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Widerstandsdifferenzmeßbrücke Die Erfindung bezieht sich auf eine
Widerstandsdifferenzmeßbrücke, vorzugsweise Wheatstonsche Brücke für Kabeladergleichgewichtsprüfung
hei der je zwei von einem gemeinsamen Speisepunkt ausgehende Zweige im wesentlichen
gleichen Widerstand aufweisen.
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Pine wichtige Angabe innerhalb des Kabelmeßwesens ist die Adergleichgewichtsprüfung.
Die ohmschen Aderwiderstände einer Fernsprechleitung müssen in sehr engen Grenzen
untereinander gleich sein um ein Übersprechen auf benachbarte Leitungen zu vermeiden.
Nötigenfalls werden hierzu die Aderwiderstände mit Hilfe von Zusatzwiderständen
einander angeglichen. Die Widerstandsunterschiede zwischen den sonst gleichartigen
Adern eines Kabels sind naturgemäß nicht sehr groß, sie sollen aber möglichst genau
(auf # 10 m#) bestimmt werden können. Eine bekannte Kabelmeßbrücke löst diese Aufgabe
nur bedringt Einmal bringt der relativ große Nullwiderstand ihres Dekadenzweiges
(etwa 30 m#) und seine durch die Schaltübergangswiderstände bedingte Streumigen
eine gewisse Unsicherheit in das Ergebnis der Aderdifferenzmessung hinein, und zum
anderen beträgt die kleinste widerstandsstufe in diesem Brückenzweig, entsprechend
der niederohmigsten Dekade, bereits 100 m#. Kleinere Widerstandswerte durch Interpolation
zwischen den Galvanometerausschlägen zu bestimmen ist verhältnismäßig umstündlich
Allen Anforderungen im Hinblick auf Empfindlichkeit, Genauigkeit, einfachen Aufbau
und leichte und schnelle Anwendung entspricht die eingangs erwähnte Widerstandsdifferenzmeßbrücke,
die erfiiidungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß ein mit seinem Abgriff an einem
Speisepunkt der Brücke gelegener Trimmerwiderstand zwei Zweige der Brücke verbindet
und daß zwei weitere Zweige einerseits aus einem Festwiderstand und einem der zu
vergleichendeii Widerstände, andererseits ans einem Schleifdrahtwi derstaiid, vorzugsweise
von der doppelten Größe des Festwiderstandes, und dem andererl der zu vergleichenden
Widerstände bestehen.
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Ilei der Anwendung als Adernvergleichsbrücke bilden zwei an die Klemmen
für die zu vergleichenden Adern angeschlossene und am fernen Ende gesclileifte Kabeladern
sowie zwei Verhältniswiderstände zusammen eine Wheatstonsche Brücke. Die Widerstände
der angeschlossenen Adern werden im Innern der Brücke durch zwei Zusatzwiderstände
vergrößert.
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Von diesen beiden Zusatzwiderständen kann einer ein Schleifdrahtwiderstand
von beispielsweise 2 # und der andere ein Festwiderstand von beispielsweise 1 #
sein Steht der Schleifdrahtabgriff in der Mitte des Schleifdrahtes, so sind die
beiden Zusatzwiderstände
gleich groß. Das Brückengalvanometer ist stromlos, sofern
die beiden Adernwiderstände gleich sind.
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Weichen die Ohmwerte der beiden Adern voneinander ab, so muß das Brückengleichgewicht
durch Einschalteii von mehr oder weniger Schleifdrahtwiderstand herbeigeführt werden
Der Widerstandsbetrag, um den die auf der Seite des Schleifdrahtwiderstandes angeschlossene
Ader vergrößert bzw verkleinert werden muß, kann an einer Schleifdrahtskala unmittelbar
in mQ abgelesen werden. Die Schleifdrahtskala kann zu diesem Zweck zu beiden Seiten
der Mittelstellung des Abgriffes je eine lineare Teilung mit den Endwerten + 1000
mQ aufweisen. Das den beiden Skalenhälften zugeordnete Vorzeichen läßt dabei Rückschlüsse
zu welche der beiden Adern den größeren Widerstand hat.
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Das oben im Prinzip erläuterte Meßverfahren läßt nur dann befriedigend
genaue Meßergebnisse erwarten, wenn die Gewähr dafür gegeben ist, daß der aus den
beiden Verhältniswiderständen gebildete Quotient genau gleich 1 ist. Ist dies nicht
der Fall, so können erhebliche Meßfehler auftreten, weil der Fehler der Verhältniswiderstände
in die Messung eingeht. Das Widerstandsverbältnis der Vergleichswiderstände mit
einem Fehler Null herzustellen, ist fertigungstechnisch nicht möglich. Außerdem
muß noch mit einer gewissen zeitlichen Inkonstanz der abgeglichenen Widerstände
gerechnet werden. Bin zweiter Grund für die Beschränkung der Abgleichgenauigkeit
der Vergleichsviderstäiide liegt in den Streuungen von Übergangswiderständen eines
zweipoligen Stufen schalters, der gestattet. verschiedene Unterteilungen der Vergleichswiderstände
abzugreifen, um eine günstige Anpassung des Brückengaivanometers zu erreichen. Der
Fehler der Vergleichswiderstände kann nun mit einem
Trimmerwiderstand
ausgeglichen werden, an dessen Abgriff einer der Brückenspeisepunkte liegt. Zweckmäßigerweise
besteht dieser Trimmerwiderstand auch aus einem Schleifdraht. Die Schleifdrähte
beider Widerstände können aus einer korrosionssi cheren Edehuetallegierung hergestellt
sein, ebenso die Schleifer. Außer einem sehr kleinen Übergangsividerstand an den
Kontaktstellen gewährleistet diese Edelmetallkombination auch eine außerordentlich
kleine Streuung des Kontaktübergangswiderstandes. Für die Klemmen der zu vergleichenden
Widerstände kann ein doppelpoliger Wendeschalter vorgesehen sein, der sehr zweckmäßig
für die verschiedenen AIeßmethoden ist.
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Bin Verfahren zur Ermittlung einer Widerstandsdifferenz besteht darin.
daß man aus den bei zwei verschiedenen Stellungen des Wendeschalters am Abgleichwiderstand
abgelesenen Differenzwerten den arithmetischen Mittelwert bildet. Diesen Wert ordnet
man mit dem Vorzeichen eines bei einer beliebigen Stellung des Wendeschalters abgelesenen
Differenzwertes demjenigen zu vergleichenden Widerstand zu, mit dessen Kennzeichen
die gewählte Wendeschalterstellung bezeichnet war. Bei dieser Methode brauchen die
Vergleichswiderstände nicht mit Hilfe des Trimmerwiderstandes genau symmetriert
zu werden.
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Fehler, die duch den eventuell vorhandenen Fehler des Vergleichswiderstandsvechältnisses
zustande kornmen, können vernachlässigt werden. Soll eine größere Anzahl von Widerstandsdifferenzmessungen
nacheinander durchgeführt werden, so lohnt es sich, die Brücke zuvor mit Hilfe des
Trimmerwiderstandes so einzujustieren. daß das Verhältnis der Vergleichswiderstände
genau 1 wird. Bin derartiger Meßfall liegt z. B. vor, wenn an einem neu verlegten,
vielpaarigen Fernsprechkabel eine große Zahl von Aderdifferenzmessungen durchgeführt
werden soll. Man erhält das Ergebnis dann aus jeweils einer einzigen Ablesung und
spart außerdem die Rechenarbeit der Mittelwertsbildung. Das Einjustieren der Brücke
geschieht mit Hilfe des Trimmerwiderstandes folgendermaßen: Nachdem ein beliebiges
Aderpaar an die Meßklemmen angeschlossen ist (das Aderpaar muß am fernen Ende »geschleift«
sein) und mit Hilfe des Anpassungsschalters die günstigste Galvanometeranpassung
gefunden worden ist, wird der Wendeschalter abwechselnd in seine beiden Stellungen
gebracht. In jeder Wendeschalterstellung wird die Brücke init Hilfe des Abgleichwiderstandes
so oft auf Null abgeglichen, bis man mit Hilfe des jedesmal etwas nachgeregelten
Trimmerwiderstandes die D iffereuzwerte betragsmäßig gleich groß erhält. Damit ist
die Brücke symmetrisch zum Nullpunkt des Abgleichwiderstandes getrimmt.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand einer Zeichnung
erläutert, doch soll diese Zeichnung die Ausführung der Erfindung nicht auf dieses
eine Beispiel festlegen.
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In der Zeichnung sind die beiden Kabeladern A, B an die Anschlußklemmen
der Brücke angeschlossen.
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Die Anschlußklemmen können mit dem Wendeschalter K abwechselnd auf
beide Brückenhälften geschaltet werden. In dem einen Brückenzweig liegt der
Abgleidiwiderstand
Z, im Parallelzweig der hierbei halb so große Festwiderstand W Der Abgleichwiderstand
Z kann zum Ausgleich von kleinen, konstruktiv bedingten Fehlern durch einen Widerstand
R4 teilweise überbrückt werden. Das Brückennull instrument G kann durch einen Anpassungsscbalter
P an Unterteilungen der Vergleichswiderstände R1, R2 undR5 gelegt werden. Die Vergleicbswiderstände
sind durch einen Trimmerwiderstand T miteinander verbunden, dessen Abgriff durch
einen Schalter S mit einem Pol einer Speisebatterie verbunden ist. Der andere Pol
der Batterie ist geerdet ebellso das geschleifte Ende der zu prüfenden Adern.