DEF0010420MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 19. November 1952 Bekanntgemacht am 9. Mai 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

Für Meßzwecke der Nieder- und Hochfrequenztechnik werden häufig Widerstände benötigt, die außer einer hohen zeitlichen Konstanz und einer geringen Temperaturempfindlichkeit auch einen möglichst kleinen Phasenwinkel im angegebenen Frequenzbereich aufzuweisen haben. Während die beiden ersten Forderungen durch sorgfältige Alterung, zweckmäßiges Träger- und Widerstandsmaterial weitgehend erfüllt werden können, erreicht man geringe Phasenfehler bekanntlich durch besondere Wicklungsarten, z. B. der Chaperonwicklung oder der Wicklung nach Wagner-Wertheimer. . ■ ,. .

Als Maß für die Brauchbarkeit eines gewollt Ohmschen Widerstandes für Wechselstrommessungen ist die Zeitkonstante

-R-C

bekannt. Der komplexe Wert eines solchen Widerstandes ist dann unter Vernachlässigung der Glieder höherer Ordnung 9Ϊ ph R¹ (τ + /cot). Die gewünschte

Beziehung — = R · C läßt sich aber nicht für alle

gebräuchlichen Widerstandswerte hinreichend gut erfüllen. Für Widerstände über 1000 Ω überwiegt im allgemeinen die rechte Seite, so daß τ negativ wird, während für Widerstände unter 100 Ω mit sinkendem Ohmwert die Zeitkonstante ständig ins Positive wächst.

Besonders schwierig werden die Verhältnisse, sobald man in das Gebiet unter τ Ω vorstößt. Außer einer geringen Zeitkonstante ist dort auch stets mit sinkendem Widerstandswert eine wachsende Strombelastbarkeit erforderlich, denn der Spannungsabfall an dem Widerstand ist diejenige Größe, die bei der Messung z. B. mittels einer Wechselstrom-Thomsonbrücke meist ausgenutzt wird. . ■· , ■.·..■■■

Starke Ströme verlangen jedoch große Querschnitte des Widerstandsmaterials. Andererseits wird von

609 514/223

F 10420 VIIIcJ'2Ie

einem solchen Widerstand erwartet, daß sich sein Wirkwiderstand bis zu einer vorgegebenen Frequenz

; nur um einen bestimmten kleinen Wert, der möglichst vernachlässigbar sein soll, von seinem Gleichstrom 5' unterscheidet. Die Draht- oder Bandstärke des Widerstandsmaterials muß also weit unterhalb der äquivalenten Leitschichtdicke liegen. Es ist bereits eine Widerstandsanordnung für sehr hohe Frequenzen bekannt, die aus einem Zweileitersystem mit dazwischenliegender Isolierschicht besteht, das an einem Ende kurzgeschlossen ist. Insbesondere bei sehr niederohmigen Widerständen bereitet die Potentialabnahme Schwierigkeiten, da das magnetische Feld des stromdurchnossenen Widerstandes, dabei einen störenden Einfluß hat. \ _; \ ■;··,.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Meßwiderstand der Größenordnung Milliohm mit einer für diesen Bereich außergewöhnlich kleinen Zeitkonstanten r, bei dem die gewünschte Frequenzunab-' 20 hängigkeit des Wirkwiderstandes und die Belastbarkeit innerhalb gewisser Grenzen gleichzeitig berücksichtigt werden können. Außerdem bleiben einige vom Gleichstrommeßwiderstand her gewohnte Eigenschaften hinsichtlich zeitlicher Konstanz und Temperaturun-

_c 25 empfindlichkeit nahezu erhalten, und der Einfluß des mit dem Widerstand verbundenen magnetischen Feldes auf die Potentialanschlüsse wird vermieden.

Der Meßwiderstand besteht^; in an sich bekannter Weise aus zwei konzentrischen, durch eine dünne Isolierschicht voneinander getrennten Zylindern aus

„,,. ,Widerstandsmaterial^-die an. einem Ende galvanisch miteinander verbunden sind. Erfindungsgemäß sind die bei Meßwiderständen üblichen Potentialanschlüsse entweder in Koaxialform senkrecht zu den Wider-Standszylindern seitwärts nach außen oder innerhalb des inneren Widerstandszylinders zu diesem gleichachsig herausgeführt.

Die Erfindung wird nachstehend am Beispiel eines i-mß-Widerstandes erläutert. Gemäß den Fig. 1 und 2, von denen Fig. 1 den Längsschnitt und Fig. 2 einen Querschnitt des Widerstandes darstellt, besteht dieser aus zwei' ineinandergeschobenen Manganinrohren 1 und 2, die durch eine mehrere μ dicke Isolierschicht 3 eines hitzebeständigen Materials, wie Glimmer, von-

V5 einander getrennt sind. An einem, in der Figur dem oberen Ende sind die beiden Rohre rundherum miteinander verlötet. Die Stromzuführung kann entweder über eine geeignete, in der Figur nicht gezeichnete konzentrische Buchse unmittelbar auf das offene, ' 50 untere Ende des Widerstandes erfolgen. Innen- und Außenleiter des Widerstandes können aber auch zu diesem Zweck am offenen Ende mit gut leitenden

Meßwiderstand

,. ■. · " · Abweichung des Wirkwiderstandes . vom Gleichstromwiderstand

Kontaktringen 4 und 5 versehen sein. Diese Anordnung hat als Anlaufstrecke des Stromes die Aufgabe, den Einfluß von Kontaktunregelmäßigkeiten zu mildern, indem sie dafür sorgt, daß an der Stelle ,der Potentialanschlüsse 6 und 7 die Strorhfäden im Widerstandsmaterial trotz der ungleichmäßigen-Stromzuführung schon möglichst parallel zueinander verlaufen. Die Potentialabnahme erfolgt an den Kontakten 6 und 7, von denen Kontakt 6 den Anschluß an den äußeren Zylinder 1 und Kontakt 7 den Anschluß an den inneren Zylinder 2 vermittelt. Die Potentialabnahme kann jedoch auch durch zwei Zuführungen erfolgen, die gleichachsig zu den Zylindern in diese eingeführt sind und von denen die eine sodann an den inneren Zylinder 2 und die. andere durch eine Öffnung desselben hindurch an'den äußeren Zylinder 1 geführt ist.

Wie man erkennt, ist die Anordnung so getroffen, daß das für die Induktivität des Widerstandes und somit der Zeitkonstante maßgebliche magnetische Feld räumlich so beschränkt ist, wie irgend möglich. Es setzt sich zusammen aus dem für die äußere Induktivität maßgebenden Magnetfeld im Glimmerdielektrikum und den für die innere Induktivität maßgebenden Feldern innerhalb der Manganinrohre. Der übrige Raum ist jedoch praktisch feldfrei, was auch hinsichtlich der Beeinflussung anderer, zur Meßeinrichtung gehörender Leitungen wichtig ist. Durch den zylinderförmigen Aufbau oder eine ähnliche Bauform gelingt _es, relativ große Querschnitte bei kleinen Wandstärken und somit geringer Frequenzabhängigkeit des Wirkwiderstandes, herzustellen. .Dabei ist.es möglich, den Widerstand hinsichtlich seiner Wirkwiderstandsabweichung vom Gleichstromwert und. seiner Belastbarkeit innerhalb gewisser Grenzen getrennt zu beeinflussen. So kann die Dicke des verwendeten Widerstandsmaterials allein mit Rücksicht auf die höchst zulässige Wirkwiderstandsabweichung vom Gleichstromwiderstand bemessen werden. Die nötige Strombelastbarkeit hingegen läßt sich sodann durch geeignete Dimensionierung des Zylinderdurchmessers erreichen, wonach durch entsprechende Wahl der Länge der Zylinder der verlangte Widerstandswert erzielt werden kann.

Selbstverständlich ist es möglich, aus Gründen der Kühlung, des Platzbedarfes oder der Dimensionierung andere Querschnittsformen zu wählen, etwa die nach Fig. 3, wobei die Stromzuführungsbuchse bei entsprechender Formgebung der Kontaktringe trotzdem kreisrund sein kann.

Bei einem Widerstand gemäß der Erfindung wurden beispielsweise folgende elektrische Eigenschaften, besonders soweit sie das Wechselstromverhalten des Widerstandes betreffen, erreicht:

Induktivität..
Zeitkonstante

ι Milliohm ,

< ι °/o bei 60 000 Hz

< 2°/₀₀ - 25000 Hz

< 0,2 · ΙΟ" 9 Henry

< + 20 · iö~⁸ Sek.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   Ϊ. Elektrischer Meß widerstand aus zwei konzentrischen, nur durch eine dünne Isolierschicht voneinander getrennten Zylindern aus Wider-, Standsmaterial, die an einem. Ende galvanisch miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet,

   514/223

   F 10420 VIIIc/21 e

   .,daß die bei Meßwiderständen üblichen Potentialanschlüsse (6 und 7) entweder in Koaxialform senkrecht zu den Widerstandszylindern seitwärts nach außen oder innerhalb des inneren Widerstandszylinders zu diesem gleichachsig heraus- · geführt sind.
2. 2. Elektrischer Meßwiderstand nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den beiden Zylindern befindliche Isolierschicht aus einem hitzebeständigen Material, vorzugsweise aus Glimmer, besteht.
3. 3. Elektrischer Meß widerstand nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß dieser am nicht verlöteten Ende zwei gutleitende Kontaktringe für die Stromzuführung mittels einer konzentrischen Buchse besitzt und/oder vor den Potentialklemmen eine zur Erzielung achsparalleler Stromfäden hinreichend lange Anlaufstrecke für den elektrischen Strom vorgesehen ist.

   Angezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschrift Nr. 618 678.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen