4-Draht-Technik

Leitungswiderstände verfälschen Messung von Widerständen

Vierleiterschaltung und Leitungswiderstände $(I_U \ll I)$

Die Vierleitermessung (auch Vierleiter-Anschluss) wird bei der Messung von elektrischen Widerständen eingesetzt. Dabei fließt über zwei der Leitungen ein bekannter Strom durch den Widerstand. Die am Widerstand abfallende Spannung wird hochohmig über zwei weitere Leitungen abgegriffen und mit einem empfindlichen Voltmeter gemessen. Dadurch werden Messabweichungen durch die Spannungsabfälle auf den stromführenden Zuleitungen vermieden.

Die Berechnung des Widerstands erfolgt nach dem ohmschen Gesetz.

Anwendungsbereich

Der Vorteil der Vierleitermessung liegt darin, dass der elektrische Widerstand der Leitungen und der Kontaktstellen das Messergebnis nicht beeinflusst. Daher wird die Vierleitermessung vor allem dann eingesetzt, wenn diese Widerstände nicht mehr vernachlässigbar sind, z. B. bei Pt100-Temperaturfühlern mit langen Anschlussleitungen oder bei der Messung von sehr niederohmigen Widerständen.

Ein Fehler, der auftreten kann, sind Thermospannungen durch Temperaturdifferenzen zwischen den Anschlüssen. Diese können bei den typischerweise sehr kleinen Spannungen wesentliche Messfehler verursachen, lassen sich jedoch durch entsprechenden Aufbau vermeiden.

Wechselstrom

Bei Wechselstrom, Messung der abfallenden Spannung sowie Bestimmung der Phasenverschiebung zwischen Strom und Lastspannung ist es auch möglich, die Impedanz einer Last zu bestimmen.

Dreileitermessung

Der Spannungsabfall an der gemeinsamen Leitung lässt sich herausrechnen
U_t = U₂ − (U₁ − U₂)

Dreileiterschaltung für Messbrücken

Ersatzweise (zum Beispiel bei Pt100-Temperaturmesswiderständen) kommt der sogenannte Dreileiteranschluss zur Anwendung; hier wird nur einer der Anschlüsse getrennt geführt und mittels des Spannungsabfalles dieser einen Leitung wird mit dem Messverstärker auch der Spannungsabfall auf der anderen Leitung kompensiert. Beide stromführende Leitungen müssen hierzu den gleichen Querschnitt besitzen.

Abgrenzung

Bei der Vier-Spitzen-Messung (auch Vierpunktmessung) wird der spezifische Widerstand einer Schicht bestimmt. Sie nutzt ebenfalls getrennte Leitungen für den Messstrom und den Spannungsabfall, jedoch sind die Kontaktspitzen örtlich durch gleiche Abstände voneinander getrennt.

Siehe auch

• Körperfettwaage, Dehnmessstreifen
• Pt100
• Widerstandsmessgerät
• Widerstandsthermometer