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Brückenschaltung mit Quotientenmeßwerk zur Messung oder Anzeige kleiner
Widerstandsdifferenzen
Die Erfindung betrifft eine Brückenschaltung zur Messung kleiner
Widerstands differenzen. Solche geringen Widerstands differenzen kommen beispielsweise
bei der Temperaturdifferenzmessung oder psychrometrischen Differenzmessung vor.
Es ist bekannt, daß man dafür zwei Meßbrücken verwendet sowie ein Quotientenmeßwerk,
dem man durch eine dritte Spule einen vom Meßwert unabhängigen Strom zuleitet, um
den Anzeigebereich des Meßgerätes auf den hauptsächlich interessierenden Bereich
zu beschränken. Dies bietet dann den Vorteil, daß die Skalenteilung nicht von Null
aus, sondern von einem voreingestellten Betrag anfangen kann und deshalb für den
allein interessierenden Meßbereich eine wesentlich genauereAblesung gestattet.
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Ein Quotientenmeßwerk wird verwendet, um von Schwankungen der Brückenspannung
unabhängig zu sein. Wenn dabei Brückenwiderstände oder die zu messende Widerstandsdifferenz
temperaturabhängig sind, so wird die Anzeige des Verhältnismessers nicht nur von
der Widerstandsdifferenz abhängig, sondern auch von der veränderlichen Gesamtgröße
der Widerstände, welche den Diagonalstrom in der Brücke beeinflußt. Um das auszugleichen,
hat man durch die Doppelbrücke bereits den Strom in der Richtspule im gleichen Sinne
von der Temperatur abhängig gemacht. Die Unterdrückung des Nullpunktes wurde aber
auch bei der Doppelbrücke erst durch eine dritte Wicklung auf dem beweglichen System
erreicht, durch die die
verfügbare Leistung des Meßwerkes nur gering
sein konnte, weil die dritte Wicklung den für die Meßsystemwicklungen verfügbaren
Wickelraum erheblich vermindert. Dieser Nachteil- wird durch die Erfindung überwunden.
Bei der Brückenschaltung zur Messung oder Anzeige kleiner Widerstandsdifferenzen
unter Verwendung zweier Meßbrücken und eines Quotientenmeßwerkes mit unterdrücktem
Nullpunkt weist das Quotientenmeßwerk erfindungsgemäß nur eine Richt- und eine Drehmomentspule
auf, und der Diagonalstrom der einen Brücke erzeugt in den miteinander in Reihe
geschalteten Richt- und Drehmomentspulen einander entgegengesetzte und derart bemessene
Drehmomente, daß der Meßbereich nach unten und oben begrenzt wird.
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Der Diagonalstrom der anderen Brücke fließt aber nur über die Drehmomentspule,
und beide Brücken sind aus getrennten, in ihrer Spannungshöhe stets verhältnisgleichen
Spannungsquellen gespeist. Daher braucht das Quotientenmeßwerk mit unterdrücktem
Nullpunkt nur zwei Spulen zu erhalten, so daß also das Spulensystem eine größere
Energie aufnehmen kann, als wenn der verfügbare Wickelraum für drei Spulen reichen
soll.
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Bei der Meßanordnung gemäß der Erfindung fließt somit durch die beiden
Spulen des Quotientenmeßwerks ein Unterlagerungsstrom, dem sich bei der Messung
in der Drehmomentspule der Meßstrom überlagert. Der Unterlagerungsstrom, der beide
Spulen durchfließt, hat in ihnen einen solchen Umlaufsinn. daß die Drehmomente,
die in der Richtspule und in der Drehmomentspule erzeugt werden, einander entgegenwirken.
Während das durch Nebenwiderstände zu den Spulen veränderbare Verhältnis der Spulenströme
der Einstellung des Anfangspunktes (der »Skalenlage«) dient, bestimmt die durch
Spannungsänderung der einen Brücke einstellbare Größe des Unterlagerungsstromes
relativ zum Meßstrom der anderen Brücke den Umfang des bestrichenen Quotientenbereiches
(den »Skalenbereich«).
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Die zur Speisung der Doppelbrücke dienenden beiden Spannungsquellen,
die in ihrer Spannungshöhe einander stets verhältnisgleich sind, werden zweckmäßigerweise
von einem Transformator mit zwei Sekundärkreisen und je einer Gleichrichterschaltung
in jedem Sekundärkreis gebildet. Der gleiche Aufbau der Doppelbrücke kann für verscbiedene
Messungen verwendet werden, so daß es sich empfiehlt, diese Brücken mit einem Vielfachumschalter
zu versehen, der zur wahlweisen Umschaltung des Meßstromes und des Unterlagerungsstromes
dient.
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Zur näheren Erläuterung der Erfindung dient die Zeichnung, die die
Meßanordnung nach der Erfindung mit der Doppelbrücke in einfachster Ausführung zeigt.
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In der Zeichnung ist eine Brückenschaltung aus den Widerständen a,
a' und A, A' gebildet. In dieser Brücke soll die Widerstandsdifferenz zwischen den
Widerständen a und a' gemessen werden, die beispielsweise durch eine Temperatur
beeinflußt wird, oder von den Widerständen ist beispielsweise der eine das trockene
Thermometer und der andere das feuchte Thermometer einer Anlage zur Feuchtmessung.
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In der Diagonale dieser Brücke liegt die Meß-oder Drehmomentspule
M eines Kreuzspulgerätes beispielsweise durch einen Nebenschlußwiderstand rN überbrückt,
um die Skalenlage (Anfangspunkt oder auch Endpunkt, Mittelpunkt) einstellen zu können.
Ferner kann ein verstellbarer Widerstand mit einem oder beiden der veränderlichen
Widerständen in Reihe liegen und ebenfalls zurAbstimmung der Brücke bei einem bestimmten
Temperaturwert dienen.
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Die Spannungsquelle für diese Brücke ist die Sekundärwicklung2 mit
einer Gleichrichteranordnung 3 eines Transformators 1.
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Die zweite Brückenschaltung ist stärker ausgezogen und umfaßt die
Widerstände b, b' sowie die Vergleichswiderstände B, B'. In der Diagonale dieser
Brücke liegen beide Systemspulen des Quotientenmessers, nämlich die Richtspule R
und die Drehmomentspule M, in Reihe. Auch hier kann wieder -der SpuleR ein Nebenschluß
RN zugefügt sein, um die Skalenlage abstimmen zu können. Mit dieser zweiten Brücke
ist bezweckt, den Unterlagerungsstrom in den Spulen R und M so zu ändern, wie dies
auch bei dem Stromfluß in der Spule M der anderen Brücke eintritt, wenn das Temperaturniveau
sich ändert, bei dem die Widerstandsdifferenz zu messen ist. Zu diesem Zweck ist
entweder der Widerstand b oder der Widerstand b' ein temperaturabhängiger Widerstand,
je nachdem eine Herabsetzung des Diagonalstromes mit der Temperatur oder, z.B. bei
derFeuchtmessung am feuchten Thermometer, eine Heraufsetzung des Diagonalstromes
mit der Temperatur vorliegt. Die Spannungsquelle für diese zweite Brücke ist eine
zweite Sekundärwicklung 4 des Transformators I, ebenfalls mit einer Gleichrichteranordnung
5. Durch diese Erzeugung der beiden Gleichspannungen für die beiden Brücken sind
beide Gleichspannungen stets verhältnisgleich.
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Die stark ausgezogene Brücke kann nun so abgestimmt werden, daß ein
gewünschter Diagonalstrom besteht. Dieser Diagonal strom fließt hintereinander durch
die Spule R und durch die Spule M des Meßsystems und erzeugt Drehmomente in beiden
Spulen, die einander entgegengerichtet sind.
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Dadurch kommt das Meßgerät, selbst wenn die dünn ausgezogene Meßbrücke
keinen Strombeitrag liefert, wenn also der eigentliche Meßstrom Null ist, auf einen
Ausschlagwinkel, der nicht dem Quotienten Null, sondern einem gewünschten höheren
Verhältnis entspricht. Wenn dabei der Meßgerätezeiger über dem Anfangspunkt der
Skala steht, während der Meßstrom Null ist, dann zeigt das Meßgerät ein Stromverhältnis
nur in dem Bereich oberhalb dieser Voreinstellung an. Durch die Nebenwiderstände
RN und rN kann dieser Anfangspunkt beliebig verschoben werden. Durch die eingezeichneten
Vorwiderstände 6, 6' oder 7 kann die Spannung der einen Brücke gegen die der anderen
Brücke verändert werden. Dadurch wird die Größe
desDiagonalstromes
der stark ausgezogenen Brücke zu dem der schwach ausgezogenen Brücke zwecks Einstellung
des gewünschten Meßbereiches verändert.