DE1691276U - Elektrische bruekkenschaltvorrichtung. - Google Patents

Description

PA7O193C*?fi1l54

5T.S.F· nürnberger Schraubenfabrik und Elektrowerk G.m.b.H. Nürnberg, gürtaer Straße 101a

Aktenzeichen? g 31205/21 c 3)

"Elektrische Brückenschaltvorriehtung¹¹

Es sind bereits Brückenschaltvorriehtungen bekannt, bei denen zwei diagonal gegenüberliegende Zweige der Brücke aus Widerständen bestehen, die beide einen stark positiven TeEperaturkoeffizienten Oe sitzen, wie dies z.B. bei Wolfrasidrähten der Glühlampen der Pail ist· Solche Brücken zeigen, wenn die beiden anderen Brückenzweige aus Konstant wi der ständen, bestehen, eine erhöhte Empfindlichkeit gegen Stromirerändermigen. in einem oder mehreren Brückenzweigen, da in den aus Y/iderständen sit positives Semperaturkoeffizienten bestehenden Zweigen die Spannung mit eiser Stroszunansie stärker ansteigt als bei Widerständen ohne wesentlichen 2esperaturkceffi- und deshalb auch die Spasnungsänderung in dem das I¹IuIl-

enthaltenden Diagonalsweig groSer ist» Auch, sind solch Brücken sur Messung von !Temperaturen geeignet» da aei Urnen die gtroiilosigkeit des zwischen swei Diagonalpuskten liegenden 2iullinstruments nur bei einer bestisaates fEesrperatur- gegeben ist und bei Abweichungen von dieser temperatur ein Ausschlag des 2FuIlinstnaaentes in der einen oder anderen Hich^ung erfolgt, je nachdes, ob die !Temperatur der Widerstände der Brücke ansteigt oder abfällt,

Is sind ferner bereits Brückenschaltvorriehtungen bekannt, bei denen zwei diagonal gegenüberliegende Sv/eige aus Heißleitern, wie 2.3. Kupferoxyd, üranosyd oder auch Magnesium-fitan-Spinell beste- h&jir die einen asgatiTen iemperaturkoeffizienten haben, während di beiden anderen 2^eige aus temperaturußsbhängigen Widerständen geöilclet werden. Auch solche Brücken sind schon zur Seiaperaturxess". and Konstanthaltung Torgeschlagen worden. Auch ihre Wirksamkeit beruht auf der Abhängigkeit des Widerstandes der temperaturabiiängigen Brückensweige» von der jeweiligen Semperatur. Beiden Brückenartexi, also so%'?ohl der Ausführung mit zwei Widerständen mit positiven uiesperaturkoeffisienten wie auch der Bauart mit zwei 'Tiderständen mit Negativen femperaturkoeffizienten ist gemeinsam,

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daß nur zwei Brückenzweige im Widerstand veränderlich sind, während die beiden anderen keine Veränderung ihres Widerstandes bei Temperaturänderungen erfahren·

Gegenstand der Erfindung ist eine verbesserte elektrische Brücke, bei der als Zweige sowohl Widerstände mit positivem wie auch solche mit negativem Temperaturkoeffizienten Verwendung finden, und zwar vorzugsweise in der Anordnung, daß je zwei diagonal einander gegenüberliegende Zweige von gleicher Art in Bezug auf ihren Temperaturkoeffizienten sind·

Eine solche Brücke weist eine besonders hohe Empfindlichkeit auf, da die Widerstände mit verschiedener Temperaturcharakteristik in entgegengesetztem Sinne auf Temperaturveränderungen der Brücke reagieren und diese Wirkungen sich im diagonalen Brückenzweig addieren. Als besonders wirksam erweist sich nach der weiteren Erfindung eine Brücke, bei der die Widerstände mit negativem Temperaturkoeffizienten aus Titandioxyd mit Beimengungen von Verbindungen der Erdalkali en, wie Barium und Strontium, und solchen der Sehwermetalle, wie Eisen und Kupfer, aufgebaut sind, während die anderen Brückenzweige beispielsweise aus Glühlampen bestehen· Me Herstellung der erwähnten Widerstände aus Titandioxyd mit Beimengungen von Verbindungen der Erdalkali- und Sehwermetalle kann in der Weise erfolgen, daß dem Titandioxyd Oxyde der Erdalkali- und Sehwermetalle oder solche Verbindungen zugesetzt werden, die sich beim Brand der Masse in solche Oxyde verwandeln, wie es z.B· bei Karbonaten, Hydroxyden, Hydraten u.dgl· der lall ist· Als Schwermetallverbindung findet vorzugsweise ferriferrooxyd Verwendung· Die lasse wird zweckmäßig in Kugelmühlen nass aufbereitet und dann im plagtischen Zustand in Formen gegossen, gepreßt oder gespritzt, wobei der Leiter die form erhält, in der er als Widerstand verwendet werden soll. Naturgemäß kann das Formen der Leiter auch auf der Strangpresse erfolgen. Die geformten Stücke werden dann in üblicher Weise gargebrannt·

Solche Widerstände ändern ihren Widerstandswert im Verhältnis von etwa Is 6000, wenn sie von der normalen Lufttemperatur auf Hotgiut gebracht werden« Da sich also der elektrische Widerstand solcher sogenannter Heißleiter in noch viel höherem Maße mit der Temperatur ändert wie es derjenige der Wolframdrähte der Glühlampen in umgekel: tea Siione tut* so ergibt sieh durch die Verwendung solcher Wider-

stände in der Brücke eine höchst empfindliche Anordnung, wie sie z.B. zur genauesten Überwachung einer fiaumtemperatux geeignet ist. Handelt es sich darum, lemperaturen zu messen, so kann das ^ullinstrument unmittelbar auf die verschiedenen lemperaturen geeicht werden· Soll die Brücke aber beispielsweise zur Konstanthaltung der temperatur in einem Baum dienen, so kann in der Brüeke an Stelle des Brückenmeßinstrumentes ein vorzugsweise polarisiertes Eelais benutzt werden,, das nur auf eine Stromrichtung anspricht und das den Heizstrom für den zu kontrollierenden Eaum bei iJfcerheizung ab- und bei IJnterheizung, einsehaltet; oder es Tr*mn auch beispielsweise der Brückenstrom in einem seiner beiden einseitigen Bereiche über einen Magnetverstärker geleitet werden, der den Heizstrom für ä.sn zu überwachenden 2aum kontinuierlich regelt.

Bei allen diesen Messungen und Regulierungen können sowohl alle Zweige der Brücke wie auch nur ein oder mehrere Zweige der Brücke den zn messenden Temperaturen ausgesetzt werden·

Die gleiche Brückenanordnung kann nach der weiteren Erfindung auch mit ¥orteil zur Messung von Spannungen dienen. Wird nämlich bei einer solchen Brüekenausführung eine Keßspannung an awei Biagonalpunkte der Brüeke gelegt und erfährt diese Spannung eine gewisse Änderung, so wirkt sich in jeder äex aus einem Widerstand mit positivem femperaturkoeffizienten und einem solchen mit negativem !Eemperaturkoeffizienten bestehenden Hälften der Brüeke die infolge &&r Spannungsänderung eintretende Stromänderung so aus, daß die Spannung in dem Widerstand mit positivem Semperaturkoeffizienten steigt^ im Widerstand mit negativem Semgeraturkoeffizienten aber abfällt _t wenn der Brüekenstrom in den Bereich der fallenden Charakteristik des letzteren eingestellt ist. Infolge der diagonalen. Lage der gleichartigen Widerstände addieren sieh die in jeder aeT beiden Brückenhälften eintretenden Spannungsverschiebungen in ihrer Wirkung auf den das Hull-Instrument enthaltenden Siagonalzweig der Brücke, so daß eine erhebliehe Abweichung von der Stromlosigkeit im Hullinstrument eintritt« MLt einer solchen Brücke lassen sich sehr, genaue Spannlingsmessungen durchführen, wenn z.B. die Brücke bei einer bestimmten Spannung auf Stromlosigkeit eingestellt wird und dann Jöae_s wenn auch noch so kleine Abweichung von dieser Spannung einen Ausschlag des Hullinstrumen-

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tes der Brücke ergibt· Das Nullinstrument kann auf den in Frage kommenden Meßbereich geeicht werden, wenn es sich nicht nur darum handelt, Abweichungen von der gewünschten Spannung festzustellen, sondern auch das Maß der Abweichung genau zu kennen.

Auch zu allen anderen, dem Fachmann geläufigen Zwecken kann die erfindungsgemäße Brückenanordnung Verwendung finden.

Das Wesen der Erfindung ergibt sich im einzelnen aus den beispielsweisen Ausführungsformen und Schaubildern.

Es zeigern

Fig· 1 eine bereits bekannte Brückenausführung, deren Zweige aus Konstantwiderständen und Glühlampen bestehen,

Fig· 2 eine Brücke mit zwei diagonal gegenüberliegenden Widerständen mit negativem Semperaturkoeff izienten und awei solchen mit positivem Semperaturkoeff izienten.,

vorrichtung
Fig· 3 eine Brückenschaltsag, bei eier das Hullinstrument durch

ein Relais ersetzt ist, das einen Heisstromkreis steuert ₉

Fig. 4 ein Schaubild der Schaltung nach Figur 1 und Fig. 5 ein Schaubild der Schaltung nach Figur 2.

In Fig· 1 stellen 1 und 2 die Stromzuleitungen zu einer bekannten Brückenschaltung dar, deren Zweige 6 und 7 aus Glühlampen und deren Zweige S und 9 aus Konstantwiderständen bestehen« Zwischen die Punkte 3 und 4 ist das lullinstrument 5 geschaltet· Es läßt sich ohne weiteres erkennen, daß das 6-leichgewieht in der Brücke gestört wird, wenn die temperatur der Widerstände 6 und 7 eine Veränderung erfährt· Me Anordnung ist daher zvl Semperaturmessungen geeignet, wextxi die Brückenzweige 6 und 7 in den auf seine Heizung zu kontrollierenden Baum gebracht werden.

vorrichtung

Figur 2 zeigt die erfindungsgemäße BEückenschaltttag, bei der wiederum an den Stellen 1, 2 der Strom zugeführt wird. In dieser Brückenschaltung sind 10 und 11 Widerstände mit negativem, und 6 und 7 Widerstände mit positivem Semperaturkoeffizienten. Steigt nun z.B. die Stromstärke eines die Brücke durchfließenden Stromes an» so fällt die Spannung in 10 und 11 ab,, während sie in 6 und 7 ansteigt β Damit ist aber die Bedingung für die Stromlosigkeit des

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Instrumentes 5, derzufolge die Widerstände 6ϊ11 sich wie die Widerstände l0s7 verhalten müssen, nicht mehr erfüllt und es kommt zu einem Diagonalstrom durch die Brücke 3, 5 4.

In ligur 4 sind die Verhältnisse der in ligur 1 dargestellten Brücke im Schaubild wiedergegeben, das die Abhängigkeit der Spannungen F an den Enden zweier hintereinander geschalteter Widerstände von dem sie durchfließenden Strom «J zeigt. Die Gerade stellt die Spannung bei einem Konstant widerstand also bei den Widerständen 8 und 9 der ligur 1 und die Kurve 20 diejenige bei einem Widerstand mit positivem :2!emperaturkceffisienten* wie sie durch die Glühlampen 6 und 7 gegeben sind, dar* Der Winkel» den. die beiden Schaulinien in ihrem Schnittpunkt miteinander bilden, ist maßgebend für die Diagonalspannung der Brücke* in welcher die beiden Widerstände die eine Brückenhälfte bilden, wie dies in ligur 1 der Fall ist* Die Steilheit der Diagonal spannung bei Stromänderungen in den beiden Widerständen ist in der Figur mit der Kennlinie 21 angedeutet, eine Kurve, die,wie ersichtlich, ziemlieh flach verläuft.

Werden nun damit die Verhältnisse deT in 3?igur 2 gezeigten Brücken,, in. der die Konstantwiderstände 8 und 9 durch die Heißleiter 10 und 11 ersetzt sind, verglichen, so ergeben sich die in ligur 5 dargestellten Verhältnisse. Hier ist 22 die Kennlinie für die Abhängigkeit der Spannung vom Stromdurchgang bei einem Widerstand mit positivem Semperaturkoeffizienten, also beispielsweise durch die Glühlampen 6 und 7, und 25 diejenige für den Verlauf bei einem Widerstand mit negativem 3temperaturkoeff izienten, ζ·Β» deT Heißleiter IQ und 11 in 2igar Z_t die der Erfindung entspricht* Wie aus der 3?igur ersichtlich, schneiden, sieh die beiden Kennlinien angenähert unter eineis rechten Winkel_r was für die Siagonalspannung 24 eine große Steilheit und damit eine große Empfindlichkeit der Brücke bedingt.

"Ein Vergleich dieser beiden Schaubilder zeigt somit deutlich die Überlegenheit der erfindungsgemäßen Verwendung von Gliedern mit positiven und solchen mit negativen 2emperatiirkoeffisienten in einer Brückenschaltung.

j?igur 5 zeigt ein Anweadmigsbeispiel, bei dem an Stelle eines Meßinstrumentes ein Relais 12 im Brückenzweig 3_P 4 angeordnet ist. Sein Anker 13 hat magnetische pole, so daß das Eelais nur bei eine

be stimmt en Stromrichtung im Brückenzweig 3 _t 4 anspricht. 14 ist eine Feder, die den Eelai sanker bei Stromlo sigkeit in der Brücke von dem Belaiskera wegzieht· 15 und 16 sind Stromkontakte, 17 ist der iia Eeizraum angebrachte Heizkörper und 18 die Stromquelle» Wie ersichtlich, wird bei auftretendem Strom in der Brück« 3, 4 bei geeigneter Stromrichtung der Anker 13 des Relais 12 angesogen und öffnet dadurch den Heizstrom, bis die Brücke wieder stromlos ist·

Dann erfolgt wieder ein Loslassen des Relaisankers und damit wieder StromsehluS im Heizkreis. Dieses Spiel wiederholt sich mit der Wirkung, daß die laumtemperatur konstant gehalten wird.

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Claims (2)

S e ha t zag s ρ r tt c ί e ι

1. Elektrische Brückenschal tvorrichtung nach Art der /Wheatstonschen Brücke, dadureh gekennzeichnet, daß als Brückenzweige sowohl Widerstände mit positivem wie auch, solche mit negativem Oiemperaturkoeffizienten Yerwendnng finden.

2. Brückensehaltvorrichtuiig nach Ansprach I₉ dadurch gekennzeichnet, daß ^e zwei diagonal gegenüberliegende Zweigs aus Widerständen mit po3itiTem und $& zwei aus solchen Eit negativem 2 emperaturkoeffizienten bestehen»

5» Brüekenschaltvorrichttmg nach Ansprach 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei diagonal gegenüberliegenden Zweige ä.ex Brücke aus Widerständen mit negativem fejnperaturkoeffizienten aus keramischer Masse bestehen, die aus Sitandioxyd und Verbindungen der Srdalkalien, wie Barium oder Strontium und der Schwermotalle^ wie Kupfer oder Eisen zusammengesetzt ist»

4· Brückenschaltvörrichtung nach Ansprach 1 bis 3_t dadurch gekennzeichnet, daß als Widerstände mit positivem 5*emperaturkoeffisienten die Wolframdrähte von (rlühlampen Teilsendung finden.

5» Brückenschaltvorrichtung nach Anspruch 1 bis 4_r dadurch gekenniseichnet» daß die Widerstände mit negativem ÜTemgeraturkoeffizienten durch geeignete Strombemessung in den Bereich ihrer fallenden Strom-Spannungs-Charakteristik eingestellt sind, um eine besonders große Steilheit der Diagonälspannung zu erzielen.

S. Έ «Nürnberger Sehraubenfabrik und Elefctro®erk S-,au b .H.