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Eichkontrollschaltung für elektrische Meßgeräte
Eine Gruppe von Meßgeräten
dient dazu, Widerstände, Induktivitäten, Kapazitäten usw. aus dem Verhältnis von
Spannung zu Strom am Meßobjekt zu bestimmen. Die meisten dieser Geräte besitzert
kein eigentliches quotientenmeßwerk, sondern es wird im allgemeinen die Spannung
konstant gehaltern oder auf einen konstanten Wert eingestellt und dann der Strom
gemessen. Die bekanntesten Geräte dieser Art sind die Ohmmeter und Leitungsprüfer.
Sie enthalten meist eine kleine Trocken-I) attlerie als Sapnnungsquelle. Um diese
nicht zu belasten, wird allerdings gewöhnlich nicht die Spannung durch ein Potentiometer
nachgeregelt, sondern es wird durch einen einstellbaren magnetischen Nehenschlull
oder durch einen elektrischen Parallelwiderstand die Empfindlichkeit des Anzeigeinstrumentes
entsprechend verändert. Diese Ohmmeter enthalten weiterhin einen festen Vorwiderstand,
der das Instrument, das Meßobjekt und die Batterie gegen Überlastungen schützt und
einen besonders günstigen Skalen, verlauf erzeugt. Zum Nacheichen schließt man die
Meßklemmen kurz und bringt den Zeiger des instrumentes mit Hilfe des Eichreglers
auf Vollausschlag, der dem Wert o entspricht.
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An die Stelle der Batterie tritt heute gelegentlich eine Photozelle,
die den besonderen Vorteil einer unbegrenzten lebensdauer hat. Die Photozelle arbeitet
aber naturgemäß nur dann, wenn sie hinreichend beleuchtet wird, auch ist die abgegebene
Spannung nicht so konstant wie die einer Trockenbatterie, so daß hier eine dauernde
Kontrolle der Betriebsbereitschaft und der Eichung besonders erwünscht ist. Bei
der üblichen Eichkontrolle kann es nämlich leicht vorkommen, daß, obwohl man sich
durch vor-
heriges Kurzschließen der Meßklemmen von der Betriebsbereitschaft
überzeugt, man beim Messen selbst das Instrument verschoben oder die Photozelle
abgedeckt hat und völlig falsche Meßergebnisse erhält.
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Eine Schaltung zur dauernden Eichkontrolle kann man nun erfindungsgemäß
dadurch erhalten, daß dauernd ein von der Meßspannung (Meßstrom) abhingiger Hilfsstrom
(Hilfsspannung) über das Anzeigeinstrument geleitet wird. Beispielsweise bringt
man das Instrument durch diesen Hilfsstrom zunächst auf Vollausschlag und gibt dem
Meßstrom die entgegengesetzte Richtung, so daß letzterer den Zeigerausschlag verringert.
An dem Vollausschlag kann man unmittelbar vor jeder Messung feststellen, ob das
Gerät betriebsbereit ist, ohne die Meßklemmen kurzschließen zu müssen. Die Anordnung
hat noch den weiteren Vorteil, daß man eine von links nach rechts verlaufende Skala
erhält, die wesentlich angenehmer abzulesen ist als die gegenläufige. Die Abb. I
zeigt ein Schaltbeispiel für ein solches Instrument. Es sind zwei Photozellen 1
und 2 vorgesehen, die zueinander so angeordnet sind, daß sie stets möglichst gleich
stark beleuchtet werden.
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Die Zelle I liefert den Hilfsstrom 1l, der durch den Widerstand 3
so eingestellt ist, daß er gerade den Vollausschlag des Instrumentes hervorruft.
Die genaue Einstellung, die eigentliche Eichung, kann entweder durch Änderung der
Beleuchtung, evtl. durch Anordnung einer einstellbaren Blende vor der Photozelle,
oder durch einen magnetischen Nebenschluß im Anzeigeinstrument oder anderes erfolgen.
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Das Meßobjekt wird an die Klemmen X angeschlossen. Mit 4 ist der übliche
Vorwiderstand bezeichnet. Das Instrument zeigt von vornherein die Betriebsbereitschaft
an, indem der Zeiger auf den NVert to der Skala einspielt.
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Natürlich kann man auch mit einer einzigen Photozelle auskommen.
Da Selenphotozellen die Eigenschaft haben, nur bei Leerlauf oder geringer Belastung
eine Spannung zu liefern, die von der Beleuchtungsstärke wenig abhängig ist, so
ist es nicht sehr zweckmäßig. die beiden Spannungen entgegengesetzter Polarität
einem parallel geschalteten Span nungsteiler zu entnehmen. Man kann aber ein Anzeigeinstrument
mit zwei Wicklungen auf der Drehspule verwenden, die Drehmomente in entgegengesetzten
Richtungen erzeugen. Die Drehspule hat dann statt der üblichen zwei Stromzuführungsfedern
deren drei. Man kann schließlich auch Ströme gleicher Richtung über ein normales
Drehspulinstrument führen und den Hilfsstrom beispielsweise so einstellen, daß er
t/3 Vollausschlag hervorruft. Die eigentliche Skala des Instrumentes beginnt dann
bei diesem Wert. Will man auch das erste Drittel der Skala zur Anzelige verwenden,
so kann man den mechanischen Nullpunkt nach außerhalb der Skala verlegen.
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Ganz ähnliche Maßnahmen können nun bei allen Meßgeräten, die nach
dem Prinzip der Stromspannungsmessung arbeiten, vorgenommen werden. Die Abb. 2 zeigt
als weiteres Beispiel die Prinzipschaltung eines Gerätes zur Messung von Induktivitäten,
Kapazitäten, Wechselstromwiderständen usw. Zur Messung wlird eine Wechselspannung
von 50 Hz oder höherer Frequenz verwendet, die über den Transformator 6 zugeführt
w wird. D Die unbekannte Induktivität X bildet mit der Vorschaltinduktivität 7 einen
Spannungsteiler, dessen eine Teilspannung ge messen wird. Zur Änieige dient ein
Drehspulinstrument 5 mit den Trockengleichrichtern I3. Dem Transformator wird noch
eine zweite Nvechselspannung entnommen, die mit dem Gleichrichter 12 gleichgerichtet
wird und über dcii Widerstand g den Hilfsstrom I1 erzeugt, der den Vollausschlag
des Instrumentes zunächst hervorruft. Der Meßstroml, ist dem Hilfsstrom entgegellgericlltet.
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Die Verwendung eines Anzeigeinstrumentes mit Trockengleichrichtern
hat gewöhnlich einen ungünstigen und von den Gleichrichtern selbst abhängigen Skalenverlauf
zur Folger verursacht durch ihren Schwellwert. Um dies zu vermeiden, werden die
Gleichrichter durch einen Strom 13 dauernd vorbelastet, dessen Größe durch allen
\Viderstand Io eingestellt wird. Der dadurch entstehende Vorausschlag des Instrumentes
wird durch einen Gleichstrom 14 entCgegengesetztel-Ttichtullg kompensiert.
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Mit dem Widerstand 11 kann der elektrische Nullpunkt des Instrumentes
eingestellt werden. Durch diese Maßnahme erhält man für Messungen mit Wechselspannunu
dn gl eichen günstigen Skalenverlauf wie für Messungen mit Gleichspannung, so daß
für l>eide eine gleiche Skala verwendet werden kann.
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In Abl). 3 ist noch ein weiteres Anwendungsbeispiel dargestellt.
Es handelt sich um einen sogenannten Scheinwiderstandsprüfer. Die Meßfrequenz wird
wieder über den Transformator 6 zugeführt. Je nach dem Meßbereich werden von dieslem
verschieden große Spannungen abgegriffen. Der Übertrager 14 ist gleichartig angezapft
und arbeitet als Stromwandler. Die Gleichrichter 15 und I6 dienen zur Gleichrichtung
des Meßstromes für das Instrumeint 5. Der Hilfsstrom wird dem Transformator 6 über
den Widerstand 1 entnommen und mit dem Gleichrichter 19 gleichgerichtet. Um zu vermeiden,
daß ein Teil des Hilfsstromes anstatt über das Instrument über die Gleichrichter
15 und I6 fließt und deren Schwellwert ungünstig beeinflußt, wird noch ein weiterer
Hilfsstrom 15 erzeugt, der an dem Widerstand 17 einen derartigen Spannungsabfall
hervorruft, daß die Spannung an den Meßgleichrichtern infolge der beiden Hilfsströme
o wird und so der Skalenverlauf unbeeinflußt bleibt. Eine vollständige Kompensation
der Momentanwerte findet statt, d. h. Spannung an den Meßgleichrichtern wird Null,
wenn die durch 13 am Widerstand I7 entstehende Spannung gleich groß und entgegengesetzt
der durch 12 an den Widerständen 5 und I7 erzeugten Spannung ist. Die Wirkungsweise
der Eichkontrolle ist auch hier beim Scheinwiderstandsprüfer wieder die gleiche,
es ist lediglich darauf zu achten, daß bei offenen Klemmen der Zeiger des Instrumentes
auf # zeigt. Die üblichen Scheinwiderstandsprüfer erfordern sonst eine besondere
Eicheinrichtung. Die Eichkontrolle durch Anwendung
eines Hilfsstromes
ermöglicht auch einen wirksamen Schutz des Anzeigeinstrumentes gegen Überlastung
mit Hilfe der Gleichrichterzelle 22. Diese Zelle trennt das Instrument vom Gerät
ah, wenn der Strom seine Richtung wechselt. lSei allen beschriebenen Anordnungen
wird jeweils eine Nleßspannung zugrunde gelegt und der durch das Meßobjekt fließende
Strom bestimmt. Es kann iiatürlich auch stets das entgegengesetzte Verfahren zur.
Anwendung kommen, bei dem ein Strom auf einen bestimmten Wert geregelt wird, der
das Meßolijekt durcbfließt und hier eine Spannung erzeugt, die dann gemessen w i
rd.