DE913326C - Verfahren und Anordnung zur Messung und vorzugsweise Sortierung von temperaturabhaengigen Widerstaenden, insbesondere Kupferoxydulgleichrichtern, in Messraeumen mit schwankender Temperatur - Google Patents

Description

• Verfahren und Anordnung zur Messung und vorzugsweise Sortierung von temperaturabhängigen Widerständen insbesondere (Kupferoxydulgleichrichtern, in Meßräumen mit schwankender Temperatur Für die Messung von Widerständen mit hohen Temperaturbeiwerten, z. B. solchen aus Halbleitermaterial, wie Kupferoxydulgleichrichter od. dgl., stehen häufig keine temperaturgeregelten Räume zur Verfügung. Derartige Räume bedingen außerdem erhebliche Kosten und können auch sehr leicht gestört werden. Bei der Messung, insbesondere bei der Sortierung von Widerständen tritt dann die Schwierigkeit auf, daß das Ordnungssystem infolge der mit der Temperatur gleitenden Skala der Anzeigewerte unübersichtlich wird und trotz eines verhältnismäßig hohen Arbeitsaufwandes Fehlmessungen und bei der Sortierung falsche Einstufungen der Widerstände immer wieder vorkommen. Hier schafft die Erfindung Abhilfe.
• Gemäß der Erfindung wird bei Anwendung einer Stromspannungsmessung eine für alle Prüflinge gleiche Einflußgröße, insbesondere die Meßspannung, so geändert, daß die für die einzelnen Prüflinge verschiedenen Anzeigewerte temperaturunabhängig wer- den. In der einfachsten Weise kann das so erfolgen, daß man die Größe der notwendigen Meßspannungs änderung mit Hilfe eines Eichwiderstandes ermittelt, der von Zeit zu Zeit an Stelle des Prüflings eingeschaltet wird. Der Temperaturbeiwert des Eichwiderstandes bei konstantem Strom muß hierbei ebenso groß sein wie derjenige des Prüflings. Die Meßspannung wird dann so eingestellt, daß der Strom durch den Eichwiderstand stets so groß ist wie bei Nennspannung und Normaltemperatur. Die Überwachung und Einstellung der jeweils der Raumtemperatur entsprechenden Meßspannung kann aber auch so erfolgen, daß der Eichgleichrichter dauernd parallel zum Prüfling an die Spannungsquelle angeschlossen wird. Der Strom durch den Parallelzweig wird dann mit Hilfe eines zweiten Amperemeters laufend überwacht und durch Nachstellen der Spannung bei Temperaturänderungen stets auf den der Nennspannung bei Normaltemperatur (25° C) entsprechenden Skalenwert eingestellt. Besonders vorteilhaft erfolgt jedoch gemäß der Erfindung die Spannungsregelung selbsttätig und stetig, so daß Einstellungsfehler der Meßperson vermieden werden.
• Die Erfindung sieht zu diesem Zweck die Verwendung eines von einem konstanten Strom durchflossenen Spannungsteilers vor, der einen Widerstand mit etwa dem gleichen Temperaturbeiwert wie der Prüfling enthält, an welchem Widerstand die bei Normaltemperatur ihren Nennwert aufweisende Meßspannung abgegriffen wird. Die grundsätzliche Schaltung ist in der Fig. I dargestellt.
• R1 sei ein von der Temperatur 6 abhängiger Teilwiderstand eines Spannungsteilers AC. Sein Temperaturbeiwert bei konstant gehaltenem Strom sei der gleiche wie derjenige des unbekannten Widerstandes R Es sei ferner R1 so viel kleiner als R,, daß ein An-und Abschalten von Rm die an AB abgegriffene Meßspannung nicht wesentlich ändert. Durch Änderung des Spannungsteilerverhältnisses, z. B. mit Hilfe des veränderbaren Widerstandes R2, stellt man den Strom J, bei der Normaltemperatur so ein, daß die gewünschte Nennspannung zwischen A und B liegt.
• Hält man nun den durch den Spannungsteiler fließenden Strom stets konstant, was man beispielsweise durch Beobachtung am Strommesser AI feststellen kann, und sorgt dafür, daß die Widerstände R und Rz die gleichen Temperaturänderungen erleiden, was durch entsprechende räumliche Anordnung dieser Widerstände leicht erreicht werden kann, so stellt sich die Spannung zwischen A und B so ein, daß auch der Strom (AmperemeterAr) bei ein und demselben Esemplar R unabhängig von der Temperatur gleichbleibt.
• Die Forderung der Konstanthaltung des durch den Spannungsteiler fließenden Stromes läßt sich in einfacher Weise durch ohnehin vorgesehene Schaltelemente zur Kompensation von Spannungsschwankungen der Stromquelle, z. B. Eisenwiderstände, magnetische Spannungsgleichhalter od. dgL, verwirklichen.
• Da der Temperaturbeiwert der Prüflinge eine gewisse Streuung hat, wählt man zweckmäßig als Spannungsteilerwiderstand einen solchen mit mittlerem Temperaturbeiwert. Dies kann man z. B. dadurch erreichen, daß man viele kleine Einheiten, durch deren verschiedene Temperaturbeiwerte möglichst der Gesamtstreubereich erfaßt wird, parallel schaltet, beispielsweise IOO Stück der Größenordnung Rx. Der dann noch verbleibende Fehler der Messung ist in Räumen mit ungeregelter Temperatur grundsätzlich unvermeidlich, da immer auch nur ein mittlerer Temperaturb eiwert berücksichtigt werden kann.
• Ein mittlerer Temperaturbeiwert des Spannungsteilers kann aber auch dadurch eingestellt werden, daß man die große Anzahl kleiner Einheiten durch eine einzige große Einheit mit parallel geschaltetem temperaturabhängigem Widerstand ersetzt. Diese große Einheit wird so ausgewählt, daß der Temperaturbeiwert ihres Widerstandes größer ist als der gewünschte Mittelwert. Die Größe des temperaturunabhängigen Nebenschlußwiderstandes R, ergibt dann aus der Beziehung am = Rtt£ a - am wo RtU den Widerstand der Spannungsteilereinheit bei Normaltemperatur,,, a seinen zu hohen Temperaturbeiwert und am den mittleren Temperaturbeiwert der Prüflinge bedeuten. Diese Anordnung erweist sich als besonders vorteilhaft, wenn es sich um eine aufeinanderfolgende Messung verschiedener Kennlinienwerte eines spannungsabhängigen Widerstandes handelt, dessen Temperaturbeiwert ebenfalls spannungsabhängig ist. Hier wäre z. B. eine einzige Einheit mit mittleren Temperaturbeiwerten bei allen Prüfspannungen nur sehr schwer auszusuchen oder herzustellen. Dagegen läßt sich eine Einheit mit größeren, sonst aber beliebigen Temperaturbeiwerten verhältnismäßig leicht beschaffen.
• Für jede Meßspannung ist dann ein bestimmter, nach obiger Gleichung festgelegter temperaturunabhängiger Widerstand parallel zu schalten. Da bei spannungsabhängigen Widerständen, wie aus der Grundschaltung unmittelbar ersichtlich ist, auch der Spannungsteilerstrom für die Widerstandsmessung bei verschiedenen Spannungen geändert werden muß, schaltet man zweckmäßig Parallel- und Strombegrenzungswiderstände R,j und Rt z. B. mit Hilfe etwa gekoppelter Schalter gleichzeitig um. Eine solche Schaltung ist in Fig. 2 angegeben. Als spannungsabhängiger Widerstand ist ein Trockengleichrichter angenommen. Die Bedeutung der Schaltelemente ist in der Figur erläutert.
• In der nachfolgenden Tabelle ist als Beispiel für die Wirksamkeit einer solchen Schaltung eine Messung der Vorströme von je zehn Kupferoxydulgleichrichtern bei Spannungen von + O, I und + o, 4 V bei I6 und 300 C und 25° C als Normaltemperatur angeführt.
• Die Spanne von I4° C entspricht etwa der Jahresschwankung der Temperatur in Arbeitsräumen. Die Ströme wurden einmal bei unveränderter Nennspannung (Zeile a) und einmal mit einer Anordnung, wie sie die Fig. 2 zeigt, gemessen. Stromeinheit bei 0,1 V Meßspannung ist uA, bei o, 4 V mA.

  + 0,1 V + 0,4 V

  Nr. 16°C 25°C 30°C 16°C 25°C 30°C

  40 93 12,0 16,8

  1ba 72 15,4

  78 73 15,6 14,7

  26 72 6,3 8,6

  2a@ 54 70

  b 58 54 55 7,8 7,9 7,5

  3a 24 50 64 5,7 7,6 8,3

  b52 50 7,5 7,4

  a 28 75 7,6 I0,2

  4b 60 59 58 9,8 9,7 9,3

  a 40 69 84 7,9

  @b 68 66 9,9 9,8

  6a 28 60 74 7,4 10,4

  @b 58 6o 58 9,2 9,4 9,1

  a 26 58 71 10,1 @@@ 13,5

  7b 56 54 12,5 12,4 11,8

  12 35 5,4 8,4

  8ba 30 7,3

  25 29 6,8 7,4

  a 23 68 6,8 I0,0

  9b 54 52 55 9,2 9,1

  a 30

  IOb 64 63 78 5 8

  6s 7,5

  µA mA

  Aus dieser Tabelle ist der Vorteil einer Anordnung gemäß der Erfindung klar zu ersehen. Die Werte bei Anwendung der Kompensation sind sogar bei 0,1 V im Mittel nur um etwa # 5 01c vom Normalwert verschieden, obwohl der Strom einen Temperaturbeiwert von etwa 10 % je Grad Celsius aufweist und trotz der großen Temperaturspanne von 14°C, während ohne Temperaturkompensation eine Abweichung bis I40 °/0 auftritt. Der Temperatureinfluß wird also tatsächlich so weit ausgeglichen, als es wegen der Temperaturbeiwertstreuung möglich ist.

Claims (9)

1. P A T E N T A N S P R Ü C H E : I. Verfahren zur Messung und vorzugsweise Sortierung von temperaturabhängigen Widerständen, insbesondere Kupferoxydulgleichrichtern, in Meßräumen mit schwankender Temperatur unter Anwendung einer Stromspannungsmessung, dadurch gekennzeichnet, daß eine für alle Prüflinge gleiche Einflußgröße, insbesondere die Meßspannung, so geändert wird, daß die für die einzelnen Prüflinge verschiedenen Anzeigewerte temperaturunabhängig werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der notwendigen Meßspannungsänderung mit Hilfe eines an Stelle des Prüflings von Zeit zu Zeit eingeschalteten Eichwiderstandes, der den gleichen Temperaturbeiwert wie der Prüfling aufweist, festgestellt und die Meßspannung so lange geändert wird, bis der Strom durch den Eichwiderstand den bei Nennspannung und Normaltemperatur ermittelten Wert erreicht.
3. 3. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der notwendigen Meßspannungsänderung mit Hilfe eines dem Prüfling dauernd parallel geschalteten Kontrollzweiges, der aus einer Reihenschaltung von Eichwiderstand und Strommesser besteht, festgestellt und die Meßspannung so lange geändert wird, bis der Strommesser im Kontrollzweig einen der Nennspannung bei Normaltemperatur entsprechenden Skalenwert anzeigt.
4. 4. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßspannung an einem von konstantem Strom durchflossenen Widerstand mit gleichem Temperaturbeiwert wie der Prüfling abgegriffen wird, wobei der konstante Strom so einzustellen ist, daß der Spannungsabfall an diesem Widerstand bei Normaltemperatur gleich dem Nennwert der Meßspannung ist.
5. 5. Anordnung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als temperaturabhängiger Widerstand eine Vielzahl von Widerständen gleicher Art und Größe wie die Prüflinge verwendet ist.
6. 6. Anordnung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als temperaturabhängiger Widerstand ein Widerstand mit einem größeren Temperaturbeiwert als die Prüflinge und ein hierzu parallel liegender temperaturunabhängiger Widerstand solcher Größe benutzt ist, daß der resultierende Temperaturbeiwert der Parallelschaltung ebenso groß wie der Mittelwert der Temperaturbeiwerte der Prüflinge ist.
7. 7. Anordnung nach den vorhergehenden Ansprüchen, gekennzeichnet durch Verwendung eines Spannungsteilerkreises, bestehend aus einer Reihenschaltung eines Widerstandes mit gleichem Temperaturbeiwert wie der Prüfling, einem temperaturunabhängigen Widerstand und einem Eisenwiderstand, welcher einen konstanten Strom im Spannungsteilerkreis von solcher Größe einregelt, daß der Spannungsabfall am temperaturabhängigen Teilwiderstand bei Normaltemperatur der Nennmeßspannung gleich ist.
8. 8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß umschaltbare Spannungsteilerwiderstände benutzt sind, um eine Messung bei verschiedenen Meßspannungen vornehmen zu können.
9. 9. Anordnung nach Anspruch 6 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß auch der dem temperaturabhängigen Spannungsteilerwiderstand parallel liegende temperaturunabhängige Widerstand umschaltbar angeordnet ist.