE677631C
Application number: DEW95888D
Authority: DE
Original assignee: PETER WULFF DR; WILLY KORDATZKI DR
Current assignee: PETER WULFF DR; WILLY KORDATZKI DR
Priority date: 1935-02-02
Filing date: 1935-02-02
Publication date: 1939-06-29

Description

Verfahren zur Messung von Widerständen durch Spannungskompensation mit Hilfe von Sperrschichtphotozellen Zusatz zum Patent 6724I3 In der Patentschrift 672413 wird eine Methode beschrieben, mit derenHilfe es möglich ist, Spannungen auf lichtelektrischem Wege zu kompensieren und hierzu die von einer lichtelektrischen Zelle erzeugte Spannung auf ganz bestimmte vorgegebene Spannungswerte automatisch abzugleichen. Nach der Erfindung wird nun diese lichtelektrische Spannungskompensation auch zur Widerstandsmessungverwendet, indem man in einem oder in zwei Zweigen einer der Wheatstoneschen Brückenschaltung entsprechenden Schaltung lichtelektrisehe Zellen nach Art der Sperrschichtphotozellen anordnet, deren Belichtung durch ein im Diagonalzweig liegendes Instrument selbsttätig geregelt wird. Die im anderen Diagonalzweig liegende, bei einer Wheatstoneschen Brückenschaltung unentbehrliche Hilfsstromquelle kommt bei der erwähnten Anordnung mit Photozellen ganz in Fortfall.
Die Verwendung lichtelektrischer Zellen in einer Wheatstoneschen Brückensohaltung ist zwar schon früher bekanntgeworden, jedoch -handelt es sich bei den früheren Anordnungen nur um-lichtelektrische Widerstandszellen, die einer Hilfsspannung bedürfen und nicht selbst Strom zu liefern in der Lage sind. Infolgedessen ist bei diesen Brückenschaltungen wie bei jeder einfachen Wheatstoneschen Brücke eine Hilfsspannung in einem der Diagonalzweige erforderlich. Im Gegensatz hierzu wurde nun gefunden, daß es mit stromliefernden Photozellen (sogenannten Photoelementen) möglich ist, eine Brückenschaltung aufzubaueny bei der die übliche Hilfsstromquelle im Diagonalzweig der Brücke fortfallen kann.
Ordnet man nämlich in einer Wheatstoneschen Brücke, wie oben angegeben, an Stelle von einem oder zweien der vier üblichen Widerstände stromliefernde Photozellen an, deren Beleuchtung durch ein im einzigen verbleibenden Diagonalzweig liegendes Meßinstrument geregelt wird, so kann man es einrichten, daß einer Änderung im Verhältnis der noch verbleibenden Widerstände, von denen einer als unbekannter angesehen werden soll, eine Änderung im Spannungsverhältnis der Photozellen entspricht, die sich durch die Abweichung von der Nullstrombedingung im Diagonalzweig mittels des beleuohtungsregelnden Ausschlagsinstrumentes ergibt.
Dadurch ist es möglich, wie im folgenden beschrieben wird, das Brückengleichgewicht ohne irgendwelche Relaismechanismen auf lichtelektrisdiem Wege herbeizuführen. Es unterscheidet sich die beschriebene Anordnung von den bekannten auch dadurch, daß die Photozellen das Gleichgewicht der Brücke nicht durch ihre Widerstandsänderungen, sondern durch ihre Spannungsänderungen beein- -flussen. Etwaige Widerstandsänderungen oder Änderungen der Charakteristik der Photozellen sind dabei nicht für die Einstellung des Brückenglelchgewichtes, sondern nur für die Empfindlichkeit der Einstellung desselben von Bedeutung.
In Abb. I enthält Brückenzweig a einen bekannten Ohmschen Widerstand, b einen unbekannten Ohmschen Widerstand, c eine bekannte Spannung E, d eine Sperrschichtphotozelle Ph, Diagonalzweig e ein hochempfindliches Ausschlagsinstrument, das die Beleuchtungsintensität der Sperrschichtphotozelle durch eine vom Ausschlagsinstrument betätigte Blende B oder auf eine andere Weise regelt.
Es verhalten sich für das Brückengleichgewicht (Nullstrom im Diagonalzweig) WalWb EcIEd. Abweichungen von diesem Verhältnis rufen einen Ausschlag des Instrumentes im Diagonalzweig hervor, wobei die Beleuchtungsintensität der Photozelle Ph geändert wird und demzufolge auch ihre Spannung.
Der Richtungssinn dieser Veränderung kann so eingestellt werden, daß die Spannung der Photozelle sich automatisch bis zu einem solchen Wert reguliert, daß der Stromfluß in der Brücke wieder stationär wird. In diesem Zustand verhalten sich die Widerstände und Spannungen praktisch so wie in dem angegebenen Brückengleichgewicht, da schon durch sehr geringe Ströme im Diagonalzweig und entsprechend kleine Ausschläge des Instrumentes die Beleuchtungsintensität der Photozelle und damit deren Spannung stark variiert werden kann. -Mit obiger Schaltung gemäß Abb. I kann man also die dem Widerstandsb proportionale Spannung und damit den Widerstandwb selbst mittels eines geeignet geeichten Voltmeters V, welches parallel zur Photozelle Ph liegt, dem Absolutwert nach messen.
Das gleiche gilt, wenn die Batterie E durch eine konstant beleuchtete Photozelle ersetzt wird.
Ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Abb. 2 dargestellt, als dessen hauptsächliche Merkmale das Fehlen jeder Hilfsspannung und die Verwendung zweier Sperrschichtphotozellen anzusehen sind.
Es befinden sich in den Brückenzweigen c und d Sperrschichtphotozellen Phc und PI£d, deren Beleuchtungsintensität durch das AusschlagsinstrumentA derart variiert wird, z. B. mittels der beiden fest miteinander verbundenen Blenden bo und Bd, daß mit dem gleichen Ausschlag, der die Beleuchtungsintensität der einen Zelle vermindert, die der anderen erhöht wird, bis die Brücke in einen stationären Zustand gelangt ist, bei welchem das Verhältnis der Photozeilenspannungen an das Verhältnis der Widerstände Wa Wb automatisch angepaßt ist. Das elektrische Spannungsverhältnis, das sich dabei einstellt, kann im Nebenschluß der Photozellen gemessen werden, z. B. durch ein empfindliches Kreuzspulinstrument; der Ausschlag des Instrumentes ist proportional dem Verhältnis der Widerstände w1 : wb.
An dieser Stelle sei hervorgehoben, daß die Messung des Spannungsverhältnisses z. B. durch ein Kreuzspulinstrument natürlich auch in der in Abb. I angegebenen Schaltung möglich ist.
Die letztbeschriebene lichtelektrische Schaltung hat den Vorzug, ohne jede HXilfsspannung auszukommen, kann also auch außerhalb des Laboratoriums verwendet werden.
Es ist ohne weiteres möglich, als Lichtquelle Tageslicht zu benutzen, so daß dem Verfahren auch nach dieser Richtung hin eine große Unabhängigkeit von Hilfsmitteln zu eigen ist.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E : 1. Verfahren zur Messung von Widerständen durch Spannungskompensation mit Hilfe von Sperrschichtphotozellen, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Brückenschaltung sich in dem einen äußeren Zweig eine Sperrschichtphotozelle, im zweiten ein konstantes galvanisches Element und tim dritten und vierten je ein Widerstand befinden und daß die Beleuchtungsintensität und damit die Spannung der Photozelle durch ein im Diagonalzweig der Brücke liegendes Anschlagsinstrument so reguliert wird (z. B. durch Blenden), daß das Verhältnis der Spannung des Elementes zu der Spannung der Photozelle automatisch an das Verhältnis der Widerstände im dritten und vierten Zweig angepaßt wird und daß die Spannung der Photozelle und damit der ihr proportionale Widerstand durch ein im Nebenschluß zur Sperrschichtphotozelle liegendes Spannungsmeßinstrument bestimmt wird.
2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das konstante galvanische Element in dem einen-der äußeren Brückenzweige ebenfalls durch eine Photozelle ersetzt ist und daß ferner die Beleuchtungsintensität beider Photozellen durch das Ausschlagsinstrument gleichzeitig so variiert wird, daß sich bei Abweichung vom Nullstrom die Beleuchtungsintensität der einen Photozelle vermindert, wenn sich die der anderen vermehrt, und daß die Spannungen beider Photozellen in Abhängigkeit von der Beleuchtungsstärke verglichen werden, z. B. durch ein Kreuzspulinstrument im Nebenschluß, wodurch das Verhältnis der zu vergleichenden Widerstände gemessen wird.