-
Umschalteeinrichtung für elektrische Meßgeräte mit großem Leistungsverbrauch
Um
mit einem elektrischen Meßgerät oder einer elektrischen Meßeinrichtung mit großem
Leistungsverbrauch, z. B. einem Tintenschreiher oder einer Fernmeßeinrichtung, Spannungen
oder Ströme einer Quelle zu messen, der die erforderliche Leistung nicht entnommen
werden kann, ist es bekannt, Verstärker vorzuschalten, z. B. Verstärker mit linearem
Verstärkungsgrad nach dem Kompensationsprinzip, wie Fotozellenlkompensatoren oder
Bolometerverstärker. Um verschiedene Spannungsmeßbereiche zu erhalten, hat man bei
dieser An.-ordnung vorgeschlagen, den Kompensationswiderstand in der Spannungskompensationsschaltung
des Linearverstärkers veränderbar zu machen. Zur Herstellung verschiedener Strommeßbereiche
kann man selbstverständlich bei Anwendung der Stromkompensationsschaltung im Linearverstärker
entsprechend verfahren. Diese Maßnahmen bedeuten aber eine Veränderung des Verstärkers,
die unerwünscht sein kann. Man hat darum auch schon vorgeschlagen, vor den Verstärkereingang
ein handelsübliches, auf mehrere Spannungs und Strombereiche, allenfalls auch durch
Verwendung von Gleichrichtern auf zwei Stromarten umschaltbares Drehspulmeßgerät
zu schalten. Der Eingang des Verstärkers soll dabei in der Spannungskompensationsschaltung
parallel, in der Stromkompensationsschaltung in Reihe mit dem Dreh-
spulmeßwerk
des umschaltbaren Meßgerätes gesc'haltet werdeni.
-
Dieser Anordnung haften mehrere schwerschwiegende Nachteile an. Zunächst
müssen für die Verwendung der Spannungskompensations schaltung die zur Drehspule
fü hrenden Zuleitungen zugänglich gemacht, z. B. an Klemmen geführt werden, ferner
muß für die Anwendung der Stromkompensationsschaltung die Zuleitung zur Drehspule
unterbrochen und zu Klemmen geführt werden. Man braucht also mindestens drei zusätzliche
Klemmen. Bei der Gleichstrom- oder Gleichspannungsmessung kann je nach Schaltungsart
eine dieser drei notwendigen Zuführungen schon vorhanden sein, so daß man mit zwei
zusätzlichen Klemmen auskommt; handelt es sich um ein auf Wechselstrom und Gleichstrom
umschaltbares. Vielfachmeßgerät, so sind die genannten Zuleitungen alle drei erforderlich,
da durch die Umschaltung auf Wechselstrom das Drehspulmeßwerk hinter die Gleichrichter
oder in eine Gleichrichterbrücke geschaltet wird. Die vorgeschlagene Anordnung kann
also entweder nur mit solchen umschaltbaren Vielfachmeßgeräten ausgeführt werden,
bei denen die genannten Zuführungen oder Klemmen schon vorhanden sind, oder es muß
das Vielfachmeßgerät ersti durch zusätzliche Maßnahmen, nämlich die genannten Eingriffe
besonders hergerichtet werden.
-
Bei der bekannten Anordnung soll zur Spannungsmessung der Verstärkereingang
parallel zu dem Drehspulmeßwerk geschaltet werden. Dessen Widerstand und daher der
Spannungsabfall an seinen Klemmen ist aber temperaturabhängig. Dadurch wird für
die Messung durch das nachgeschaltete leistungsverbrauchende Meßgerät ein Temperaturfehler
hervorgebracht. Ist z. B. der das Drehspulmeßwerk durc'hfließende Strom praktisch
temperaturfehlerfrei und ist die Drehspule aus Kupfer gewickelt, so ist der Temperaturfehler
der Messung 40/0 für loO C Temperaturänderung. Die in Frage stehenden handelsüblichen
Vielfachmeßgeräte sind stets so ausgeführt, daß der die Drehspule durchfiießende
Strom möglichst temperaturfehlerfrei ist. Bei der Gleichstrom- und Gleichspannungsmessung
geLingt dies weitge'hend, bei der Wechselstrom- und Wechselspannunigsmessung kann
man durch bekannte Maßnahmen den Temperaturfehler des durch die Drehspule fl'ießenden
Stromes größenordnungsmäßig auf 1 0/0 für 100 C herabdrücken. Ist dieser Temperaturfehler
positiv, wie meist, so hat man bei der Wechselspannungsmessung in der vorgeschlagenen
Anordnung nicht 4, sondern 5 O/o Fehler für 100 C Temperaturänderung.
-
Ferner ist die Drehspule mit ihren beweglichen Zuleitungen der mechanische
und elektrische empfindlichste Teil! des Vielfachmeßgerätes. Beschädigungen oder
Zerstörungen durch mechanische oder elektrische Üherbeanspruchungen sind hier am
ehesten zu befürchten.
-
Schließlich ist in allen praktischen Fällen die lVnzeige des Vielfachgerätes
unnötig oder unbeachtlich. Die bekannte Anordnung wurde ja nicht zu dem Zweck geschaffen,
um an zwei In strumenten zwei Ausschläge gleichzeitig abzulesen, das nachgeschaltete
Meßgerät mit großem Leistungsverbrauch wird häufig von höiherer Präzisionsklasse
oder von größerer Zuverlässigkeit sein als das vorgeschaltete Vielfachgerät, oder
es wird von diesem räumlich entfernt sein, so daß die Überwachung des einen Gerätes
durch das andere entweder unnötig oder unmöglich ist.
-
Von der Erkenntnis ausgehend, daß bei allen bekannten Umschalteeinrichtungen
eine Abänderung der verwendeten Apparate erforderlich ist, sei es eine Veränderung
des Kompensationswiderstandes im Linearverstärker, sei es ein Eingriff in das Innere
des vorgeschalteten Vielfachmeßgerätes, wird eine Verbesserung dieser letztgenannten
Umschalteeinrichtung vorgeschlagen, die von den Mängeln der bekannten Einrichtung
frei ist. Erfindungsgemäß soll vor dem Eingang des Verstärkers ein umschaltbares
Vielfachmeßgerät geschaltet werden, dessen Drehspule jedoch durch einen festen oder
temperaturunalihängigen Widerstand ersetzt ist. Die Enden dieses Widerstandes sind
zu zwei Klemmen geführt, um mit dem Verstäfkereingang parallel geschaltet werden
zu können, außerdem ist noc:h mindestens eine Klemme in der Zuleitung zu dem genannten
Widerstand derart vorgesehen, daß der Verstärkereingang in Reihe mit ihm geschaltet
werden kann. Hierzu genügt beispielsweise eine dritte Klemme, die im Fall der Parallelsehaltung,
des Verstärkereingangs. mit der zweiten durch einen Kurzschluß verbunden ist, während
bei Serienschaltung die Verstärkereingangsklemmen an die Stelle dieses Kurzschlusses
treten. An die Stelle dreier Klemmen können auch sinngemäß zwei Klemmenpaare treten,
das erste für Parallel-, das zweite für Serienschaltung; bei Parallelschaltung ist'
das zweite Klemmenpaar kurzgeschlossen, bei Serienschaltung bleibt das erste unbenutzt.
Man kann auch eine entsprechende Stöpsel- oder Laschenvorrichtung schaffen.
-
Die angegebenen Maßnahmen vereinfachen sich sinngemäß auf die Anwendung
nur eines Klemmen paares, wenn nur die Parallel schaltung oder nur die Serienschaltung
vorgesehen werden soll. Da bei dieser Änderung des Vielfachmeßgerätes durch den
Wegfall der Anzeige das Skalenfenster unnötig wird, können beispielsweise auf einer
dieses ersetzenden Deckplatte die erforderlichen zusätzlichen Klemmen untergebracht
werden, ohne daß sonst im Äußeren des handelsüblichen Gerätes irgend etwas geändert
werden muß. Ist dieser Widerstand temperaturunabhängig, so wird der Temperaturfehler
der Spannungsmessung der be kannten Anordnung vermieden. Die absolute Größe dieses
Widerstandes ist praktisch von untergeordneter Bedeutung für die Größe des Temperaturfehlers
des durchfließenden Stromes. Man hat daher auch bei der Bemessung des Wertes .dieses
Widerstandes größere Freiheit als bei Verwendung einer Drehspule, deren Widerstand
durch bauliche Bedingungen mindestens stark mitbestimmt wird. Man kann ferner den
Temperaturfehler noch
zusätzlich beeinflussen. indem man dem genannten
Widerstand in an sich bekannter Weise einen Temperaturkoeffizienten von gewünschter
Größe gibt. Ferner ist der Widerstand hinsichtlich des Material- und Arbeitsaufwandes
einfacher und billiger als das Drehspulmeßwerk, dessen Anzeige ja doch gleichgültig
ist. Ferner ist er sowohl mechanisch als auch elektrisch viel weniger empfindlich
als jener. I)ie neue Umschalteeinrichtung enthält keine beweglichen Teile mehr.
-
Die Abbildung zeigt im Prinzip die Ausführung der Erfindung. Es bedeutet.4
das umschaltbare Vielfachmeßgerät, dessen Klemmen J und U für Strom- und Spannungsmessung
dienen und das nicht weiter gezeichnete übliche Einrichtungen zum Umschalten der
Strom- und Spannungsmeßbereiche sowie allenfalls Gleichrichter usw. enthält, ferner
B den Linearverstärker, C die nachgeschaltete Meßeinrichtung mit großen Leistungsverbrauch,
beispielsweise einen Tintenschreiber. Die Klemmen 9 und 10 von B sind mit den Klemmen
11 und 12 von C verbunden. In dem Verstärker B bedeuten 5 und 6 die jei Parallel
schaltung, 7 und 8 die bei Serienschaltung anzuwendenden Eingangsklemmen.
-
Im Innern des Vielfachgerätes A seien a und b die Zuleitungen zu der
sonst üblichen Drehspule. Diese Drehspule ist durch einen festen Widerstand c und
die Unterbrechung d ersetzt, die Enden von c sind zu den Klemmen 1 und 2, die Enden
von d zu den Klemmen 3 und 4 geführt. In der Abbildung ist der Fall der Parallelschaltung
dargestellt, bei dem die Klemmen 3 und 4 kurzgeschlossen sind, währen(l 1 und 2
mit 5 und 6 verbunden sind. Bei der Serienschaltung hleil)en I, 2. 5, 6 unllenutzt,
der Kurzschluß zwischen 3 und 4 wird aufgehol>en, und 3 uiid 4 werden mit 7 und
S verbunden. Wird entweder nur die Parallel schaltung oder nur die Serienschaltung
vorgesehen. so vereinfacht sich die angegebene Einrichtung sinngemäß.