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Doppelbrückenschaltung für Quotientenmesser
Die Erfindung geht von
den bekannten Brückenschaltungen für Quotientenmestsungen aus, die beispieisweise
zur Messung einer Temperatur mit einem Widerstandsthermometer, wie Fig. I zeigt,
oder zur Messung einer Temperaturdifferenz gemäß Fig. 2 mit zwei Widerstandsthermometern
aus gerüstet sind.
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Für den Fall, daß bei einer Temperaturmessung nach Fig. 1 zur Verbindung
des Widerstandsthermometers 1 mit der Brückenschaltung lange Zuleitungen erforderlich
sind, entsteht ein Meßfehler bei Widerstandsänderungen der Zuleitungen mit der Temperatur,
die die Brücke verstimmen.
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Man legt daher im allgemeinen eine zusätzliche Zuleitung zum Thermometer
in den dem Thermometer benachbarten Brückenfzweig. Dann kann eine Widerstandsänderung
der Zuleitungen die Brücke nicht mehr verstimmen. Diese Methode hat jedoch den Nachteil,
daß die Anzeige mit wachsendem Leitungswiderstand unempfindlicher wird. Man kann
diesen Fehler durch eine weitere zusätzliche Leitung oder auch Leitungsschleife
vermeiden, die vor den Richtrahmen geschaltet ist und deren Widerstands änderung
den Richtrabmenstrom entsprechend der Änderung der Empfindlic1iìkeit der Brückenschaltung
ändert. Man ist dann aber gezwungen, an den Ort der Temperaturmessung statt zwei
vier oder gar fünf Leitungen zu führen.
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Bei der Messung der Temperaturdifferenz in einer Schaltung, wie sie
etwa Fig. 2 zeigt, ist eben-
falls eine Abhängigkeit der Empfindlichkeit
festzustellen, und zwar sinkt diese mit steigendem Temperaturniveau. Mit anderen
Worten, die Empfindlichkeit wird geringer, wenn im Temperaturdifferenzbereich I20
bis I30°i gemessen wird als etwa i.m Bereich 20 bis 300. Dieser Fehler ist bisher
nur durch die Einschaltung eines weiteren Widerstandsthermometers zu vermeiden gewesen,
das vor die Richtspule gelegt ist und ,die Empfindlichlkeitsänderung der Quotientenmeßschaltung
durch die Änderung seines eigenen Widerstandes mit dem Temperaturniveau ausgleicht.
Ein weiterer Mißstand der genannten Schaltung ist die Abhängigkeit der Skalenteilung
von dem Widerstandsunterschied, den die beiden Thermometer 2 und 3 gegeneinander
aufweisen, und zwar erscheint. die Skala gegen das Ende hin zusammengedrängt.
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Gemäß der Erfindung lassen sich lalle diese Nachteile in einfachster
Weise beseitigen, und zwar in einer Schaltungsanordnung mit zwei an eine gemeinsame
Stromquelle angeschlossenen Brückenschaltungen, bei ,denen die Meßwerkspuien eines
Quotientenmessers in den Diagonalen dieser beiden Brücken liegen. Dies läßt sich
erfindungsgemäß dadurch erreichen, daß die erste Brückenschaltung in den einen der
vier Brückeuzweige der zweiten Brückenschaltung gelegt wird. Damit beeinflußt die
Änderung des Gesamtwiderstandes der ersten Brückenschaltung den Gleichgewicihtszustand
der zweiten Brückenschaltung gesetzmäßig.
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Die Erfindung ist an einem Ausführungsbeispiel, das in Fig. 3 wiedergegeben
ist, näher erläutert, und zwar ist zunächst der Fall betrachtet, daß es sich um
die Messung einer Temperaturdifferenz handelt. Die erste Brücke enthält in benachbarten
Zweigen die beiden Widerstandsthermometer 4 und 5 und in den verbleibenden Zweigen
je einen Festwiderstand 6 bzw. 7. In die eine Diagonale ist in der dargestellten
Weise die Hauptspule 9 des Kreuzspulinstrumentes 8 geschaltet. Diese erste Brücke
bildet einen Zweig einer zweiten Brücke, die weiterhin aus ,den Festwiderständen
II, I2 und I3 aufgebaut ist und die von der Spannungs quelle I4 versorgt wird. In
die Mleßldiagonale dieser zweiten Brücke ist in der dargestellten Weise die Richtspule
10 des Kreuzspulinstrsumentes 8 geschaltet, und zwar zwecikmäßig unter Verwendung
der Vor- bzw. Paralleiwiderstände Ig 5 und I6, die in bekannter Weise zum Abgleich
der Brücke und zur Beseitigung des- Temperaturfehlers der zweiten Brücke dienen.
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Eine so aufgebaute Doppelbrückenschaltung läßt sich so dimensionieren,
daß sie von Iden in der Einleitung angeführten Mängeln der üblichen Brückenschaltungen
für Temperaturdifferenzmessungen oder mit, sehr langen Meßstellenzuleitungen völlig
frei ist. Die Empfindlichkeit bei der Temperaturdifferenzinessung ist unabhängig
von dem Temperaturniveau, ohne daß es erforderlich wäre, ein drittes Thermometer
vorzusehen, und es ist gleichzeitig die Nichtlinearität der Skala beseitigt. Die
Schaltung ist allgemein dazu -zu verwenden, eine Empfindlichkeitsänderung der HauptspulenbrüclçeJ
die mit einer Änderung ihres Widerstandes verbunden ist, auszugleichen oder der
Quotientenmessung eine. gewünschte Abhängigkeit von der Änderung des Wi-derstandes
der Hauptspulenbrücke zu verIeihen.
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Die in Fig. 3 wiedergegebene Schaltung eignet sich auch in besonders
vorteilhafter Weise zur Messung sder relativen Feuchte. Es muß dabei bekanntlich
eine Funktion der Art
nachgebilZdet werden, bei der T und T' die Temperatur - der trockenen und feuchten
Luft, A, B und C Konstante und F die relative Feuchte bedeuten. Eine bekannte Schaltung
sieht dafür ein trockenes und ein feuchtes Thermometer in einer Brücke für ,die
Hauptspule und ein weitere,s trockenes Thermometer in einer gesonderten Brücke vor,
die die Richtspule enthält. Bei Verwendung der Schaltung nach Fig. 3 kommt man mit
zwei Thermometern aus, d. h. es ist lediglich das eine der Thermometer 4 oder 5
feucht, das andere trocken zu halten.
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Handelt es sich darum, mittels eines einzelnen Widerstandsthermometers
nur die Temperatur zu messen, so kann gleichfalls mit Vorteil von der Schaltung
nach Fig. 3 Gebrauch gemacht werden, um die bei manchen Brüdkendimensionierungen
beträchtliche Nichtlinearität der Skala infolge der mit zunehmender Meßgröße abnehmenden
Empfindlichkeit der Brücke auszugleichen. Es wird dann das eine der Witderstandsthermometer
4 als temperaturunabhängiger Widerstand ausgebildet und wie in der Grundschaltung
Bild I nur die Leitungsschleife mit dem Thermometer 5 an die Meßstelle geführt.
Die Zunahme des Widerstandes der Hauptspulenbrücke mit zunehmender Meßgröße verändert
dann - wieder die Verstimmung der Richtspulenbrücke und gleicht so durch Verringerung
des Richtspulenstromes die Empfindiichkeitsabnahme,der Hauptspulenbrücke aus.
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Die Erfindung ist nicht auf Schaltungen beschränkt, bei denen Kreuzspulinstrumente
verwendet werden, sondern erstreckt sich auf alle Arten von elektrischen Quotientenmeßgeräten.
Sie ist gleichfalls nicht nur bei der Messung von Temperarur, --Temperaturdifferenz
oder -relativen Feuchten anwendbar, sondern kann stets dann benutzt werden, wenn
der Quotient zweier durch elektrische Größen darstellbarer Werte mittels eines elektrischen
Quobientenmeßgerätes angezeigt werden s.olI, von denen der eine Faktor irgendeinen
für die Anzeige nicht erwünschten Einfluß, beispielsweise durch Verschiedenheiten
in dem Temperaturniveau, aufweist.