145024. lajstromszámú szabadalom • Készülék előre megszabott nagyságú villamos feszültség előállítására (feszültségetalon)

Megjelent: 1959. június 15-én. ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL SZABADALMI LEÍRÁS 145.024. SZÁM 21. e. 1-13. OSZTÁLY — CI-169. ALAPSZÁM Készülék előre megszabott nagyságú villamos feszültség előállítására (Feszültségetalon) A Magyar Állam, mint a feltaláló: Csige Tibor budapesti lakos jogutódja. A bejelentés napja: 1955. október 14. Feszültségetalonok gyanánt jelenleg a mérési technikában normálelemeket használnak, amelyek a többi galván elemek közül pontos reprodukálhatóságukkal és feszültségük állandóságával tűnnek ki. Feszültségük ugyan függ a környezet hőmérsékletétől, azonban ez a függőség megállapítható és figyelembe vehető. A normálelemek hátránya, hogy zárlatra (nem szándékolt áram elvételre) érzékenyek és ezért használatuk igen nagy óvatosságot igényel. A találmány olyan készülék, amellyel a méretei által meghatározott feszültségérték nagy pontossággal beigazítható és állandó értéken tartható. A készülék lényegében véve Wheatstone-híd, amelynek két szemközti ágába 'hőmérséklettől független, másik két ágába pedig hőmérséklettől tüggő ellenállások vannak bekapcsolva, aminek folytán az utóbbi két ellenállásnak a rajtuk átfolyó áram hőhatása révén bekövetkező változása miatt a híd csak egy bizonyos áramerősség — s ennek megfelelően a bevezetett áram bizonyos feszültsége — esetén van kiegyenlítve. Megfelelő érzékenységű galvanométer használatával tehát ez a feszültség nagy pontossággal beszabályozható és etalonnak .használható. Ellenőrző mérések szerint az így készített etalon a nprmálelemet pontosság tekintetében eléri, a külső hőmérséklettől való függetlenség tekintetében pedig lényegesen meghaladja. A találmány egy kiviteli alakját a rajzmelléklet tünteti fel, amelyen RÍ és R2 egymással megfelelően méretezett manganin ellenállások. Megfelelő méretezésen azt kell érteni, hogy keresztmetszete úgy van megválasztva, hogy a készülék használata közben előálló különböző áramerősségeknek megfelelő különböző hőmérsékletek csak annyiban különbözzenek egymástól, hogy a hőmérsékletváltozás okozta ellenállásváltozás elhanyagolható legyen. Az RÍ és R2 ellenállások nagyságának tehát a környezeti hőfoktól és a készülék üzemviszonyaitól függetlenül állandónak kell lenni. Zl és Z2 a hőmérséklettől — tehát a készüléken átmenő áram erősségétől is — függő ellenállás. Ilyen ellenállásként előnyösen izzólámpát használhatunk, amelynek wolframszála a követelményeknek megfelel. Az áthidalásban a G kapcsokhoz megfelelő érzékenységű galvanométert kell kapcsolni. A négy ellenállást úgy kell méretezni, hogy árammentes állapotban a Z ellenállások kisebbek legyenek az Rl és R2 ellenállásoknál. Ha a négy fenti ellenállásból álló rendszeren, átmenő áram erősségét változtatjuk, akkor az áramerősség növekedésével a Zl, Z2 szálak hőmérséklete, így ellenállása és a rajtuk levő feszültségesés is növekszik, tehát a G pontok közötti feszültségkülönfoség csökken. Egy bizonyos áramerősségnél a G pontok közötti feszültségkülönbség zérussá lesz. Ez az állapot, amelynek bekövetkezése érzékeny galvanométerrel nagy pontossággal megállapítható, egy bizonyos áramerősséghez van kötve, amely — amíg az ellenállások nagysága és azok hőfok-függősége állandó — mindig ugyanaz. Ekkor azonban az egész hídrendszeren előálló feszültségkülönbség is ugyanaz. Ha azt akarjuk, hogy ez a feszültségkülönbség kerek számmal kifejezhető legyen, a hídrendszerrel sorba még egy megfelelően megválasztott értékű R3 ellenállást kapcsolunk. Ez esetben A és B az a pont, amelyek között az etalon feszültség mutatkozik, ha a készülékbe olyan erős áramot vezetünk, hogy ia: galvanométer kitérése zérus. Az etalon állandósága — mint láttuk — a felhasznált anyagok elektromos sajátságának állandóságát feltételezi, tehát az anyagok megválasztásánál nagy körültekintéssel kell eljárni. Az állandóság azonban a külső körülményektől is függ; a környezeti hőfok változása tehát befolyásolhatja. Ezért igen nagy pontosságot kívánó esetekben a készüléket termosztátba kell helyezni.