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Einrichtung zum Messen von hochohmigen Widerständen und schwachen
Strömen, insbesondere zum Prüfen von Photozellen Zum Messen von hochohmigen Widerstand
den und schwachen Strömen verwendete man bisher elektrostatische Verfahren bzw.
hochempfindliche Instrumente, die gegen Beschädigung und Zerstörung sehr wenig widerstandsfähig
sind und deren Beschaffung mit hohen Kosten verbunden ist.
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Die Erfindung betrifft eine einfache Einrichtung zum Messen von hochohmigen
Widerständen und schwachen Strömen, insbesondere zum Prüfen von Photozellen. Die
Einrichtung ist gekennzeichnet durch zwei in Reihe an einer konstanten Gleichspannung
liegende Potentiometer, von denen der Abgriff des ersten mit einem festen Widerstand
und der Abgriff des zweiten mit einem Pol des Prüflings verbunden ist, während zwischen
dem anderen Pol des Prüflings und der dem ersten Potentiometer abgewandten Seite
des festen Widerstandes eine galvanische Verbindung besteht, und durch leine Glirninröhre,
deren einer Pol an die eben genannte galvanische Verbindung und deren anderer Pol
über den Abgriff eines dritten Potentiometers an das andere Ende des zweiten Potentiometers
angeschlossen ist, wobei am zweiten Potentiometer ein Spannungsabfall liegt, der
größer als die Zündspannung der Glimmröhre ist, und das erste Potentiometer eine
in Stromstärken und/oder Ohmwerten und/oder Empfindlichkeitswerten (für Photozellen)
geeichte Ableseskaln für die Stellung seines Abgriffe trägt.
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Durch die Anordnung der beiden in Reihe liegenden Potentiometer ist
die Möglichkeit gegeben, sowohl an den festen Widerstand als auch an den Prüfling,
der aus einem Stromlieferanten (Photozelle) bzw aus einer Spannungsquelle bestehen
kann, veränderliche Vor- bzw Betriebsspannungen zu legen.
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Mit Hilfe der Glimmröhre wird die Spannungsverteilung zwischen dem
Prüfling und dem Festwiderstand iiberwacht. Die Verstellung des Potentiometers,
an dem der Festwiderstand
liegt. die erforderlich ist, um nach
Einsetzen des Prüflings den anfänglichen Betriebszustand der Glimmröhre wiederherzustellen,
dient hierbei als Maß für die vom Prüfling abgegebene Spannung ~ bzw.
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Stromstärke. Der NIeßwert kann der erfindungsgemäß an diesem Potentiometer
angebrachten Ableseskala unmittelbar entnommen werden. Die Verschiebung des Abgriff
des anderen Potentiometers am Prüfling ist ein NIaß für die Vorspannung bzw. Betriebsspannung
des letzteren, unter der Voraussetzung, daß die Gleichspannungsquelle für die beiden
Potentiometer konstant ist, eine Bedingung, die praktisch bei NetzanschIußgeräten
und Gleichspannungsnetzen erfüllt ist oder leicht erfüllt werden kann.
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Das Verhältnis der Spannungsabfälle an den in Reihe liegenden Potentiometern
in bezug auf die Betriebsspannung ist so zu wählen, daß mindestens ein Spannungsabfall
größer ist als das Zündpotential der Glimmröhre. Auf diese Weise ist es möglich,
durch Parallelschaltung der Glimmröhre zu dem betreffenden Spannungsabfall. der
größer oder gleich groß ist als die Zündspannung der Glimmröhre, der Glimmröhre
eine Vorspannung zu geben, die ausreicht, um sie zum Ansprechen zu bringen, wenn
die Spannung, die sich zwischen Prüfling und Festwiderstand einstellt, die gleiche
Höhe erreicht als der Verbindungspunkt der beiden Potentiometer.
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Die Beobachtung der Glimmröhre kann dadurch erleichtert werden, daß
die Glimmröhre in einer Kippschaltung, die beispielsweise aus einem Widerstand und
einem Kondensator besteht, gelegt ist. -Es treten dann periodische Glimmentladungen
auf, sobald die Spannung an der Glimmröhre den Zündwert überschreitet, die sofort
wieder verlöschen, sobald ein Unterschreiten des Zündwertes erfolgt. Es ist somit
der Ansprechwerft in beiden Verschiebungseinrichtungen der Spannung infolge der
Verstellung des Potentiometers, welches mit dem Festwiderstand verbunden ist, oder
desjenigen Potentiometers, welches dem Prüfling zugeordnet ist, genau definiert.
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Es ist vorteilhaft, die für die Erzeugung der Kippentladung erforderliche
Kapazität aus zwei in Reihe liegenden Kodensatoren zusammenzusetzen, zwischen denen
sich die Anschlußklemmen für einen Kopfhörer oder Verstärker befinden. silan erzielt
auf diese Weise mit einfachsten Mitteln eine galvanische Trennung der akustischen
Geräte von der Meßanordnung.
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Das freie Ende der Glimmröhre wird mit dem Abgriff eines Potentiometers
verbunden, welches an der Spannungsquelle für die erstgenannten Potentiometer und/oder
parallel zu einem dieser Potentiometer liegt. Es wird dadurch die Einstellung der
Vorspannung der Glimemröhre ermöglicht, und es ist die Mög lichkeit einer Nachregulierung
gegeben, falls sich der Ansprechwert im Laufe der Zeit verschiebt. Das der Glimmröhre
zugeordnete Potentiometer wird dabei vorteilhaft parallel zu demjenigen Potentiometer
geschaltet, das dem Prüfling zugeordnet ist.
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Ein Anwendungsbeispiel der Erfindung zeigen die Abbildungen in Gestalt
von Photozellenprüfgeräten. In Abb. I dient als Prüfling die Photozelle 1, deren
einer Pol (Kathode 2) mit dem Abgriff 3 des Potentiometers 4 in Verbindung steht.
In Reihe mit dem Potentiometer 4 liegt das Potentio meter 5. Beide Potentiometer
sind an eine konstante Gleichspannung angeschlossen. Der Abgriff 6 des Potentiometers
5 ist mit einem festen Widerstand 7 verbunden, dessen freies Ende unmittelbar mit
der Anode 8 der Photozelle I in Verbindung steht. An der galvanischen Verbindung
zwischen Widerstand 7 und Photozelle I liegt ferner die eine Elektrode der Glimmröhre
9, deren anderer Pol am Abgriff io des Potentiometers II angeordnet ist. Die Glimmröhre
g befindet sich in einer Kippschaltung, die aus dem Widerstand 12 und der durch
die Kondensatoren 13 und 14 gebildeten Parallelkapazität besteht.
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Die Prüfung der Photozelle geschieht wie folgt: Vor Einsetzen der
Photozelle I wird das Meßgerät einreguliert, in dem der Abgriff 6 des Potentiometers
5 an das Ende geschoben wird,-welches dem in Reihe liegen den Potentiometer 4 benachbart
ist. Durch Verschieben des Abgriffes 10 am Potentiometer 1 1 wird die Glimmröhre
g derart vorgespannt, daß die Kippentladung gerade einsetzt. Anschließend wird die
Photozelle 1 eingefügt und das Potentiometer 4. dessen Abgriff 3 nach Spannungswerten
geeicht ist, auf die gewünschte Vorspannung eingestellt, bei der die Photozelle
geprüft werden soll.
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Nunmehr wird die Photozelle 1 mit einer (nicht gezeichneten) konstanten
Lichtquelle belichtet und der Abgriff 6 des Potentiometers 5 so weit vom NTerbindungspunkt
zwischen den Potentiometern 4 und 5 entfernt, l>is die Glimmentladung gerade
wieder einsetzt. Der Abgriff des Potentiometers 6 muß um einen um so größeren Betrag
verschoben sein, je empfindlicher die Photozelle, d. h. je stärker der Photostrom
ist. Außerdem ist der Verschiebungsbetrag von der Größe des Festwiderstandes 7 abhängig.
Eine Änderung des Nfeßbereiches der Anordnung ist also durch Auswechseln des Festwiderstandes
7 in einfachster Weise gegeben. Da das Potentiometer
5 nach der
Erfindung in Empfindlichkeitswerten geeicht ist, so gibt die Stellung des Abgriffes
6 unmittelbar die Empfindlichkeit der Photozelle an. Es können an die Potentiometerabgriffe
auch Voltmeter angeschaltet werden.
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Wie das obige Beispiel zeigt, ist die Messung der Photozelle durch
die erfindungsgemäße Anordnung ohne die Verwendung von erschütterungsempfindlichen
und kostspieligen Instrumenten lediglich unter Benutzung von einfachsten Bauelementen
möglich. Selbstverständlich läßt sich die Messung auch auf Widerstands- und Spannungswerte
übertragen. Dementsprechend wird erfindungsgemäß das dem Festwiderstand 7 zugeordnete
Potentiometer 5 nach Stromstärke undfoder Ohm- und/oder Empfindlichkeitswerten (Photozelle)
geeicht und dement-.sprechend bezeichnet. Das Potentiometer4, welches dem Prüfling
zugeordnet ist, wird in Volt für die Photozellenvorspannung bzw. in Meßbereichsfaktoren
für Widerstandsmessungen usw. geeicht. Der Meßbereichsfaktor ist dann derjenige
Wert, mit dem die Ohmbetragablesung an dem Potentiometer 5, welches mit dem Festwiderstand
7 verbunden ist, multipliziert werden muß, um den richtigen Ohmbetrag zu erhalten.
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Das Gerät kann auch bei veränderlichen Betriebsspannungen j ederzeit
nachgeeicht werden. Zu diesem Zwecke wird nach der Erfindung eine regelbare Anordnung,
etwa ein veränderlicher Widerstand, vorgeschaltet) urn den an den Potentiometern
liegenden Spannungsabfall einstellen zu können. Es wird dann, von einer Eichstellung
des dem Festwiderstand 7 zugeordneten Potentiometers 5 ausgehend, die an den Potentiometern
liegende Teilspannung so eingestellt, daß die Glimmröhre gerade anspricht.
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Den Soll-Spannungsabfall an den Potentiometern kann man nach der
Erfindung auch durch einen parallel geschalteten Spannungsmesser oder einen in Reihe
liegenden Strommesser in Verbindung mit einer Vorrichtung zur Veränderung des Spannungsabfalles
an den Potentiometern erzielen.
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Sobald der Stromdurchgang oder die Spannung auf einen Festwert einreguliert
ist, ist die Gewähr dafür gegeben, daß an den P otentiometern der Soll- Sp annungsabfall
liegt.
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Die genannten Kontrolleinrichtungen werden erspart, wenn die gesamte
Meßeinrichtung in an sich bekannter Weise mit einer Glättungseinrichtung, etwa in
Gestalt von Glättungsglimmröhren, versehen ist oder mit einem Eisenwasserstoftwiderstand
in Reihe liegt.
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Ein weiteres Beispiel des Photozellenprüfgerätes mit Netzanschluß
zeigt die Abb. 2.
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An den Klemmen 15 liegt das Gleich- bzw.
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Wechselstromnetz, welches über den Widerstand I6 den Heizstrom für
die Gleichrichterröhre I7 liefert. Um Netzspannungsunterschiede bzw. den am Kondensator
18 und damit an den Potentiometern 4 und 5 liegenden Spannungsabfall einregulieren
zu können, ist dem Widerstand I6 ein veränderlicher Widerstand 19 vorgeschaltet.
Gleichzeitig speist der durch den Widerstand I6 fließende Strom die für die Beleuchtung
der Photozelle dienende Glühlampe 20. Zur Feststellung der Soll-Betriebsspannung
dient der Spannungsmesser 21. Im übrigen ist die Schaltung ihrem Wesen nach (wie
in Abb.I dargestellt) aufgebaut, jedoch mit dem Unterschied, daß im Beispiel Abb.
2 der Widerstand 7 derart hochohmig bemessen ist, daß er zur Erzwingung einer Kippentladung
für die Glimmröhre 9 ausreicht. Es hat sich praktisch als ausreichend erwiesen,
den Widerstand 7 auf mindestens 1 Megohm zu bemessen. Im Beispiel Abb. 2 ist ferner
ein Umschalter 22 vorgesehen, der beim Umlegen die Glimmröhre g ausschaltet und
gIeichzeitig die Glühlampe 20 durch Kurzschließen des Glühfadens zum Verlöschen
bringt. In dieser Schaltstellung besteht bei der Anordnung die Möglichkeit, die
Zündspannung der Photozelle, soweit sie zum gasgefüllten Typ gehört, zu ermitteln.
Man braucht dann nur den nach Volt geeichten Angriff 3 des Potentiometers 4 so weit
nach unten zu schieben, bis durch die Photozelle eine periodische Glimmentladung
fließt, die durch den Widerstand 7 und durch die Kapazität der Kondensatoren I3
und 14 bestimmt ist. Falls durch den Ohmschen Widerstand der Potentiometer 4 bzw.
11 die Kippentladung in ihrer Intensität beeinträchtigt wird, kann dies durch Überbrücken
dieser Widerstände durch Kondensatoren 23 und 24 behoben werden.