Spannungs-Kompensation

Das Verfahren der Spannungs-Kompensation ist ein Verfahren der elektrischen Messtechnik und arbeitet nach folgendem bezeichneten Prinzip:

Spannungs-Kompensator (Prinzip)
U_K wird an U_x angeglichen.

Eine Kompensationsspannung U_K wird gebildet, mit der zu messenden Spannung U_x verglichen und so lange nachgestellt, bis Gleichheit festgestellt wird (Abgleich). In DIN 1319-2 wird diese Methode auch Nullabgleichs-Messmethode genannt.

Grundlage

Bei Abgleich ist

$U_x =U_K =\frac{R_1}{R_0} U_0$

bzw.

$U_x =U_K =\frac{R_1}{R_1 +R_2} U_0$

Der aus den Widerständen und der Speisespannung U₀ ausrechenbare oder bei entsprechender Konstruktion an der Schaltung unmittelbar ablesbare Wert von U_K liefert den Messwert für U_x. Diese Messmethode vermeidet jegliche Belastung (Stromentnahme) von U_x bei Abgleich. Damit sind Messungen der Leerlaufspannung selbst an hochohmigen Quellen möglich.

Mit einer Spannungsquelle mit einem fest eingestellten präzisen Wert U₀ > U_x und digital einstellbaren Widerständen sind Präzisionsmessungen möglich.

Auch die Wheatstone-Brücke und jede andere zu Messungen verwendete Brückenschaltung arbeitet nach diesem Prinzip.

Selbstabgleichende Spannungs-Kompensation

Grundaufbau des selbstabgleichenden Spannungs-Kompensators

Bei der selbstabgleichenden Spannungs-Kompensation wird die Spannungsdifferenz U_d = U_x − U_K nicht angezeigt, sondern verstärkt auf den Motor eines Motorpotentiometers gegeben, der den Schleifer nachstellt, bis Abgleich erreicht ist. Dann ist U_d = 0; der Motor bekommt keine Spannung mehr und bleibt stehen. Der Schleifer wird gekoppelt mit einem Zeiger vor einer Skale, so dass unmittelbar der Messwert abgelesen werden kann.

Weite Verbreitung hat der selbstabgleichende Kompensator im Kompensations-Messschreiber gefunden, wobei der Motor zusammen mit dem Schleifer und Zeiger auch eine Schreibfeder bewegt.

Der Verstärkungsfaktor ist auf die Größe des Messbereichs ohne Einfluss, aber für das dynamische Verhalten wesentlich:

• Bei zu kleiner Verstärkung entsteht kriechendes Verhalten – bis zum Hysterese-Effekt aufgrund der Ansprechschwelle des Motors.
• Bei zu großer Verstärkung schwingt der Schleifer über – bis zum Zustand ungedämpfter Schwingung aufgrund der Trägheit der mechanischen Teile.

Siehe auch

Kompensation, Kompensator (Messtechnik)