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Einrichtung zum Messen von vorzugsweise durch Temperaturänderungen
hervorgerufenen Widerstandsänderungen Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung
zum Messen und Aufzeichnen von Widerstandsänderungen. Das Gerät gemäß der Erfindung
zeichnet sich besonders dadurch aus, daß kleine Meßbereiche mit hoher Meß genauigkeit
gemessen und mit geringer Verzögerung in Tintenschrift aufgezeichnet werden können.
Spannungs schwankungen der Stromquelle, Temperaturänderungen der Meßanordnung und
die Größe des Leitungswiderstandes sind praktisch ohne Einfluß auf die Messung.
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Es sind Einrichtungen zum Messen von Widerständen bekannt, bei denen
ein Verhältnismeßwerk mit einer Gleichstrombrücke so verbunden ist, daß der Brückenstrom
durch die Richtspule fließt, während die Auslenkspule vom Diagonalstrom durchflossen
wird, wobei zu dem zu messenden Widerstand drei Feruleitungen führen. Diese Einrichtung
hat den Nachteil, daß ein merklicher Einfluß der Größe der Pernleitung sowie der
Instrumenttemperatur vorhanden ist und daß kleine WiWrstandsänderungen nicht mit
Tintenschreiber aufgezeichnet werden können.
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Erfindungsgemäß ist bei einer Einrichtung zum Messen von vorzugsweise
durch Temperaturänderungen hervorgerufenen Widerstandsänderungen
über
Leitungen mit nicht vernachlässigbarem Widerstand mittels einer Gleichstrommeßhrücke
und eines Verhältnis, meßwerks, dessen Richtspule vom Gesamtbrückenstrom durchflossen
wird, die Anordnung so getroffen, daß gegen die Spannung der Brückendiagonale in
an sich bekannter Weise ein von einem Gleichstromkompensationsverstärker proportional
dieser Spannung gelieferter, die Auslenkspule durchfließender Strom geschaltet ist.
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Es ist zwar bekannt, bei Wechselstrom brücken an die Brückendiagonale
über einen Gleichrichter und Kompensationswiderstand eine Spule eines Verhältnismessers
anzuschließen, dessen andere Spule über einen zweiten Gleichrichter an die Brückenspannung
gelegt ist. Während es sich hierbei lediglich um die Verstärkung der im Diagonalzweig
anfallenden Energie handelt, wird mit der erfindungsgemäßen Einrichtung eine vereinfachte
und vom Leitungswiderstand und der Instrumenttemperatur unabhängige Meßanordnung
geschaffen, bei der auch die Messung durch Veränderung der Gleichrichter nicht beeinflußt
wird. Ist z. B. bei der bekannten Einrichtung der Widerstand der NIeßbrücke über
eine Fernleitung angeschlossen, so verändert sich bei gleichbleibender Spannung
nur der Strom in der einen Spule, so daß eine Febimessung die Folge ist. Das ist
heim Gegenstand der Erfindung nicht der Fall.
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Eine beispielsweise Ausführung zum Aufzeichnen von Widerstandswerten,
wie sie vorzugsweise zur Temperaturmessung mitWiderstandsthermometern verwendet
wird, ist in Abb. I dargestellt. In einer Wbeatstonescben Brücke I, 2, 3, 4 befindet
sich ein temperaturabhängiger Widerstand I, dessen Widerstandsänderung aufgezeichnet
werden soll.
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Die Richtspule 5 eines Verhältnismeßwerks 7 wird von dem der Brücke
zugeführten Strom durchflossen. Die Diagonalspannung der Brücke wird mit einem nach
dem Kompensationsverfahren arbeitenden Verstärker 8 verstärkt und der Auslenkspule
6 des Verhältnismeßwerkes 7 zugeführt.
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Der grundsätzliche Aufbau des Kompensationsverstärkers ist folgender:
Die Diagonalspannung der Brücke I, 2, 3, 4 ist dem Spannungsabfall an einem Widerstand
g entgegengeschaltet. Das Gitter eines Elektronenrohrs 10 wird durch eine Photozelle
II gesteuert.
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In dem Stromkreis der Brücke befindet sich ein als Null instrument
dienendes Galvanometer I2, welches ein möglichst geringes Drehmoment besitzen muß
und mit seinem Zeiger den durch einen Spalt auf die Photozelle fallenden Lichtstrom
abdecken kann. Das Galvanometer ist so geschaltet, daß es bei zunehmender Diagonalspannung
der Brücke den Lichtspalt öffnet, während beim Überwiegen der Spannung an dem Widerstand
g der Lichtspalt stärker abgedeckt wird. Wenn also bei zunehmender Diagonal spannung
der Brücke der Lichtspalt durch das Galvanometer weiter geöffnet wird, so nimmt
durch die erhöhte Belichtung der Photozelle der Anodenstrnm der Röhre so lange zu,
bis die Spannung am Widerstand 9 gleich der Diagonalspannung der Brücke ist. Eine
stärkere Zunahme des Anodenstroms kann nicht erfolgen, weil dann die Spannung am
Widerstand g größer sein würde als die Diagonalspannung der Brücke. Durch das Galvanometer
würde dann ein Ausgleichstrom fließen, der den Lichtspalt wieder etwas abdeckt.
Der Anodenstrom wird also selbständig so einreguliert, daß der Spannungsabfall am
Widerstand 9 gleich der zu verstärkenden Diagonalspannung der Brücke ist.
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Die im Anodenstromkreis liegende Auslenkspule 6 des Verhältnismeßwerks
7 eines Tintenschreibers wird also von einem Strom durchflossen, welcher der Diagonalspannung
an der Brücke proportional ist. Anstatt eines mit optischer Abtastung des Nullgalvanometers
arbeitenden Geräts lassen sich auch Anordnungen anwenden, die kapazitiv, induktiv
oder mechanisch die Auslenkung des Galvanometers abtasten und einen der angelegten
Diagonalspannung proportional verstärkten Strom ergeben.
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Durch das Zusammenwirken von Kompensationsverstärker und Verhältnismeßwerk
läßt sich auch das Verhältnis zweier Widerstandswerte zueinander messen und aufzeichnen.
Die Messung zweier Widerstände findet bei der Temperaturdifferenzmessung ihre praktische
Anwendung, wie sie bei Wärmemengenmessern und Feuchti"keitsmessern ausgeführt wird.
Abb. 2 und 3 stellen Ausführungsbeispiele derartiger Anordnungen dar, welche zur
Messung von Wärmemengen dienen. Um Wärmemengen messen zu können, muß das Produkt
aus Temperaturdifferenz und Durchflußmenge von dem Meßgerät angezeigt bzw. aufgezeichnet
werden.
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In der Anordnung nach Ahb. 2 dienen die Widerstandsthermometer I und
2 einer Brückenanordnung I, 2, 3, 4 zur Messung der Temperaturdifferenz. In der
Diagonale dieser Brücke entsteht eine Spannung, die der Temperaturdifferenz zwischen
den Thermometern I und 2 proportional ist. Ein Teil der Diagonalspannung entsprechend
der Durchflußmenge wird an dem verstellbaren Widerstand 33 abgegriffen und mit dem
Kompensationsverstärker 8 verstärkt und der Auslenkspule des Verhältnismeßwerlis
zugeführt.
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Um den Einfluß der durchfließenden Menge
auf die Anzeige
des Verhältnismeßwerks herzustellen, ist die Verstellvorrichtung des Widerstands
33 mit einem Durchflußmengenmesser gekuppelt. Die Anzeige des Verhältnismeßwerks
ist also von der Temperaturdifferenz und der Durchflußmenge abhängig.
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In Abb. 3 ist ebenfalls eine Anordnung zum Messen von Wärmemengen
dargestellt. Die Temperaturdifferenz wird durch die beiden Widerstandsthermometer
I und 2 gemessen.
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Die Diagonalspannung der Brücke I, 2, 3, 4 wird mit dem Kompensationsverstäilcer
verstärkt und der Auslenkspule 6 des Verhältnismeßwerks zugeführt. Der Einfluß der
durchfließenden Menge auf die Anzeige des Geräts wird durch den verstellbaren Parallelwiderstand
34 zur Auslenkspule 6 des Verhältnismeßwerks erzielt. Die Verstellvorrichtung des
Widerstands ist mit einem Durchflußmengenmesser gekuppelt.