DE1691276U

DE1691276U - ELECTRIC BRIDGE SWITCHING DEVICE.

Info

Publication number: DE1691276U
Application number: DE1949D0031205
Authority: DE
Original assignee: N S F Nuernberger Schraubenfab
Filing date: 1949-07-01
Publication date: 1955-01-13

Description

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5T.S.F· nürnberger Schraubenfabrik und Elektrowerk G.m.b.H. Nürnberg, gürtaer Straße 101a 5T.SF · Nuremberg screw factory and Elektrowerk GmbH Nuremberg, gürtaer Strasse 101a

Aktenzeichen? File number? g G 31205/21 c 3)31205/21 c 3)

"Elektrische Brückenschaltvorriehtung¹¹ "Electrical bridge switching device ¹¹

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-Bridge switching devices are already known in which two diagonally opposite branches of the bridge consist of resistors, both of which have a strongly positive temperature coefficient Oe, as is the case, for example, with tungsten wires in the incandescent lamps of the Pail.These bridges show when the other two bridge branches are constant wi the stands, exist, an increased sensitivity to Stromirerändermigen. in one or more bridge branches, since in the branches consisting of Y / i resistances there is a positive temperature coefficient, the voltage rises more strongly with ice resistance than with resistors without a significant temperature rise and therefore also the voltage change in which the I ¹ IuIl-

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,containing Diagonalsweig Groser is "too, such bridges sur measure! temperatures are suitable" because aei urns of the 2iullinstruments lying between SWEi Diagonalpuskten is given only at a bestisaates fEesrperatur- gtroiilosigkeit and deviations from this a rash of 2FuIlinstnaaentes temperature in one way or a different adjustment takes place, depending on whether the temperature of the resistors of the bridge rises or falls,

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,Is bridge switching devices are also already known in which two diagonally opposite Sv / eige made of thermistors, such as 2.3. Copper oxide, uranium oxide or magnesium-fitan-spinel exist for each of them having an asgated temperature coefficient, while the other two are oiled from temperature-dependent resistances. Such bridges, too, have already been struck by the goal of keeping the temperature constant. Their effectiveness is also based on the dependence of the resistance of the temperature-dependent bridge branches on the respective temperature The design with two '' resistors with negative temperature coefficients is also common,

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daß nur zwei Brückenzweige im Widerstand veränderlich sind, während die beiden anderen keine Veränderung ihres Widerstandes bei Temperaturänderungen erfahren·that only two branches of the bridge are variable in resistance, while the other two do not experience any change in their resistance when the temperature changes

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·The invention relates to an improved electrical bridge in which both resistors with positive as well as those with a negative temperature coefficient are also used, and preferably in the arrangement that two diagonally opposing branches are of the same kind with regard to their temperature coefficient

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·Such a bridge is particularly sensitive because the resistors have different temperature characteristics react in the opposite sense to temperature changes of the bridge and these effects are reflected in the diagonal bridge branch add. According to the further invention, a bridge in which the resistances with negative Temperature coefficients from titanium dioxide with admixtures of alkaline earth compounds, such as barium and strontium, and such the sight metals, such as iron and copper, are made up, while the other branches of the bridge consist of light bulbs, for example. Manufacture of the mentioned resistors from titanium dioxide with admixtures of compounds of the alkaline earth and eye metals can be done in such a way that the titanium dioxide oxides of the alkaline earth and sight metals or such compounds are added which turn into oxides when the mass burns, as is the case with carbonates, hydroxides, hydrates and the like Heavy metal compound is preferably used with ferriferrooxide · The lasse is expediently processed wet in ball mills and then poured, pressed or molded into molds in the plague state injected, whereby the conductor is given the form in which it acts as a resistor should be used. Naturally, the shaping of the ladder can also be done on the extruder. The shaped pieces are then cooked in the usual way.

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-Such resistors change their resistance value in the ratio of about Is 6000 when it is hotgiut from normal air temperature «Since the electrical resistance of such so-called NTC thermistors changes to a much greater extent with temperature changes like the one of the tungsten wires of the incandescent lamp in reverse: tea Siione tut * so you get by using such reflections

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.there would be a highly sensitive arrangement in the bridge, such as is suitable, for example, for the most precise monitoring of a fiaumtemperatux. If it is a question of measuring the temperature, the zero instrument can be calibrated directly to the different temperatures.However, if the bridge is to be used, for example, to keep the temperature constant in a tree, a preferably polarized relay can be used in the bridge instead of the bridge measuring instrument that only responds to one current direction and that the heating current for the room to be controlled is switched off when heated and when underheated; or Tr * m n , for example, the bridge current can also be conducted in one of its two unilateral areas via a magnetic amplifier, which continuously regulates the heating current for other areas to be monitored.

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·With all these measurements and adjustments, all branches of the bridge as well as only one or more branches of the bridge can be used exposed to the zn measuring temperatures

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-According to the further invention, the same bridge arrangement can also be used with ¥ orteil to measure voltages. If in fact placed a Keßspannung to awei Biagonalpunkte the Brüeke in such Brüekenausführung and this voltage undergoes some change, the Brüeke affects every äex of a resistor with a positive femperaturkoeffizienten and such existing negative! Eemperaturkoeffizienten halves the incoming due && r voltage change current change so made that the voltage in the resistor having a positive Semperaturkoeffizienten ^ increases in resistance with negative Semgeraturkoeffizienten but drops when the _t Brüekenstrom is set the latter in the region of the falling characteristic. As a result of the diagonal. Add the position of the similar resistances, see the voltage shifts occurring in each aeT of both bridge halves in their effect on the siagonal branch of the bridge containing the Hull instrument, so that a considerable deviation from the currentlessness in the Hull instrument occurs if, for example, the bridge is set to no current at a certain voltage and then Jöae _s, no matter how small a deviation from this voltage, causes the 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.tes the bridge results · The null instrument can be on the in question coming measuring range are calibrated, if it is not only a matter of determining deviations from the desired voltage, but also to know exactly the extent of the deviation.

Auch zu allen anderen, dem Fachmann geläufigen Zwecken kann die erfindungsgemäße Brückenanordnung Verwendung finden.The bridge arrangement according to the invention can also be used for all other purposes familiar to the person skilled in the art.

Das Wesen der Erfindung ergibt sich im einzelnen aus den beispielsweisen Ausführungsformen und Schaubildern.The essence of the invention emerges in detail from the exemplary embodiments and diagrams.

Es zeigernShow it

Fig· 1 eine bereits bekannte Brückenausführung, deren Zweige aus Konstantwiderständen und Glühlampen bestehen,1 shows a known bridge design, the branches of which are shown in FIG Constant resistors and incandescent lamps exist,

Fig· 2 eine Brücke mit zwei diagonal gegenüberliegenden Widerständen mit negativem Semperaturkoeff izienten und awei solchen mit positivem Semperaturkoeff izienten.,Fig. 2 shows a bridge with two diagonally opposite resistors with a negative temperature coefficient and awei such with positive temperature coefficient.,

vorrichtung
Fig· 3 eine Brückenschaltsag, bei eier das Hullinstrument durchcontraption
Fig. 3 shows a bridge switch, with the Hull instrument through

ein Relais ersetzt ist, das einen Heisstromkreis steuert ₉ a relay that controls a hot circuit is replaced ₉

Fig. 4 ein Schaubild der Schaltung nach Figur 1 und Fig. 5 ein Schaubild der Schaltung nach Figur 2.FIG. 4 shows a diagram of the circuit according to FIG. 1 and FIG. 5 shows a diagram of the circuit according to FIG. 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.In Fig. 1, 1 and 2 represent the power supply lines to a known bridge circuit, whose branches 6 and 7 consist of incandescent lamps and whose branches S and 9 consist of constant resistors. The lulling instrument 5 is connected between points 3 and 4 it will be appreciated that the 6-leichgewieht disturbed in the bridge when the temperature of the resistors undergoes 6 and 7, a change · Me arrangement is therefore ZVL Semperaturmessungen suitable, 6 and 7 wextxi the bridge branches are brought to its heating to be controlled tree in the.

vorrichtungcontraption

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 desFigure 2 shows the invention BEückenschaltttag, in turn at points 1, 2 the current is supplied. In this Bridge circuit are 10 and 11 resistors with negative, and 6 and 7 resistors with a positive temperature coefficient. Increases Now, for example, the current strength of a current flowing through the bridge is given, so the voltage drops in 10 and 11, while in 6 and 7 increases β This is the condition for the de-energization of the

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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.Instrument 5, according to which the resistances 6ϊ11 must behave like the resistances l0s7, is no longer fulfilled and there is a diagonal current through the bridge 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.In ligur 4 the relationships of the bridge shown in ligur 1 are shown in the diagram which shows the dependence of the voltages F at the ends of two resistors connected in series on the current λ J flowing through them . The straight line represents the voltage with a constant resistance, i.e. with resistors 8 and 9 of ligur 1 and curve 20 that with a resistance with positive: 2! Temperature efficiency * as given by the incandescent lamps 6 and 7 * The angle » the. the two visual lines form at their intersection is decisive for the diagonal voltage of the bridge * in which the two resistors form one half of the bridge, as is the case in Ligur 1 * The steepness of the diagonal voltage when the current changes in the two resistors is in the Figure indicated with the characteristic curve 21, a curve which, as can be seen, runs fairly flat.

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.If the relationships between the bridges shown in FIG. 3, in which the constant resistors 8 and 9 are replaced by the thermistors 10 and 11, are compared, the relationships shown in FIG. 5 result. Here, 22 is the characteristic for the dependence of the voltage from the passage of current at a resistor having a positive Semperaturkoeffizienten, izienten Thus for example, the incandescent lamps 6 and 7, and 25 that for the profile in a resistor with a negative 3temperaturkoeff, ζ · Β "DET thermistor IQ and 11 in 2igar Z _t which corresponds to the invention * As can be seen from the 3 figure, see the two characteristic lines intersecting approximately at a right angle _r, which for the siagonal voltage 24 causes a great steepness and thus a great sensitivity of the bridge.

"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. "A comparison of these two diagrams clearly shows the superiority of the use according to the invention of members with positive and those with negative temperature coefficients in a bridge circuit.

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 eineFigure 5 shows an application example in which, instead of a measuring instrument, a relay 12 is arranged in the bridge branch 3 _P 4. His armature 13 has magnetic poles, so that the Eelais only with one

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·certain current direction in the bridge branch 3 _t 4 responds. 14 is a spring that pulls the Eelai sanker away from the Belaiskera when there is no current in the bridge · 15 and 16 are power contacts, 17 is the heating element attached to the heating room and 18 the power source "As can be seen, when a current occurs in the bridge" 3 , 4 with a suitable current direction the armature 13 of the relay 12 is drawn in and thereby opens the heating current until the bridge is de-energized again

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.Then the relay armature is released again and therewith power supply in the heating circuit again. This game repeats itself with the effect that the room temperature is kept constant.

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Claims

S e ha t zag s ρ r tt c ί e ι

1. Electrical bridge switching device of the Wheatstone type Bridge, dadureh marked that as bridge branches both positive and negative resistances Find oil temperature coefficients.

2. Brückensehaltvorrichtuiig according to spoke I _9, characterized in that ^ e two diagonally opposite branches of resistors with po3itiTem and $ & two consist of such a negative 2 temperature coefficient »

Bridge switching device according to spoke 1 and 2, characterized in that the two diagonally opposite branches a.ex bridge consist of resistors with a negative fine temperature coefficient made of ceramic material, which are made of site dioxide and compounds of alkaline earths such as barium or strontium and heavy alloys such as copper or is composed of iron »

4 · bridge switching device according to address 1 to 3 _t, characterized in that the tungsten wires of (incandescent lamps are sub-broadcast as resistors with a positive 5 * temperature coefficient.

5 »Bridge switching device according to claims 1 to 4 _r characterized» that the resistors with negative temperature coefficient are set by suitable current measurement in the range of their falling current-voltage characteristic in order to achieve a particularly steep diagonal voltage.

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