DE1004282B - Anordnung zur Messung ohmscher Widerstaende mittels Gleichstrom durch Spannungskompensation - Google Patents

Description

• Anordnung zur Messung ohmscher Widerstände mittels Gleichstrom durch Spannungskompensation Es ist bekannt, ohmsche Widerstände mittels Gleichstrom nach der Strom-Spannungs-Methode zu messen. Bei genauen Messungen werden die Größen von Strom und Spannung durch Spannungskompensation ermittelt.
• Solche Anordnungen bestehen aus zwei getrennten Stromkreisen und einem Galvanometer als Nullindikator. Der eine Stromkreis enthält einen als geeichtes Potentiometer ausgebildeten Kompensationswiderstand, der im einfachsten Falle einen kalibrierten Schleifdraht, in den meisten Fällen jedoch den Kompensationswiderstand eines Gleichstromkompensators darstellt. Dieser besteht aus mehreren Widerstandsdekaden, an denen über mehrere Kurbelschalter definierte dekadisch gestufte Spannungseinheiten abgreifbar sind. Im zweiten Stromkreis liegt der unbekannte Widerstand mit einem Normalwiderstand zur Strommessung. Die Messung der Spannung am Prüfling oder der gesamten Spannung am Prüfling und Normalwiderstand erfolgt unmittelbar oder unter Verwendung eines Spannungsteilers.
• In Fig. 1 ist eine bekannte Anordnung dargestellt. Im Potentiometerstromkreis 1 liegen eine Quelle 2, eine Regelanordnung 3, der Strommesser 4 und der als Potentiometer ausgebildete Kompensationswiderstand 5 mit den Abgriffen 6 und 7. Im Prüfstromkreis 8 speist eine Quelle 9 über eine Regelanordnung 10 den unbekannten Widerstand Ru un den Normalwiderstand RN. Der Schalter 11 verbindet nacheinander die Spannungsabgriffe von R,, und RN iiber das Galvanometer 12 mit den Abgriffen 6 und 7 des Kompensationswiderstandes 5.
• Die Messung wird in folgender Weise vorgenommen.
• Man stellt zunächst nach dem Strommesser 4 den Hilfsstrom IH auf einen bestimmten Wert ein durch Verändern des Widerstandes 3. Danach werden die Abgriffe 6 und 7 des Kompensators auf einen für die Rechnung möglichst bequemen Zahlenwert rN eingestellt und mittels des Schalters 11 mit den Spannungsabgriffen von RN verbunden. Durch Änderung des Prüfstromes Ip im Prüfstromkreis 8 wird dann die Kompensation beider Spannungen durchgeführt, bis das Galvanometer 12 stromlos ist, also der Spannungsabfall IH-YN = rN = IP RN ist. Anschließend erfolgt die Kompensation des Spannungsabfalls lp-R,,, diesmal durch Verstellen der Abgriffe 6, 7. Die im Kompensationszustand bei stromlosem Galvanometer 12 gefundene Abgleichstellung der Abgriffe 6, 7 sei r. Der Wert von RX ergibt sich zu R, = z RN Die Messung yv stimmt aber nur, wenn während der letzten Meßoperation die Ströme IH und Ip unverändert geblieben sind. Zur Kontrolle muß die Messung wiederholt werden. Hierzu sind die Abgriffe 6, 7 wieder auf den Wert rN zurückzustellen und die beschriebene Meßoperation nochmals vorzunehmen.
• Diese Anordnung hat den Nachteil, daß die Abgriffe 6, 7 während der Messung zweimal eingestellt werden müssen, was besonders bei mehrmaligen Wiederholungen bei wenig konstanter Quelle 9 umständlich und zeitraubend ist, zumal bei den Gleichstromkompensatoren an Stelle der im Prinzip nach Fig. 1 dargestellten zwei Abgriffe 6, 7 vier oder fünf Abgleichkurbeln vorhanden sind.
• Diese Nachteile werden dadurch vermieden, daß erfindungsgemäß der unbekannte Widerstand zusammen mit einem Pontiometer im gleichen Stromkreis angeordnet ist und die Spannungen über dem zu messenden Widerstand und dem Potentiometer mit der Spannung über einem in einem zweiten Stromkreis liegenden Widerstand verglichen werden.
• Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung.
• Der unbekannte Widerstand RX liegt im Potentiometerstromkreis 1. Der Prüfstromkreis enthält an Stelle des Normalwiderstandes RN in Fig. 1 einen Vergleichswiderstand RV unbestimmter Genauigkeit. Die Messung wird in folgender Weise vorgenommen : Vorbereitend stellt man mit der Regelanordnung 10 nach dem Spannungsmesser 13 einen bestimmten Spannungsabfall an R, ein. Sodann wird der Spannungsabfall an RX gegen den Spannungsabfall an RV kompensiert.
• Zum Abgleich wird die Regelanordnung 3 so lange verstellt, bis der Galvanometer 12 stromlos ist. Sodann kompensiert man den Spannungsabfall Uk gegen den Spannungsabfall an RV durch Verstellen der Abgriffe 6, 7 bis zur Stromlosigkeit des Galvanometers 12. In diesem Zustand gilt RX = rk. Es ist jedoch nicht nötig, im Potentiometerstromkreis 1 eine Regelanordnung 3 vorzusehen, da es für das Meßresultat ohne Bedeutung ist, wie groß die kompensierten Spannungen sind. Bildet man nun noch den Widerstand RV regelbar aus, so sind beide Regelanordnungen 3, 10 entbehrlich. Der Spannungsmesser 13 kann ebenfalls entfallen oder dient nur noch als Kontrollinstrument.
• In dieser beschriebenen Ausbildung ist jedoch der Meßbereich für Rz begrenzt durch den vorgegebenen Größtwert Es ist aber erwiinscht, Widerstande R.., in einem größeren Bereich zu messen. Sollen Widerstände Rx zg rkmaz gemessen werden, so schaltet man nach Fig. 3 zum Potentiometer 5 Widerstande Rp parallel, so daß durch das Potentiometer 5 ein Ideinerer Strom fließt als durch den Widerstand RX Das Meßresultat lautet dann : Rγ = ##### #γk = n#γk.
• Hierin sind Rp der Parallelwiderstand zum Gesamtwiderstand Rk des Potentiometers 5. Für n wählt man zweckmäßig die Konstanten 0, 1, 0, 01....
• Sollen Widerstände R, > rkmaX gemessen werden, so legt man nach Fig. 4 parallel zur Reihenschaltung Ru, ray einen Spannungsteiler RT mit zweckmäßig dekadischen Teilerverhältnissen. Die Messung verläuft wie beschrieben, wobei man j etzt nicht den Spannungsabfall an Rγ, sondern die Unterspannung des Teilers RT mißt. Die Größe von RX ergibt sich zu Rγ = γk RT/γT.
• Die beschriebenen Erweiterungen der Ausbildung gemäß der Erfindung weisen das gemeinsame Kennzeichen auf, daß in beiden Meßoperationen der gleiche Spannungsabfall kompensiert wird.
• Man kommt zu einer einfachen Ausbildung der Meßanordnung, in der Widerstände RX in einem Bereich Rx#γkman (γkmax = Widerstand 5) bequem meßbar sind, indem an Stelle des Widerstandes RV ein Spannungsteiler 13 mit einem oder mehreren Abgriffen verwendet wird. Ein Ausführungsbeispiel zeigt Fig. 5. Die Wirkungsweise ist folgende : Der Spannungsteiler 13 weist einen gemeinsamen Widerstandsabgriff 14 und zwei wählbare Abgriffe 15, 16 mit den Teilerwiderständen T1, T2 auf.
• Im Beispiel werden nun der Spannungsabfall an RX gegen den Spannungsabfall an T2 und der Spannungsabfall an Ti gegen den Kompensationswiderstand 5 kompensiert. Im Abgleichzustand ergibt sich der unbekannte Widerstand zu RX = T2/T1 #γk. Für Widerstände Rx # γkmax werden die Abgriffe 15, 16 vertauscht (gestrichelt dargestellt).
• Hierfür gilt R = T rk a 2 Selbstverständlich kann an die Stelle des Spannungsteilers auch eine andere Widerstandsanordnung treten, die aber denselben Zweck erfiillt, nämlich zwei oder mehrere in einem bestimmten Verhältnis stehende Spannungen abzugreifen, z. B. mittels Stromteilung. Es sind auch Kombinationen der Fig. 3 bis 5 anwendbar.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE : 1. Anordnung zur Messung ohmscher Widerstände mittels Gleichstrom durch Spannungskompensation, dadurch gekennzeichnet, daß der unbekannte Widerstand (Rx) zusammen mit einem Potentiometer (5) im gleichen Stromkreis (1) angeordnet ist und die Spannungen über dem zu messenden Widerstand (RX) und dem Potentiometer (5) mit der Spannung über einem in einem zweiten Stromkreis (8) liegenden Widerstand (Rv) verglichen werden.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Potentiometer die Widerstandsschaltung eines Gleichstromkompensators verwendet ist.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Potentiometer ein fester und/ oder veränderbarer Widerstand (Rp) parallel geschaltet ist (Fig. 3).
4. 4. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Reihenschaltung von unbekanntem Widerstand und Potentiometer ein Spannungsteiler angeordnet ist (Fig. 4).
5. 5. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (RV) als Spannungsteiler ausgebildet ist (Fig. 5).
6. 6. Anordnung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß entweder im Potentiometerstromkreis (1) oder im Prüfstromkreis (8) eine Regeleinrichtung (3 oder 10) angeordnet ist.
7. 7. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (RV) veränderbar ausgebildet ist und in den Stromkreisen (1, 8) keine Regeleinrichtungen (3, 10) angeordnet sind.