DE931844C

DE931844C - Brueckenanordnung fuer Widerstandsmessungen

Info

Publication number: DE931844C
Application number: DER2898A
Authority: DE
Inventors: Richard Dipl-Ing Leonhardt; Hermann Dipl-Ing Mayer; Lothar Dr Rohde
Original assignee: Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Current assignee: Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Priority date: 1950-07-01
Filing date: 1950-07-01
Publication date: 1955-08-18

Description

Brückenanordnung für Widerstandsmessungen Bei der Herstellung von Brückenverhältnissen, deren Zahlenwert vom Meßobjekt abhängt, sind die Übergangswiderstände von entscheidender Bedeutung für die Genauigkeit der Brückenmessung, besonders wenn einer der Brückenzweige sehr niederobmig ausgeführt werden muß. Aus diesem Grunde wurden bei Präzisionsmeßbrticken die Kontaktstellen aus massiven Messingklötzen III (vgl. Abb. I) gefertigt und die Verbindung selbst durch kräftige, leicht konisch gedrehte Stöpsel S vorgenommen, die durch ihre große Auflagefläche in Verbindung mit den gemäß dem kleinen Steigungswinkel der Konen sehr hohen erreichbaren Kontaktdrüclien niedrige Übergangswiderstände gegenüber den Zweigwiderständen Rt, R ergeben. Bei Brücken mit großem Aleßbereich ergibt sich so eine sehr große Anzahl räumlich ausgedehnter Kontaktanordnungen, also auch große und schwere Geräteausführung. Verwendet man statt der Stöpselkontakte Einbauumschalter, so vereinfacht sich zwar der Aufbau der Geräte wesentlich, die störenden Übergangswiderstände werden aber größer und die Meßwerte noch unsicherer. Neben den störenden Kontaktwiderständen, die als Serienwiderstände zu den Widerständen R1 und R2 der Brückenzweige auftreten und das gewünschte Brückenverhältnis in unkontrollierbarer und zeitlich veränderlicher Weise stören, treten auch an den Meßklemmen K1, 1C2 für den Anschluß der äußeren Widerstände Rx wegen der veränderlichen Isolationsverhältnisse Nebenschlußwiderstände zu Rx auf, die bei hochohmigen Meßobj ekten entsprechend der geforderten Meßgenauigkeit noch mehrere Zehnerpotenzen höher liegen müssen und damit eine entsprechend hochwertige Ausführung der Klemmenisolierung sowie eine dauernde Überwachung und Sauberhaltung der Oberflächen zur Vermeidung von Kriechströmen erfordern. Etwa dennoch auftretende Kriechströme werden bekanntlich über eine eigene Ableitung abgeführt.
Die hier beschriebenen Mißstände können erfindungsgemäß bei einer Brückenanordnung für Widerstandsmessungen, insbesondere für hohe Widerstände, mit mehreren parallel liegenden und wahlweise einschaltbaren Zweigen zur Herstellung verschiedener Brückenverhältnisse dadurch vermieden werden, daß zur Einschaltung der einzelnen Zweige jeweils nur ein zwischen den beiden Verhältniswiderständen liegender Schaltkontakt vorgesehen ist und die Einspeisung der Stromquelle jeweils am niederohmschen Brückenverhältniswiderstand erfolgt, und daß zwischen denAnschlußklemmen für den zu messenden Widerstand ein auf Stromquellenpotential liegender Schirm vorgesehen ist.
Zur Unwirksammachung der Serienwiderstände kann z. B. ein Schaltungsaufbau nach Abb. 2 verwendet werden, bei dem zur Ausschaltung der Schalterübergangswiderstände gekoppelte Schaltsätze verwendet werden, deren einer S1 das Brückenverhältnis ändert, während der andere S2 das jeweils optimale Verhältnis von Empfindlichkeit der Meßanordnung zur Strombelastung des Meßobjektes gewährleistet. Außerdem ist es möglich, in Verbindung mit dem Schaltsatz S2 einen weiteren mit diesem gekoppelten Schaltsatz S3 vorzusehen, der eine Stabilisierung der Brückenspannung durch zusätzliche Bürden bewirkt. Man erzielt hierdurch eine Erhöhung der Meßempfindlichkeit bei geringster Strombelastung des Meßobjektes. Vom Schaltsatz 52 abgehend ist die Zuleitung von der Stromquelle her nunmehr fest an den jeweils niederohmigeren Brückenzweig angeschlossen, so daß die Übergangswiderstände am eigentlichen Brückenverhältnisumschalter S1 sich immer nur zum hochohmigen Zweig (größenordnungsmäßig minimal roo Ohm) addieren, wo ihre Größe (etwa einige Milliohm) belanglos ist.
Die Parallelwiderstände zum Meßobjekt, das z. B. lOs Ohm betragen kann, können gemäß Abb. 3 durch einen zwischen die Anschlußklemmen K1 und K2 geschalteten leitenden Schirm A unschädlich gemacht werden. Er muß auf das Potential des nichtgeerdeten Einspeisungspunktes P gelegt werden, weil dann der Wert des störenden Isolationswiderstandes in zwei Teile aufgespalten wird, deren einer parallel zum Innenwiderstand der Gleichstromquelle liegt und damit das Brückenverhältnis nicht mehr beeinflussen kann; der andere Teil liegt zum Brückenwiderstand R2 (z. B. maximal io4 Ohm) parallel und muß nun lediglich entsprechend der Meßgenauigkeit z. B. um den Faktor I000 größer sein als dieser, was dimensionierungsmäßig leicht durchführbar ist und zu leicht realisierbaren Werten führt.
Auf diese Weise wird die praktische Durchführung von Widerstandsmessungen über einen großen Widerstandsbereich sehr erleichtert, so daß das Gebiegt von beispielsweise 1/ion Ohm bis 100 Megohm in einem einzigen Gerät bewältigt werden kann. Die Umschaltung der einzelnen Teilbereiche erfolgt dabei durch einen Bereichschalter, der die einzelnen Schaltsätze gekoppelt enthält und außerdem zur Erleichterung der Ablesung mit einer elektrisch geschalteten Beleuchtungsvorrichtung verbunden ist, die eine direkte Ablesung des Meßergebnisses mit Einschluß der Kommastellung der Größenbenennung (z. B. Ohm, Kiloohm, Megohm) gestattet.
Um die Belastung des Meßobjektes klein halten zu können, wird zweckmäßigerweise vor den Nullindikator (Anzeigeinstrument) ein Verstärker vorgeschaltet. Bei Gleichspannungsquellen wäre dann ein Gleichstromverstärker erforderlich, dessen technische Ausführung manche Schwierigkeiten bereitet. Um diese zu umgehen, wird z. B. im Indikatorzweig der Brücke eine Zerhackereinrichtung verwendet, die den Gleichstrom unterbricht (moduliert), so daß in einem nachfolgenden Wechselstromverstärker (Resonanzverstärker) in einfacher Weise verstärkt und nach nochmaliger Gleichrichtung, z. B. in einem Drehspulinstrument, die Anzeige des Nullabgleichs vorgenommen wird. Durch eine automatische Verstärkungsregelung läßt sich erreichen, daß das Nullinstrument auch bei noch unabgeglichener Brücke nicht überlastet und beschädigt wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: I. Brückenanordnung für Widerstandsmessungen, insbesondere für hohe Widerstände, rnit mehreren parallel liegenden und wahlweise einschaltbaren Zweigen zur Herstellung verschiedener Brückenverhältnisse, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einschaltung der einzelnen Zweige jeweils nur ein zwischen den beiden Verhältniswiderständen liegender Schaltkontakt vorgesehen ist und die Einspeisung der Stromquelle jeweils am niederohmschen Brückenverhältniswiderstand erfolgt, und daß zwischen den Anschlußklemmen für den zu messenden Widerstand ein auf Stromquellenpotential liegender Schirm vorgesehen ist.
2. Anordnung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem das Brückenverhältnis ändernden Schaltsatz (S1) ein weiterer Schaltsitz (S2) gekoppelt ist, der durch Einschalten zusätzlicher Widerstände in die Zuleitung zur Brücke das jeweils optimale Verhältnis von Empfindlichkeit der Meßanordnung zur Strombelastung des Meßobjektes gewährleistet.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem das Verhältnis von Empfindlichkeit zur Strombelastung regelnden Schaltsatz (S2) ein weiterer Schaltsatz (S1) gekoppelt ist, der eine Stabilisierung der Brückenspannung durch zusätzliche Bürden bewirkt.
4. Anordnung nach Anspruch I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Umschaltung der Kontaktsätze für die Meßbereicheinstellung und der Anschaltungsregelung zwischen Stromquelle und Brücke eine elektrische Anzeigeeinrichtung gekoppelt ist, die eine direkte Ablesung des Meßergebnisses einschließlich Kommastellung und Größenbenennung gestattet.
5. Anordnung nach Anspruch I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auch bei Gleichstrommessungen als Nullindikator in an sich bekannter Weise ein Wechselstromanzeigeverstärker mit vorhergehender Umformereinrichtung verwendet wird.
6. Anordnung nach Anspruch I bis 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch automatische Regelung des Anzeigeverstärkers (z. B. mit logaritthmischer Kennhnie) eine Überlastung der Anzeigevorrichtung bei noch unabgegl ichener Brücke verhindert wird.

Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 690644, 292 548; Jaeger, »Elektrische Meßtechnik«, I928, S.346: Keinath, »Die Technik elektrischer Meßgeräte«, 1928, Bd. II, S. 2I4; Elektrische Nachrichtentechnik, I934, S.65; Archiv für technisches Messen, Bl. J 025-I; Druckschrift »Tragbare I(abelmeßschaltungen« der S. u. H. AG, S. Io; Hartmann und Braun, Sammelliste 39, Bd. I, S. 108.