DE2314754B1 - Elektrische Vielstellen-Messeinrichtung - Google Patents
Elektrische Vielstellen-MesseinrichtungInfo
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Description
5 6
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Die jeweils einander zugeordneten Schalter der
Erfindung dargestellt, es zeigt Gruppen S12, S22, S32; S13, S23, S33; S'12, S'w, S'32 und
Fig. 1 eine Anordnung mit beidseitiger Anschaltung S'1Z, S'^3, S'^ wurden jeweils synchron miteinander
der Meßbrückenzweige, einer Ergänzungshalbbrücke geschaltet,
und Operationsverstärkern als Regelanordnungen, 5 Ein Meßgerät 4 ist in üblicher Weise mit den Mittel-
und Operationsverstärkern als Regelanordnungen, 5 Ein Meßgerät 4 ist in üblicher Weise mit den Mittel-
Fig. 2 eine im wesentlichen Fig. 1 entsprechende abgriffen der Meßbrückenzweige einerseits und dem
Anordnung, jedoch mit anders gestalteter Ergänzungs- Mittelabgriff der Ergänzungshalbbrücke andererseits
halbbrücke, verbunden.
Fig. 3 eine Anordnung mit einseitiger Anschaltung Die möglichst nahe bei den Meßwiderständen M12,
der Meßbrückenzweige und einer Regelanordnung mit io Af22, M32; M13, M23, M33 abgegriffenen Spannungen
Amplitudenkontrollgerät, werden jeweils dem invertierenden Eingang der Ope-
Fig. 4 eine Anordnung für einseitig geschaltete rationsverstärker 2 bzw. 3 zugeführt. Die Operations-
Meßbrückenzweige und synchron dazu geschalteter verstärker verändern ihre Ausgangsspannung so, daß
hochohmiger Ergänzungshalbbrücke, die an ihrem invertierenden Eingang anliegende Span-
Fig. 5 bis Fig. 7 im wesentlichen Fig. 4 entspre- 15 nung gleich der Spannung wird, die an ihrem nicht
chende Anordnungen mit verschiedenen Varianten der invertierenden Eingang anliegt. Auf diese Weise wer-
Ergänzungshalbbrücken, den Spannungsverluste ausgeglichen, die durch Wider-
Fi g. 8 eine Gesamtanordnung mit beidseitig an je stände in der Leitung zwischen dem Ausgang des
eine gemeinsame Regelanordnung anschaltbaren Meß- Operationsverstärkers und den Meßwiderständen auf-
brückenzweigen und synchron zuschaltbarer hoch- 20 treten einschließlich der Spannungsverluste an den
ohmiger Ergänzungshalbbrücke, Schaltern S12, S22, S32 bzw. S13, S23, S33. Zwischen den
Fig. 9 eine im wesentlichen der Fig. 8 entsprechende Meßwiderständen und den invertierenden Eingängen
Anordnung, jedoch mit jedem Meßbrückenzweig fest der Operationsverstärker treten keine Spannungs-
zugeordneter Regelanordnung, Verluste auf, weil der invertierende Eingang der
Fig. 10 einen Speisespannungschalter, bestehend aus 25 Operationsverstärker hochohmig ist.
einer Operationsverstärkerschaltung mit steuerbarem Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform unter-
einer Operationsverstärkerschaltung mit steuerbarem Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform unter-
Ausgangstransistor, scheidet sich von der Ausführungsform gemäß Fig. 1
Fig. Il einen Speisespannungsschalter, bestehend dadurch, daß die Spannungsquelle 1' in zwei gleiche
aus einer Operationsverstärkerschaltung mit Steuer- Hälften aufgeteilt und gleichzeitig als Ergänzungsbarem
Kollektorausgang, 30 halbbrücke verwendet ist und das Meßgerät 4 direkt
Fig. 12 einen Speisespannungschalter, bestehend mit der Mittelanzapfung der Spannungsquelle 1' veraus
einer Operationsverstärkerschaltung mit abschalt- bunden ist. Eine weitere, sinngemäß auch bei der Ausbarer Eingangs- und Betriebsspannung. führungsform gemäß Fig. 1 anwendbare Variante
In Fig. 1 sind an die beiden Klemmen einer Speise- besteht in Fig. 2 darin, daß in den einzelnen Meßspannungsquelle
1 die nicht invertierenden Eingänge 35 brückenzweigen an Stelle der zweiten Meßwiderstände
zweier Operationsverstärker 2, 3 und eine aus zwei M13, M23, M33 ein für alle Meßbrückenzweige gemein-Widerständen
.Rl und i?2 bestehende Ergänzungs- samer Kompensationswiderstand K vorgesehen ist.
halbbrücke angeschlossen. Am Ausgang des Opera- Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform tionsverstärkers 2 sind die Schalter S12, S22, S32 und wird die bei den Meßwiderständen M12, M22, M32 abam Ausgang des Operationsverstärkers 3 die Schalter 40 gegriffene Spannung über die Leitung 5 und die an S13, S23, S33 angeschlossen. Jeweils ein Paar einander einem für alle Meßbrückenzweige gemeinsamen Komentsprechender Schalter beider Gruppen, beispiels- pensationswiderstand K abgegriffene Spannung über weise S12 und S13, schaltet einen aus Meßwiderständen die Leitung 6 einem Amplitudenkontrollgerät 7 zuge-M12 und M13 bzw. M22 und M23 bzw. M32 und M33 führt und dort mit einer vorgegebenen Referenzbestehenden Meßbrückenzweig an den Operations- 45 spannung Uref verglichen. Ein einer festgestellten Abverstärker 2 bzw. 3 an. An Stelle jeweils zweier Meß- weichung entsprechendes Regelsignal wird zur Nachwiderstände kann auch ein Meßwiderstand und ein regelung der Ausgangsspannung des steuerbaren Kompensationswiderstand zur Bildung eines Meß- Generators 8 herangezogen, derart, daß die Amplitude brückenzweiges herangezogen werden. Im Falle der der an den Meßwiderständen M12, M22, M32 anliegen-Verwendung von Kompensationswiderständen ist es 50 den Spannung die gewünschte Größe erhält. An den auch möglich, einen gemeinsamen Kompensations- Leitungen 5 und 6 ist die Ergänzungshalbbrücke, bewiderstand für alle Meßbrückenzweige vorzusehen. In stehend aus den Widerständen Rl und R2, angeschlosdiesem Falle wäre der gemeinsame Kompensations- sen. Die Ergänzungshalbbrücke ist bei- dieser Ausfühwiderstand auf der einen Seite fest mit den Meßwider- rungsform hochohmig, um störende Spannungsabfälle ständen der einzelnen Brückenzweige und andererseits 55 an den Schaltern S'12, S'^ und S'^ zu vermeiden,
unter Weglassung der Schalter S13, S23, S33 direkt mit Wenn es hauptsächlich auf Konstanz des NuIldem Ausgang des Operationsverstärkers 3 zu verbin- punktes ankommt und gewisse Empfindlichkeitsändeden. rungen toleriert werden können, ist die Verwendung
halbbrücke angeschlossen. Am Ausgang des Opera- Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform tionsverstärkers 2 sind die Schalter S12, S22, S32 und wird die bei den Meßwiderständen M12, M22, M32 abam Ausgang des Operationsverstärkers 3 die Schalter 40 gegriffene Spannung über die Leitung 5 und die an S13, S23, S33 angeschlossen. Jeweils ein Paar einander einem für alle Meßbrückenzweige gemeinsamen Komentsprechender Schalter beider Gruppen, beispiels- pensationswiderstand K abgegriffene Spannung über weise S12 und S13, schaltet einen aus Meßwiderständen die Leitung 6 einem Amplitudenkontrollgerät 7 zuge-M12 und M13 bzw. M22 und M23 bzw. M32 und M33 führt und dort mit einer vorgegebenen Referenzbestehenden Meßbrückenzweig an den Operations- 45 spannung Uref verglichen. Ein einer festgestellten Abverstärker 2 bzw. 3 an. An Stelle jeweils zweier Meß- weichung entsprechendes Regelsignal wird zur Nachwiderstände kann auch ein Meßwiderstand und ein regelung der Ausgangsspannung des steuerbaren Kompensationswiderstand zur Bildung eines Meß- Generators 8 herangezogen, derart, daß die Amplitude brückenzweiges herangezogen werden. Im Falle der der an den Meßwiderständen M12, M22, M32 anliegen-Verwendung von Kompensationswiderständen ist es 50 den Spannung die gewünschte Größe erhält. An den auch möglich, einen gemeinsamen Kompensations- Leitungen 5 und 6 ist die Ergänzungshalbbrücke, bewiderstand für alle Meßbrückenzweige vorzusehen. In stehend aus den Widerständen Rl und R2, angeschlosdiesem Falle wäre der gemeinsame Kompensations- sen. Die Ergänzungshalbbrücke ist bei- dieser Ausfühwiderstand auf der einen Seite fest mit den Meßwider- rungsform hochohmig, um störende Spannungsabfälle ständen der einzelnen Brückenzweige und andererseits 55 an den Schaltern S'12, S'^ und S'^ zu vermeiden,
unter Weglassung der Schalter S13, S23, S33 direkt mit Wenn es hauptsächlich auf Konstanz des NuIldem Ausgang des Operationsverstärkers 3 zu verbin- punktes ankommt und gewisse Empfindlichkeitsändeden. rungen toleriert werden können, ist die Verwendung
Zwischen den Schaltern S12, S22, S32 und den jeweils einer hochohmigen Ergänzungshalbbrücke für sich
zugeordneten Meßwiderständen M12, M22, M32 ist 60 allein ausreichend. Dies ergibt sich aus den folgenden
jeweils eine Leitung angeschlossen, welche über Schal- Erläuterungen zu Fig. 4, in welcher die Verhältnisse
ter S'12, S'22, S'32 wahlweise mit dem invertierenden auszugsweise an Hand des ersten Meßbrückenzweiges
Eingang des Operationsverstärkers 2 verbindbar ist. dargestellt sind. Die Anschaltung des Meßbrücken-
In gleicher Weise ist mittels der Schalter S'13, S'^, zweiges, bestehend aus den Meßwiderständen M12 und
S'33 eine Verbindung zwischen den Meß- bzw. Korn- 65 M13, an die Speisespannungsquelle erfolgt über den
pensationswiderständen M13, M23, M33 und dem inver- Speisespannungsschalter S12. Zwischen diesem Schalter
tierenden Eingang des Operationsverstärkers 3 her- und dem Meßwiderstand M12 ist über den Schalter S'12
stellbar. die eine Seite der aus den hochohmigen Widerständen
■ 7 . 8
Rl und R2 bestehenden Ergänzungshalbbrücke ange- und durch gleichzeitiges Schließen des Schalters S6 die
schlossen, deren andere Seite mit der vom zweiten Meßdiagonale der Vollbrücke, gegebenenfalls unter
Meßwiderstand M13 zur Spannungsquelle 1 führenden Zwischenfügung eines Verstärkers 13 direkt auf das
Leitung verbunden ist. Zwischen die Mittelanzapfun- Meßgerät 4 geschaltet. Die Schalter S11, S21, ^31, ^41
gen des Meßbrückenzweiges und der Ergänzungshalb- 5 dienen zur wahlweisen Anschaltung des einen Meßbrücke
ist das Meßgerät 4 gelegt. Zufolge dieser An- diagonalpunktes der einzelnen Meßstellen, die Schalter
Ordnung wirken sich zwar Spannungsverluste am S14, S24, S34, S44 dienen zur wahlweisen Anschaltung
Schalter S12 auf die Empfindlichkeit der Anordnung des anderen Meßdiagonalpunktes bei in Vollbrückenaus,
die Nullpunktskonstanz wird jedoch hierdurch schaltung ausgeführten Meßstellen,
nicht beeinträchtigt. Zufolge des großen Widerstandes io An Stelle von individuellen Abgleichmaßnahmen
der Ergänzungshalbbrücke treten am Schalter S'12 bei den einzelnen Meßstellen kann in an sich bekannter
allenfalls vernachlässigbare Verluste auf, die keinen Weise der Abgleich auch durch eine zentrale, programnennenswerten
Einfluß auf die Nullpunktskonstanz mierte Abgleicheinheit erfolgen, die beispielsweise auf
haben. die Ergänzungshalbbrücke wirkt. Vorteilhafter ist es
Fig. 5 zeigt eine Variante der Ausführung nach 15 jedoch, weil dies auch für die Verwendung von VoIl-Fig.
4. Die Ergänzungshalbbrücke wird hier durch eine brückenschaltungen bei den einzelnen Meßstellen verInduktivität
9 mit Mittelanzapfung und eine ihr paral- wendbar ist, die zentrale Abgleicheinheit auf den
lelgeschaltete Kapazität 10 gebildet; die Anordnung Verstärker 13 zur Wirkung zu bringen,
wird mit Wechselstrom betrieben. Der durch die In- Bei dem in Fig. 8 gezeigten Ausführungsbeispiel
duktivität 9 und die Kapazität 10 gebildete Schwing- 20 sind die Operationsverstärker 2 und 3 gemeinsam für
kreis ist in seiner Resonanzfrequenz auf die Frequenz alle bzw. mehrere Meßstellen vorgesehen. Fig. 9 zeigt
der Speisewechselspannung abgestimmt. Zufolge des eine Ausführungsform, bei welcher jeder Meßstelle je
hohen Resonanzwiderstandes ist die so gebildete Er- ein solcher Operationsverstärker O12, O22, O32, O42
gänzungshalbbrücke hochohmig mit den zuvor be- bzw. O13, O23, O33, O43 fest zugeordnet ist. Hierfür
schriebenen Vorteilen. Für Störspannungen anderer 25 sind Operationsverstärker zu verwenden, deren AusFrequenz
hingegen ist diese Brücke niederohmig, gang abschaltbar, d. h. in den Zustand »isolierend«
weshalb diese Störspannungen zur Speisespannungs- schaltbar ist. Die Fig. 10 bis 12 zeigen Beispiele für
quelle 1 abgeleitet werden. solche Operationsverstärkerschaltungen.
Bei der Variante nach Fig. 6 ist zwischen den Aus- In Fig. 10 ist eine Operationsverstärkerschaltung
gang der hochohmigen Ergänzungshalbbrücke und 30 mit steuerbarem Ausgangstransistor vorgesehen. Am
das Meßgerät 4 ein Impedanzwandler 11 geschaltet, nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärum
die hohe Ausgangsimpedanz der Ergänzungshalb- kers liegt die von der nicht dargestellten Speisespanbrücke
auf einen niedrigen Wert herabzusetzen. Da- nungsquelle zur Verfügung gestellte Speisespannung Us
durch wird die Ausgangsspannung der Meßbrücken- an. Sperrt der Transistor 14, so ist der Operationsschaltung weniger abhängig von der Belastung durch 35 verstärker abgeschaltet, d. h., der Ausgangswiderstand
den Eingangswiderstand des Meßgerätes 4. der Operationsverstärkerschaltung geht gegen unend-
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 7 ist eine aus lieh. Leitet hingegen der Transistor 14, so erfolgt
relativ niederohmigen Widerständen bestehende Er- zufolge der Rückkopplung seiner Ausgangsspannung
gänzungshalbbrücke verwendet, der jedoch ein Im- zum invertierenden Eingang des Operationsverstärkers
pedanzwandler 12 vorgeschaltet ist. Der Eingangs- 40 die bereits beschriebene Nachregelung der Spannung',
widerstand der Ergänzungshalbbrücke wird dadurch so daß die Ausgangsspannung Um der Operationshochohmig
mit den zuvor beschriebenen Vorteilen, ihr verstärkerschaltung den gewünschten Wert erhält.
Ausgangswiderstand ist genügend niederohmig. Fig. 11 zeigt eine Operationsverstärkerschaltung
•Selbstverständlich kann bei den Ausführungsformen mit steuerbarem Kollektorausgang. Solange der Schalgemäß Fig. 4 bis 7 an Stelle der dargestellten einsei- 45 ter 15 geöffnet ist, arbeitet die Schaltung in der bereits
tigen Anschaltung der einzelnen Meßbrückenzweige beschriebenen Weise, die Ausgangsspannung Um wird
auch in der zuvor beschriebenen Weise eine beidseitige nachgeregelt, so daß sie den gewünschten Wert ein-Anschaltung
vorgesehen sein. nimmt. Wird der Schalter 15 geschlossen, so wird der
Fig. 8 zeigt die Darstellung einer kompletten Viel- Transistor T1 in der Operationsverstärkerschaltung
stelle-Meßeinrichtung für vier Meßstellen unter Ver- 50 gesperrt, und der Ausgangswiderstand der Schaltung
Wendung verschiedener, in vorhergehenden Figuren geht gegen unendlich, die betreffende Meßstelle ist
dargestellten Varianten. In diesem Beispiel ist die erste abgeschaltet.
Meßstelle eine Vollbrückenschaltung, die zweite Meß- Fig. 12 zeigt eine Operationsverstärkerschaltung
stelle eine Halbbrückenschaltung, die dritte und vierte mit abschaltbarer Eingangs- und Betriebsspannung. .
Meßstelle bestehen jeweils aus einem einzelnen Meß- 55 Sind die synchron miteinander betätigten Schalter 16,
widerstand mit zugeordnetem Kompensationswider- 17, 18 geschlossen, so ist die betreffende Meßstelle
stand. Die Speisespannung wird für die einzelnen eingeschaltet. Sind die Schalter 16 bis 18 hingegen ge-'
Meßstellen beidseitig mittels der Schalter S12, S22, S32, öffnet, so geht der Ausgangswiderstand der Schaltung
S42; ^13) ^23>
^33> ^43 zugeschaltet. Die Anschaltung gegen unendlich, da weder Eingangsspannung noch
der Ergänzungshalbbrücke erfolgt beidseitig über die 60 Betriebsspannung angelegt sind. Will man evtl. noch
Schalter S'12, S'22, S'32, S'42; S'13, S'23, S'33, S'43. Besteht auftretende kleine Leckströme der Schalter 16 bis 18
die Meßstelle aus einer Vollbrücke, wie im Beispiel die wirkungslos machen, so leitet man sie — wie gestrichelt
erste Meßstelle, so wird keine Ergänzungshalbbrücke dargestellt — über die Widerstände R3 und R4 zum
benötigt; in diesem Falle wird durch öffnen des Ausgang eines Impedanzwandlers 19 ab, dessen Ein-
Schalters S5 die Ergänzungshalbbrücke abgeschaltet 65 gang mit der Meßdiagonale verbunden ist.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen 409 518/266
Claims (15)
1. Elektrische Vielstellen-Meßeinrichtung in Brückenschaltung, bei welcher jede Meßstelle aus
einem zwei Meßwiderstände bzw. einen Meßwiderstand und einen Ergänzungswiderstand enthaltenden
Meßbrückenzweig besteht und die einzelnen Meßstellen mittels eines am einen Ende des Meßbrückenzweiges
oder je eines an den beiden Enden des Meßbrückenzweiges angeordneten Speisespannungsschalters
wahlweise an eine Speisespannungsquelle anschaltbar sind, dadurch gekennzeichnet,
daß bei jeder Meßstelle (M12, Af22,
M32, M13, M23, M33) zwischen dem einen Speisespannungsschalter
(S12, S22, S&, S42) und dem
Meßwiderstand (M12, M22, M32) und gegebenenfalls
zwischen dem anderen Speisespannungsschalter (S13, S23, S33, S43) und dem zweiten Meßwiderstand
(M13, M23, M33) bzw. dem Ergänzungswiderstand
(K) ein Spannungsabgriff vorgesehen ist, welcher mit einer Regelanordnung (2, 3, 7, O12, O22, O32,
O42, O13, O23, O33, O43) verbunden ist, die die
Speisespannung derart nachregelt, daß am Ort des Spannungsabgriffs eine Spannung von vorgebbarem
Betrag zur Verfügung steht.
2. Vielstellen-Meßeinrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Spannungsabgriff und Regelanordnung (2, 3, 7) ein synchron
mit dem zugeordneten Speisespannungsschalter (S12, S22, S32, S42, S13, S23, S33, S43) einschaltbarer
Schalter (S ■&, S ^2, S ^, S &, S 13, S ^3, S33, S ^)
vorgesehen ist.
3. Vielstellen-Meßeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelanordnung
aus einem Amplitudenkontrollgerät (7) besteht, welches die Amplitude der am Ort des
Spannungsabgriffs anliegenden Spannung mit einem vorgebbaren Wert (UTtf) vergleicht und in
Abhängigkeit von der festgestellten Differenz eine Regelspannung zur Nachregelung eines Speisespannungsgenerators
(8) bildet.
4. Vielstellen-Meßeinrichtung in Brückenschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Regelanordnung aus einem Operationsverstärker (2, 3) besteht, mit dessem nicht
invertierenden Eingang die Speisespannungsquelle (1,1', 8), mit dessem Ausgang der jeweilige Speisespannungsschalter
(S12, S22, S32, S42, S13, S23, S33,
S43) und mit dessem invertierenden Eingang der
jeweilige Spannungsabgriff bzw. der am jeweiligen Spannungsabgriff angeschlossene Schalter (S'12,
S'^, S'aij, S'42, S'13, S'23, S'^, S'tz) in Verbindung
steht.
5. Vielstellen-Meßeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Operationsverstärker
(2, 3) abwechselnd an eine von mehreren Meßstellen (M12, M22, M32, M13, M23, M33) anschaltbar
ist.
6. Vielstellen-Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Speisespannungschalter
der steuerbare Ausgangstransistor (14) einer Operationsverstärkerschaltung verwendet ist
(Fig. 10).
7. Vielstellen-Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Speisespannungsschalter
eine Operationsverstärkerschaltung mit
steuerbarem Kollektorausgang (T1) verwendet ist
(Fig. II).
8. Vielstellen-Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelanordnung
aus einem ausgangsseitig mit der Meßstelle verbundenen Operationsverstärker besteht, an dessem
nicht invertierenden Eingang (ni) die Speisespannung (Us) über den Speisespannungschalter (16)
anlegbar ist, dessen invertierender Eingang (1) mit dem Spannungsabgriff verbunden ist und dessen
Betriebsspannung (+£/&, -Ub) über Schalter (17,
18) anschaltbar ist (Fig. 12).
9. Vielstellen-Meßeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßdiagonale
über einen Impedanzwandler (19) und Widerstände (R3, A4) mit den Betriebsspannungseingängen (+ Ub,
— Ub) des Operationsverstärkers verbunden ist.
10. Elektrische Vielstellen-Meßeinrichtung in Brückenschaltung, bei welcher jede Meßstelle aus
einem zwei Meßwiderstände bzw. einen Meßwiderstand und einen Ergänzungswiderstand enthaltenden
Meßbrückenzweig besteht und die einzelnen Meßstellen mittels eines am einen Ende des Meßbrückenzweiges
oder je eines an den beiden Enden des Meßbrückenzweiges angeordneten Speisespannungschalters
wahlweise an eine Speisespannungsquelle anschaltbar sind, dadurch gekennzeichnet,
daß bei Speisung der Meßstellen mit Trägerfrequenz eine aus einem durch einen induktiven Spannungsteiler
(9) und eine diesem parallelgeschaltete Kapazität (10) verkörperten Resonanzkreis, dessen
Resonanzfrequenz auf die Trägerfrequenz abgestimmt ist, bestehende Ergänzungshalbbrücke (R1,
R2, 9, 10, 11, 12) jedem eine Meßstelle (M12, M22,
M32, M13) bildenden Meßbrückenzweig zugeordnet
bzw. zuschaltbar ist.
11. Elektrische Vielstellen-Meßeinrichtung in Brückenschaltung, bei welcher jede Meßstelle aus
einem zwei Meßwiderstände bzw. einen Meßwiderstand und einen Ergänzungswiderstand enthaltenden
Meßbrückenzweig besteht und die einzelnen Meßstellen mittels eines am einen Ende des Meßbrückenzweiges
oder je eines an den beiden Enden des Meßbrückenzweiges angeordneten Speisespannungschalters
wahlweise an eine Speisespannungsquelle anschaltbar sind, dadurch gekennzeichnet,
daß jedem eine Meßstelle (M12, M22, M32, M13)
bildenden Meßbrückenzweig eine hochohmige Ergänzungshalbbrücke (R1, R2, 9, 10, 11, 12), an
derem Ausgang ein Impedanzwandler (11) mit niederohmigen Ausgang angeschlossen ist, zugeordnet
bzw. zuschaltbar ist.
12. Elektrische Vielstellen-Meßeinrichtung in Brückenschaltung, bei welcher jede Meßstelle aus
einem zwei Meßwiderstände bzw. einen Meßwiderstand enthaltenden Meßbrückenzweig besteht und
die einzelnen Meßstellen mittels eines am einen Ende des Meßbrückenzweiges oder je eines an den
beiden Enden des Meßbrückenzweiges angeordneten Speisespannungschalters wahlweise an eine
Speisespannungsquelle anschaltbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß jedem eine Meßstelle (M12,
M22, M32, M13) bildenden Meßbrückenzweig eine
hochohmige Ergänzungshalbbrücke (R1, R2, 9, 10,
11,12), die aus relativ niederohmigen Widerständen (R1, R2) mit einem oder je einem vorgeschalteten
Impedanzwandler (12, +1, +1) besteht, zugeordnet bzw. zuschaltbar ist.
3 4
13. Vielstellen-Meßeinrichtung nach einem der Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß
Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß es durchaus möglich ist, Halbleiterschalter mit Vorteil
eine Ergänzungshalbbrücke wahlweise einer von auch zur Schaltung von Meßbrückenzweigen einzumehreren
Meßstellen zuschaltbar ist (Fig. 3 und 8). setzen. Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung
14. Vielstellen-Meßeinrichtung nach einem der 5 zu schaffen, bei welcher die die Meßergebnisse vervorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeich- fälschenden Einflüsse der Kontaktwiderstände von
net, daß als Schalter Halbleiterschalter verwendet Schaltern und die durch diese bedingten Empfindlichsind,
keitsfehler vermieden oder vernachlässigbar klein ge-
15. Vielstellen-Meßeinrichtung nach einem der halten werden und bei welcher Halbleiterschalter
Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß io u. dgl., die einen verhältnismäßig hohen absoluten
als Schalter geschaltete Operationsverstärker ver- Einschaltwiderstand besitzen, verwendbar sind. Zur
wendet sind (Fig. 10, 11 und 12). Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung bei
einer elektrischen Vielstellen-Meßeinrichtung der ein-
gangs angegebenen Gattung vorgesehen, daß bei jeder
15 Meßstelle zwischen dem einen Speisespannungschalter und dem Meßwiderstand und gegebenenfalls zwischen
Die Erfindung betrifft eine elektrische Vielstellen- dem anderen Speisespannungschalter und dem zweiten
Meßeinrichtung in Brückenschaltung, bei welcher jede Meßwiderstand bzw. dem Ergänzungswiderstand ein
Meßstelle aus einem zwei Meßwiderstände bzw. einen Spannungsabgriff vorgesehen ist, welcher mit einer
Meßwiderstand und einen Ergänzungswiderstand ent- 20 Regelanordnung verbunden ist, die die Speisespannung
haltenden Meßbrückenzweig besteht und die einzelnen derart nachregelt, daß am Ort des Spannungsabgriffs
Meßstellen mittels eines am einen Ende des Meß- eine Spannung von vorgebbarem Betrag zur Verbrückenzweiges
oder je eines an den beiden Enden fügung steht.
des Meßbrückenzweiges , angeordneten Speisespan- Bei einer Ausgestaltung der Erfindung gemäß Annungschalters
wahlweise an eine Speisespannungs- 25 sprach 2 kann eine einzige Regelanordnung wahlweise
quelle anschaltbar sind. für mehrere Meßstellen verwendet werden.
Zur Verringerung des Schaltungsaufwandes schaltet Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Regelanord-
man häufig gleichartige Meßwiderstände nachein- nung ergibt sich aus Anspruch 3.
ander in dieselbe Brücke. Handelt es sich hierbei um Eine andere Ausgestaltung der Regelanordnung
Meßwiderstände mit kleinen relativen Widerstands- 30 offenbart Anspruch 4. Hierbei kann für jede der Meßänderungen,
z. B. um Dehnungsmeßstreifen, können stellen ein solcher Operationsverstärker vorgesehen
veränderliche Kontaktwiderstände der Schalter die sein oder gemäß Anspruch 5 ein einziger Operations-Messung
völlig verfälschen. verstärker abwechselnd einer von mehreren Meß-
Zur Verminderung dieser nachteiligen Auswirkun- stellen zuschaltbar sein. Die Meßstellen können sowohl
gen sind bereits Anordnungen bekanntgeworden 35 als Brückenzweige als auch als Vollbrücken ausge-(Rohrbach,
»Handbuch für elektrisches Messen bildet sein.
mechanischer Größen«, VDI-Verlag 1967, S. 251), bei Die Ansprüche 6 und 7 betreffen zwei vorteilhafte
welchen die Fehler zufolge des Einflusses des Kontakt- Ausführungen des Speisespannungschalters.
Widerstandes des Speisespannungschalters dadurch Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Regelvermindert
werden, daß die geschaltete Speisespannung 40 anordnung ergibt sich aus Anspruch 8. Zur Vermeidurch
einen weiteren Schalter der Ergänzungshalb- dung von Restströmen in der Ausgangsleitung des
brücke zugeführt wird und dadurch den Nullpunkt- Operationsverstärkers bei abgeschaltetem Operationsfehler
gegenüber der üblichen Anordnung, bei der die verstärker ist eine Ausgestaltung nach Anspruch 9
Speisespannung der Ergänzungshalbbrücke direkt zu- zweckmäßig.
geführt wird, verringert wird. Die durch die Kontakt- 45 Durch Verwendung von Regelanordnungen entwiderstände
der Schalter bedingten Empfindlichkeits- sprechender Güte kann man mit den vorstehend erfehler
werden bei der bekannten Anordnung jedoch wähnten Ausgestaltungen praktisch allen Anfordenicht
nur nicht verringert, sondern sogar noch erhöht. rungen in bezug auf Genauigkeit und Nullpunkts-
Infolge des großen Einflusses der Widerstände der Stabilität gerecht werden. Soweit bei Verwendung ein-Schaltkontakte
erschien es bisher nicht möglich, Schal- 50 facherer Regelanordnungen Schaltwiderstände verter,
z. B. Halbleiterschalter, trockene Reedschalter bleiben, haben diese auf die Genauigkeit vernachläsod.
dgl., die einen verhältnismäßig hohen absoluten sigbar kleine Auswirkungen, während sie die Null-Einschaltwiderstand
besitzen, für die Umschaltung in punktsstabilität bereits in unerwünschtem" Maße be-Brückenschaltungen
zu verwenden. Typische Schalt- einflussen können. Die Ansprüche 10, 11, 12 betreffen
widerstände beispielsweise der Halbleiterschalter sind 55 daher Einrichtungen der eingangs erwähnten Gattung,
Werte von 10 bis 100 Ohm, wogegen die Kontakt- bei welchen die der Erfindung zugrunde liegende Aufwiderstände
der Schalter in Brückenzweigen kleiner gäbe in anderer Weise gelöst ist. Je nach den gestellten
als 1 · IO-3 Ohm sein sollten. Die wegen ihrer großen Anforderungen und/oder den verwendeten Regelan-Zuverlässigkeit,
ihrer Verschleißfreiheit und ihrer ho- Ordnungen können die Maßnahmen dieser nebengehen
Schaltgeschwindigkeit vorteilhaften Halbleiter- 60 ordneten Ansprüche alternativ oder ergänzend zu den schalter
sind daher in Fachkreisen als zum Einsatz Maßnahmen der vorhergehenden Ansprüche angein
Meßbrückenzweige nicht geeignet angesehen wor- wendet werden. Eine zweckmäßige Ausgestaltung der
den. Aus diesem Grunde ist in Fachkreisen angeregt Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, die "
worden, um die günstigen Halbleiterschalter verwen- einer Aufwandsminderung dient, ist in Anspruch 13
den zu können, an Stelle von Meßbrückenschaltungen 65 angegeben.
Schaltungen mit eingeprägtem Strom zu verwenden Die Ansprüche 14 und 15 beziehen sich auf Vorrich-
(deutsche Offenlegungsschrift 1944 400; »Material- tungen, die bei den verschiedenen Ausgestaltungen mit
prüfung«, 11 [1969], Nr. 8, S. 261 ff.). - Vorteil als Schalter verwendet werden.
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