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Prozentmeßbrücke Wheatstone-Meßbrücken, bei denen ein Brückenzweig
so angezapft ist, daß sich die Brücke um fest vorgegebene prozentuale Beträge verstimmen
läßt, sind bekannt. Derartige Brücken sind überall dort einsetzbar, wo WiderstäNde
möglichst schnell nach vorgegebenen Genauigkeitsklassen sortiert werden sollen.
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Das Kriterium für die Einordnung in eine bestimmte Genauigkeitsklasse
ist hierbei die Größe des Galvanometerausschlages, der innerhalb zweier rechts und
links vom Skalenmittelpunkt markierter Toleranzgrenzmarken liegen muß. Die obengenannten
Anzapfungen des einenBrückensweiges werden vorzugsweise nur dazu benutzt, um die
Brücke vorher für den j eweiligen Toleranzmeßbereich einzurichten. Dabei wird der
Brückeneingangsstrom mit Hilfe eines vor die Batterie geschalteten 5 tellwiderstandes
so einreguliert, daß der maximal zulässigen prozentualen Verstimmung (z. B. + 100/o)
ein möglichst großer und ganzzahliger Galvanomletenausschlag (z. B. + 100 Skt) entspricht.
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Diese Ausschlagmethode wird mit Vorteil dann angewe-ndet, wenn eine
große Anzahl gleicher Widerstände zu sortieren ist, so daß sich das Einrichten der
Brücke lohnt.
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Ist die Stückzahl der zu untersuchenden Widerstände klein bzw., was
auf dasselbe hinausläuft, ist die prozentuale Abweichung von Fall zu Fall auf einen
anderen Grundwert zu beziehen, so ist dieses Verfahren ungeeignet, weil die Einrichtezeit
im Vethältnis zur Meßzeit zu groß ist.
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Für solche Fälle ist es zweckmäßig, einen Brückenzweig mit einem
stetig veränderbaren Widerstand (Schleifdraht, Widerstandsraupe) auszurüsten und
mit dessen Hilfe die Brücke auf Null abzugleichen.
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Dann ist die Größe des Brückeneingangsstromes von untergeordneter
Bedeutung. Die Abweichung kann auf zwei bis drei Dezimlalstellen genau an der Skala
dieser Widerstandsraupe abgelesen werden. Als Vergleichswi derstand wird zweckmäßigerweise
ein Präzisions-Dekadenwitderstand verwendet, den man schnell auf jeden beliebigen
Sollwert einstellen kann.
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Ist der zu untersuchende Widerstand sehr hochohmig (z. B. ein Kohleschichtwiderstand
von 10 MQ), so entsteht leicht die Schwierigkeit, einen geeigneten zuverlässigen
Ver,gleichswiderstanld zu beschaffen.
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Als Vergleichs widerstände kommen nur drahtgewikkelte Normalwiderstände
in Frage, deren zeitliche und umweltbedingte Konstanz leichter verbürgt werden kann,
als dies bei hochohmigen Schichtwiderständen möglich ist.
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Bei der Prozentmeßbrücke gemäß der Erfindung sind Vorkehrungen getroffen,
um diese Schwierigkeiten zu vermeiden. Es wird eine auf dem Prinzip der Wheatstone-Brücke
beruhende Prozentmeßíbrücke
-mit Verhältniswiderstand in dem einen und mit einen
einstellbarenTeilwiderstand aufweisendem Widerstand in dem anderen Brückenzweig
sowie mit Prüfling und Vergleichswiderstand in den beiden weiteren Brückenzweigen
benutzt.
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Gemäß der Erfindung ist bei dieser Brücke der Verhältniswiderstand
mit dekadisch gestuften Anzapfungen versehen, an denen die Meßbrücke zu dem aus
einem mit Anzapfungen versehenen Stufenwiderstandsteil und einem stetig veränderbaren
Widerstandsteil bestehenden Widerstand des anderen Brükkeuzweiges in ein Verhältnis
zu bringen ist, das dem vorgegebenen ~ Verhältnis von als Drahtwiderstand ausgebildetem
Vergleichswiderstand zu 10- oder 100-usw. mal höherohmigem Prüfling entspricht,
und daß die prozentuale Abweichung des Prüflingswiderstandes von seinem Sollwert
an der Prozentskala des stetig veränderbaren Widerstandsteiles nach seiner der Ntlleinstellung
des in der Brückendiagonale liegenden Galvanometers dienenden=Einstellung ablesbar
ist. ithnlich wie bei den gebräuchlichen Wheatstone-Meßbrücken können die Verhältniswiderstände
des dem Brückenzweig mit dem Vergleichswiderstand entsprechenden Brückenzweiges
so angezapft wenden, daß sich für die Auswertung des Meßergebnisses ganzzahlige,
dekadisch gestufte Faktoren- (X 1, X 10, X 100) ergeben. Mit dem jeweils gewählten
Faktor muß der Vergleichswiderstand multipliziert werden, bevor die Abweichung an
der Prozentskala abgelesen wind. Auf diese Weise kann z. B-. ein 10-MQ-Schichtwiderstand
mit einem 100-kQ-Drahtwiderstan,d verglichen werden.
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Bekannt ist die Verwendung einer Widerstandsabgleichbrücke - als
Sortiergerät, mit der festgestellt werden soll, ob ider Prüfling innerhalb der vorgegebenen
Toleranzgrenzen liegt oder nicht. Demgegenüber
soll mit der Brückenanordnung
gemäß der Erfindung die prozentuale Abweichung gemessen werden Ein Unterschied in
der Ausbildung liegt insofern vor, daß zunächst mit der bekannten Widerstandsabgleichbrücke
eine stufenweise Einstellung und mit der Meßbrücke gemäß der Erfindung eine stetig
veränderbare Einstellung erfolgt. Die bekannte Brücke arbeitet dabei mit der Ausschlagmethode
und die gemäß der Erfindung mit der Nullmethode. Das bringt den Vorteil mit sich,
daß die prozentuale Abweichung bei der Meßbrücke gemäß der Erfindung unmittelbar
abgelesen werden kann, während bei der bekannten Brücke die Abweichung erst aus
dem Galvanometerausschlag errechnet werden müßte. Außerdem schafft die Brückenanordnung
gemäß der Erfindung, wie schon erwähnt, die Möglichkeit, daß man einen sehr hoch
ohmigen Prüfling (Scheinwiderstand) mit einem sehr niedrigen und daher hinsichtlich
der Konstanz zuverlässigen Drahtwiderstand vergleichen kann.
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Ein anderes bekanntes Gerät benutzt zur Prüfung elektrischer Widerstände
eine Brückenanordnung, in der durch Veränderung eines Widerstandes in einem Brückenzweig
das Verhältnis eines Widerstandes in einem anderen Brückenzweig zum Prüfling dem
Verhältnis des schon erwähnten Widerstandes im ersten Brückenzweig, vermehrt um
einen weiteren Widerstand dieses Brückenzweiges, zu einem Widerstand im dritten
Brückenzweig angepaßt wird. Demzufolge muß, wenn man durch Änderung des genannten
Widerstandes die prozentuale Abweichung bei der Nulleinstellung des Indikators ablesen
will, der genannte Widerstand verschiedene Skalen entsprechend der Stellung eines
im zweiten Brückenzweig vorgesehnen Schalters besitzen. Demgegenüber ist bei der
Meßbrücke gemäß der Erfindung neben dem stetig veränderbaren Widerstands teil noch
ein mit Anzapfungen versehener Widerstandsteil vorgesehen, so daß verschiedene Skalen
am stetig veränderbaren Widerstandsteil erspart werden.
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Zur Erhöhung der Meßgenauigkeit (Bereichsänderung) sind bei der erfindungsgemäßen
Meßbrücke außerdem auch noch die Prozentmeßlbereiche umschaltbar. Durch Verändern
des mit dem stetig veränderbaren Widerstand in Reihe geschalteten Widerstandes des
dem Brückenzweig mit dem Prüfling entsprechenden Brückenæweiges kann der verstimmende
Einfluß des stetig veränderbaren Widerstandes verschieden groß gemacht werden. Bei
dem hier beschriebenen Gerät ist der Widerstand so unterteilt, daß sich dieBrücke
je nach der Stellung desBereichumschlalters um + 5 + 10 oder + 20 01o verstimmen
läßt.
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In der Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel des als Prozentmeßbrücke
dienenden Gerätes gezeigt. In der rechten oberen Ecke der Frontplatte sind die Klem
men Ba für den Anschluß der Speisebatterie befestigt, links neben der oberen dieser
Klemmen sind die Klemmen R für den Vergleichswiderstand angeordnet.
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Unter den Klemmen R liegt der Drehknopf D für die Einstellung {des
stetig veränderbaren Widerstandes, um mit diesem das an die Klemmen G angeschlossene
Galvanometer in die Nullstellung zu bringen. An der Prozentskala S ist dann die
prozentuale Abweichung des an die Klemmen X mittels der Schnellspannklemmen Ks anschließbaren
Prüflings P ablesbar.
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Der Schalter Sch dient zur Änderung der Meßgenauigkeit (Bereich) der
Prozentmeßbrücke, die anschließend an Hand der Fig. 2 erläutert wirtd.
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In der Fig. 2 ist die in dem beschriebenen Gerät untergebrachte Verdrahtung
der Prozentmeßbrücke wiedergegeben. Der Prüfling P liegt in dem einen
(Klemmen X)
und der Vergleichswiderstand in dem anderen (Klemmen R) Brückenzweig. In dem dem
Brückenzweig mit dem Vergleichswiderstand entsprechenden Brückenzweig liegt der
Widerstand B, der sich infolge der Anzapfungen in den Teilwiderständen b1 bis bg
Idarstellt. In dem dem Brückenzweig mit dem Prüfling entsprechenden Brückenzweig
liegt der Widersbandi4, der sich infolge der Anzapfungen in den Teilwiderständen
al bis a5 darstellt; mit ihm in Reihe liegt der durch Betätigung des Drehknopfes
D stetig veränderbare Widerstand W, nach dessen Einstellung bis zum Nullausschlag
des an die Klemmen G angeschlossenen Galvanometers an seiner Prozentskala die prozentuale
Abweichung des Prüflingswiderstandes vom Sollwert ablesbar ist. DieAnzapfungen bd
am Widerstand B geben die Möglichkeit, ein dem vorgegebenen Verhältnis von Vergleichswiderstand
zu Widerstand des Prüflings entsprechendes Verhältnis, z. B. ein ganzzahliges, dekadisch
gestuftes Verhältnis, einzustellen, während tdie dazwischenliegenden Anzapfungen
b, mit den schon genannten Anzapfungen bd dazu dienen, die Meßgenauigkeit (Bereich)
der prozentualen Abweichung zu ändern, Entsprechende Anzapfungen <Ld und ap sind
am WiderstandS vorgesehen. Somit kann durch Einstellung des mit den Kontaktbrücken
1 bis 3 versehenen Schalters Sch die Meßbrücke - an das Verhältnis von P: R angepaßt
und die Meßgenauigkeit (Bereich) verän;dert werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
ist in Stellung 1 des Schalters Sch das Verhältnis von P: R = 1 :1, wobei das Ergebnis
der Ablesung an der Prozentskala mit 0,5 zu multiplizieren ist. Auch in deu Stellungen
2 und 3 des Schalters Sch ist das Verhältnis P : R = 1: 1, wobei das Ergebnis der
Ablesung an der Prozentskala mit 1 bzw. 2 zu multiplizieren ist. In den Stellungen
4 bis 6 ist das Verhältnis P : R = 10: 1, wobei das Ergebnis Ider Ablesung an der
Prozentskala mit 0,5 bzw. 1 bzw. 2 zu multiplizieren ist. In den Stellungen 7 bis
9 des Schalters Sch ist das Verhältnis P : R = 100:1, wobei das Ergebnis der Ablesung
an der Prozentskala mit 0,5 bzw. 1 bzw. 2 zu multiplizieren ist.
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Bei dem gewählten Ausführungsbeispiel ist W~58Q, at=116Q, a2=145Q,
as=290Q, bl und b2 = 1,45 Q, b3 = 2,9 Q, b4 = 8,7 Q, b5 =14,5 b6 = 29 Q, b7 = 87
Q, b5=145 Q, bg = 290 Q.