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Vorrichtung zum Messen von Gleichspannungen geringer Größe Zum Messen
von Gleichspannungen geringer Größe und inshesondere zur Messung der Klemmenspannung
einer Gleichstromquelle mit sehr hohem innerem Widerstand sind Vorrichtungen bekannt,
hei denen die zu messende Gleichspannung mittels eines durch die zu messende Gleichspannung
aufgeladenen Kondensators in eine Wechselspannung umgewandelt wird. und Mittel vorgesehen
sind, mit denen die Kondeusatorkapazität periodisch geändert wird. Dem Kondensator
kann dann eine-Wechselspannulig mit einer der Größe der ihm zugeführten Gleichspannung
proportionalen Amplitude entnommen werden; nachdem diese Ä\"ecbselspannung verstärkt
und gegeivenenfalls gleichgerichtet worden ist.
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Iiann sie auf einfache Weise gemessen werden Solche Vorrichtungen
können ebenfalls bei der l'estimmung der Größe von Gleichspannungen mittels eines
Kompensationsverfahrens vorteilhaft verwendet werden, wobei die erreichte Genauigkeit
von der Genauigkeit abhängig ist, mit der der Größenunterschied der unbekannten
und einer bekannten Gleichspannung gemessen werden kann.
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Erfinder hat festgestellt, daß die Genauigkeit. mit der mit den oben
beschriebenen Vorrichtungen eine Gleichspannung gemessen werden kann, veflältnismäßig
gering ist. d. h. im allgemeinen nur etwa 0,020 V beträgt.
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Die Erfindung bezweckt eine Verbesserung der Vorrichtungen der oben
beschriebenen Art zu schaffen, wodurch eine merklich größere Meßgenauigkeit erreicht
werden kann.
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Gemäß der Erfindung sind die Elektroden des durch die zu messende
Gleichspannung aufgeladenen Kondensators flach und parallel sowie derart
angeordnet,
daß sie durch die erwählten Mittel zur periodischen Änderung der Kondensatorkapazität
gegeneinander ausschließlich in einer Richtung senkrecht zur Elektrodenebene bewegbar
sind.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die besagte geringe
Meßgenauigkeit von dem Kontaktpotentialunterschied der beiden Kondensatorelektroden
herbeigeführt wird, weswegen der Kondensator immer eine bestimmte Ladung aufweisen
wird, sogar wenn ihm keine Ladung zugeführt worden ist. Weil das Kontaktpotential
einer Metalloberfläche von Punkt zu Punkt verschieden ist, wird der Kontaktpotentialunterschied
zwischen den Elektroden, der annäherungsweise unabhängig vom Elektrodenabstand ist,
nur dann konstant sein, wenn bei Änderung der Kondensatorkapazität durch gegenseitige
Bewegung der Elektroden die wirksame Elektrodenoberfläche immer gleichbleibt und
außerdem der von einem beliebigen Teil der wirksamen Elektrodenoberfläche gelieferte
Beitrag zur Ges amtkondensatorkapazität zu der letztgenannten immer im gleichen
Verhältnis steht, was erfindungsgemäß durch Anwendung der vorerwähnten Maßnahmen
erzielt wird.
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Um zu erreichen, daß sich der Kontaktpotentialunterschied auch auf
die Dauer nicht ändert, hat es sich als günstig erwiesen, den Kondensator in einer
luftdicht abgeschlossenen Hülle und einer chemisch unwirksamen Atmosphäre, vorzugsweise
im Vakuum anzuordnen, wodurch Kontaktpotentialänderungen wegen atmosphärischer und/oder
chemischer Einflüsse vermieden werden.
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Durch die genannten Maßnahmen wird bewirkt, daß der Kontaktpotentialunterschied
der Elektroden im Gegensatz zu jenem bei den bekannten Vorrichtungen unveränderlich
ist. Dessen Größe und Polarität können somit ermittelt werden und bei Berücksichtigung
derselben, insbesondere bei der Ausführung von Messungen wird eine beträchtlich
größere Meßgenauigkeit als mit den bekannten Vorrichtungen erreicht.
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Um die an die mechanische Konstruktionsgenauigkeit des Kondensators
zu stellenden Anforderungen im Zusammenhang mit der gewünschten Meßgenauigkeit möglichst
herabzusetzen, empfiehlt es sich, die Elektroden des Kondensators aus einem Metall
mit solchen Eigenschaften herzustellen, daß der Kontaktpotentialunterschied von
zwei daraus hergestellten Elektroden von Natur sehr gering ist.
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Im Zusammenhang hiermit hat es sich als günstig erwiesen, die Elektroden
aus elektrolytischem Rotkupfer herzustellen.
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Weil durch die vorgenannten Maßnahmen der Kontaktpotentialunterschied
der Kondensatorelektroden im Gegensatz zu jenem bei bekannten Vorrichtungen, bei
denen z. B. durch Drehung einer der Elektroden - veränderliche Kondensatoren verwendet
werden, konstant ist, kann nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung der Kontaktpotentiaiunterschied
der Elektroden dadurch ausgeglichen werden, daß dem Kondensator eine konstante Gleichspannung
zugeführt wird, die dem Kontakt potentialunterschied der Kondensatorelektroden gleich
aber entgegengesetzt ist. Dies kann insbesondere vorteilhaft beim Ausführen von
Messungen nach dem Kompensationsverfahren Anwendung finden, bei dem die unbekannte
und die zum Vergleich dienende Gleichspannung dann genau gleich sind, falls am Kondensator
mit veränderlicher Kapazität, dem die Differenz der beiden Gleichspannungen zugeführt
wird, gar keine Wechselspannung herrscht, was mittels empfindlicher Verstärkervorrichtungen,
die ein Volt- oder Amperemeter der üblichen Art oder ein sonstiges Anzeigegerät,
z. B. einen Kathodenstrahlindikator, steuern, leicht festgestellt werden kann, so
daß eine sehr große Meßgenauigkeit erreichbar ist.
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PATENTANSPRCHE: 1. Vorrichtung zum Messen von Gleichspannungen geringer
Größe, insbesondere zum Messen einer mittels eines Kompensationsverfahrens erhaltenen
Differenzspannung einer Gleichspannung bekannter und einer unbekannten Größe, bei
der die zu messende Gleichspannung mittels eines durch die zu messende Gleichspannung
aufgeladenen Kondensators mit periodisch veränderlicher Kapazität in eine Wechselspannung
umgewandelt wird, und die erhaltene Wechselspannung nach Verstärkung ein Anzeigeinstrw
ment steuert, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatorelektroden flach und parallel
sind - und derart aufgestellt sind, daß sie durch die erwähnten Mittel zur periodischen
Änderung der Kondensatorkapazität gegeneinander ausschließlich in einer Richtung
senkrecht zur Elektrodenebene bewegbar sind.