Elektrische Einrichtung zur Aufzeichnung eines zweidimensionalen Schaubildes bei der Werkstoffprüfung Bei der Werkstoffprüfung besteht die Aufgabe, ein Spannungs-Dehnungs-Schaubild zu erstellen. In die sem Spannungs-Dehnungs-Schaubild ist die auf eine Werkstoffprobe wirkende Kraft (Spannung) als Ordi nate aufgetragen, während die von der Kraft hervor gerufene Verformung (Dehnung) der Probe als Ab szisse aufgetragen ist. Entscheidend für die Genauig keit des Spannungs-Dehnungs-Schaubildes ist, dass die Neigung der entstehenden Spannungs-Dehnungs-Linie möglichst genau wiedergegeben wird.
Die Ermittlung des jeweiligen Spannungs- und Dehnungswertes erfolgt mittels Messbrücken. Die Querspannung einer externen Messbrücke ändert sich proportional der Probenverformung, während sich die Querspannung einer zweiten externen Messbrücke proportional der Prüfkraft ändert. Jeder externen Messbrücke ist eine interne Messbrücke zugeordnet.
Jede intere Messbrücke weist einen Regelwiderstand auf, mit dessen Hilfe die Spannung der interen Mess- brücke proportional der Spannung der jeweiligen ex ternen Messbrücke gehalten wird. Die Stellung des Regelwiderstandes dient als Mass für die jeweilige Probenverformung bzw. Prüfkraft.
Bekannt ist es auch, den Regelweg des Regel widerstandes der internen Messbrücke, die der ab hängig von der Probenverformung verstimmten ex ternen Messbrücke zugeordnet ist, als Vorschub einer Schreibunterlage mitzuteilen und den Regelweg des anderen Regelwiderstandes als Mass für die Prüfkraft senkrecht zum Vorschub der Schreibunterlage auf dieser aufzutragen. Auf diese Weise wird unmittelbar das Spannungs-Dehnungs-Schaubild erhalten.
Die Regelung der Regelwiderstände erfolgt mittels Stellmotoren, die auf Spannungsdifferenzen zwischen externer und interner Messbrücke ansprechen. Sie lau fen so lange, bis durch entsprechende Einstellung des Regelwiderstandes die Spannungsäquivalenz zwischen externer und interner Messbrücke wieder hergestellt ist.
Um die Motoren zum Laufen bringen zu können, müssen zwischen internen und externen Messbrücken Verstärker- und Gleichrichtereinheiten vorgesehen sein. Die Anordnung war bisher so getroffen, dass zwischen jeder externen Messbrücke und dem Regel motor jeder internen Messbrücke eine Verstärker- und Gleichrichtereinheit vorgesehen war.
Die bekannte Anordnung, mit einer Verstärker und Gleichrichtereinheit zwischen jeder externen und internen Messbrücke hat einen erheblichen Nachteil. Dieser Nachteil ist dadurch zu erklären, dass es prak tisch unmöglich ist, zwei Verstärker- und Gleichrich- tereinheiten mit exakt gleicher Charakteristik zu er halten. Selbst bei gleicher Bauart der Verstärker- und Gleichrichtereinheiten weichen die Röhren und Wi derstände beider Einheiten infolge ungleicher Alte rung spätestens schon nach kurzer Betriebszeit von einander ab. Auch schon geringfügige Temperatur unterschiede im Bereich der beiden Einheiten be dingen Abweichungen in deren Charakteristiken.
Die verschiedenen Charakteristiken der beiden Verstär ker- und Gleichrichtereinheiten haben eine ungenaue Wiedergabe der Neigung der Spannungs-Dehnungs- Linie zur Folge, womit, wie oben dargelegt, die Ge nauigkeit des Spannungs-Dehnungs-Schaubildes be einträchtigt ist. Ganz abgesehen davon wird durch die Anordnung von zwei Verstärker- und Gleichrichter einheiten die gesamte Anlage teuer, vielteilig und stör anfällig.
Hier Abhilfe zu schaffen, ist Aufgabe der Erfin dung. Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Einrichtung zur Aufzeichnung eines zweidimensiona len Schaubildes, insbesondere eines Spannungs-Deh- nungs- oder Temperatur-Zeit-Schaubildes, bei der Werkstoffprüfung, mit zwei externen Messbrücken und zwei internen Messbrücken, welch letztere Regelwider stände aufweisen, die mittels auf Spannungsdifferenzen zwischen je einer externen und einer internen Mess- brücke ansprechender,
je einer der letzten zugeord neter Servomotoren einstellbar sind, durch welche entsprechende Widerstände der internen Messbrücken bestimmten, abhängigen Messgrössen der betreffenden externen Messbrücken angeglichen werden, wobei der Regelweg des einen Regelwiderstandes als Vorschub einer Schreibunterlage mitgeteilt wird und der Regel weg des anderen Regelwiderstandes als Mass für die Grösse der Prüfkraft senkrecht zum Vorschub der Schreibunterlage auf dieser aufgetragen wird.
Die Er findung ist gekennzeichnet durch eine Verstärker einrichtung und durch Mittel, um einerseits den Ein gang der Verstärkereinrichtung abwechselnd mit Ab griffen des einen, aus je einer externen und einer in ternen Messbrücke bestehenden Paares von Messbrük- ken oder des anderen Paares zu verbinden und ander seits den Ausgang der Verstärkereinrichtung abwech selnd mit dem einen oder dem anderen der genannten Servormotoren abwechselnd zu verbinden.
Damit ist bei der Erfindung nur eine Verstärker und Gleichrichtereinheit vorgesehen gegenüber zwei Einheiten bei den bekannten Anordnungen. Die mit der Anwendung zweier Verstärker- und Gleichrichter einheiten gegebene Gefahr eines ungenauen Span- nungs-Dehnungs-Schaubildes infolge verschiedener Charakteristiken ist damit beseitigt. Ausserdem lässt der Wegfall einer ganzen Verstärker- und Gleichrich- tereinheit die gesamte Anordnung billiger und weniger störanfällig werden.
Um die Verstärker- und Gleich richtereinheit im raschen Wechsel zwischen die eine bzw. andere interne und externe Messbrücke legen zu können, ist zwar ein vorzugsweise motorisch betrie bener Schalter erforderlich, jedoch ist der mit einem solchen Schalter bedingte Aufwand in keiner Weise mit dem bei Anwendung einer zweiten Verstärker und Gleichrichtereinheit gegebenen Aufwand ver gleichbar. Der Vorteil eines genaueren Spannungs- Dehnungs-Schaubildes ist also tatsächlich mit geringe rem Aufwand erreicht.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstan des ist in der Zeichnung schematisch dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 die schematische Darstellung der gesamten Anordnung, Fig. 2, 3 eine Einzelheit in verschiedenen Ausfüh rungsformen und grösserer Darstellung.
Die externe Messbrücke 1-4, deren Querspannung sich abhängig von Verformungen der nicht gezeichne ten Werkstoffprobe ändert, weist mindestens einen Deh- nungsmessstreifen, Induktivgeber oder dergleichen Ein- gangswandler auf.
Die externe Messbrücke 5-8, deren Querspannung sich abhängig von den Prüfkräften än dert, weist mindestens einen Dehnungsmessstreifen, Induktivgeber oder dergleichen Messwertaufnehmer auf. Beide Messbrücken werden von dem Oszillator 9 gespeist. An die externe Messbrücke 1-4 ist die in terne Messbrücke mit Widerständen 10, 11 ange schlossen. Die Messbrücke 1-4 wird von einer Wick lung des Transformators 33 gespeist.
In ihr bildet sich eine dehnungsproportionale Diagonalspannung aus, die zwischen 1 und 2 abgegriffen wird. Zu ihr wird die Diagonalspannung der Widerstandskombination 11, 10 addiert. Diese interne Messbrücke wird durch eine zweite Wicklung des Transformators 33 gespeist. Die Diagonalspannung der Widerstandskombination 11, 10 kann durch den Stellmotor 14 verändert wer den. Die Diagonalspannung der Widerstandskombina tion 10, 11 wird elektrisch von der Diagonalspan- nung der Messbrücke 1-4 abgezogen.
Solange beide Spannungen einander nicht gleich sind, liegt am Kon takt 27 eine von Null verschiedene Spannung, die, wenn der Schalter 24 einschaltet, durch den Verstär ker 21-23 verstärkt und über den Schalter 25, 29 dem Stellmotor 14 zugeführt wird. Auch die beiden internen Messbrücken werden von dem Oszillator 9 gespeist. Der Widerstand 12 der internen Messbrücke 12, 13 ist mittels des Motors 15 regelbar. Der Motor 14 ist ausser dem Widerstand 10 mit der angetrie benen Trommel 16 des Schreibbandes 17 gekoppelt. Der Motor 15 ist ausser dem Regelwiderstand 12 mit dem Schreibgerät 18 gekoppelt.
Die den beiden Mo toren zugeordnete Verstärkereinrichtung besteht aus einem Wechselspannungsverstärker 21, einem phasen abhängigen Gleichrichter 22, parallel zu dessen Aus gang ein Kondensator 19 liegt, und einem Gleich spannungsverstärker 23, so dass in ihr eine Transpo- nierung von Wechselspannungs- auf Gleichspannungs- verstärkung erfolgt. Zwischen dem Verstärker 21 und den Messbrücken 1-4 bzw. 5-8 ist ein Nockenschalter 24, 26, 27 angeordnet.
Zwischen dem Verstärker 23 und den Motoren 14, 15 ist ein Nockenschalter 25, 28, 29 angeordnet. Beide Schalter sind miteinander gekoppelt. Die Betätigung der Schalter erfolgt von dem Motor 30 aus mittels der Welle 31. Der Trans formator 33 ist zur Entkopplung der Speisespannung vorgesehen.
Während der Untersuchung einer Werkstoffprobe läuft der Motor 30 ständig. Die Drehzahl dieses Mo tors und die Kurbel 31 sind so aufeinander abge stimmt, dass die Stellung der Schalter 24-29 in rascher Folge wechselt. Die Stellung der Schalter soll etwa zehnmal in der Sekunde wechseln. In der ersten Schalter stellung (gezeichnet) ist die Messbrücke 1-4 an den Motor 14 angeschlossen und die Messbrücke 5-8 vom Motor 15 getrennt. In der anderen Schalterstellung (nicht gezeichnet) ist die Messbrücke 1-4 vom Motor 14 getrennt und die Messbrücke 5-8 an den Motor 15 angeschlossen.
Liegt zwischen den internen Mess- brücken und den externen Messbrücken keine Span nungsdifferenz vor, so erhalten die Motoren keine Spannung und stehen still, unabhängig davon, welche Stellung die Schalter 24-29 einnehmen. Liegt jedoch infolge Prüfkraftänderung oder Probenverformung eine Spannungsdifferenz zwischen externer und inter ner Messbrücke vor, so erhält der an die Messbrücke jeweils angeschlossene Motor einen Antriebsimpuls und treibt die Schreibtrommel 16 und das Schreib gerät 18 an.
Auf der Schreibunterlage erscheint der Spannungs-Dehnungs-Linienzug 32. Gleichzeitig re gelt der jeweilige Motor den Regelwiderstand der jeweiligen internen Messbrücken so ein, dass die Span nung der internen Messbrücke der Spannung der ex ternen Messbrücke wieder entspricht. Ist die Span- nungsäquivalenz erreicht, so wird der jeweilige Motor wieder stillgesetzt.
Die beschriebene Anordnung beschränkt sich nicht allein auf die Erstellung von Spannungs-Deh- nungs-Schaubildern; die Anordnung ist vielmehr überall dort anwendbar, wo von einer Brücken schaltung aus die Ordinate, von einer anderen Brük- kenschaltung aus die Abszisse eines Kurvenverlaufes geschrieben werden und dieses Schreiben winkeltreu erfolgen muss. So ist beispielsweise die Erfindung dann anwendbar, wenn ein Temperatur-Zeit-Schau- bild erstellt werden soll.
Die in den Brückenschaltungen 1, 2, 3, 4 und 5, 6, 7, 8 verwendeten Geber sind in Fig. 2 beispiels weise dargestellt. Es ist eine Ausführung mit Bügeln 33, 34 aus federndem Stahlblech mit Schneiden, die durch die Federn 35, 35a, die beiderseits des Prüf stückes 36 durchgehend zu denken sind, an dieses angedrückt werden. Bei einer Verlängerung des Prüf stückes dehnen sich die Schenkel der Bügel ausein ander und beeinflussen die hier beispielsweise als Messelemente gezeichneten Dehnungsmessstreifen 37, 38.
Für die praktische Ausführung ist es zweckmässig, Geber zu verwenden, deren Empfindlichkeit einstell bar ist. Hierfür kommt ein Geber nach Fig. 3 in Frage, bei dem die Messbügel der Fig. 2 durch ein Zugblech 39 mitDehnungsmessstreifen 40,41 und einer hierzu in Reihe geschalteten Feder 42 ersetzt sind.
Das Zugblech 39 dehnt sich bei einer Bewegung der Hal- terungen 43, 44, die in irgendeiner Form mit dem Prüfstück verbunden werden, nicht im selben Masse wie das Prüfstück, sondern nur in einem Verhältnis hierzu, welches durch die Federcharakteristiken der Feder 42 und des Zugbleches 39 bestimmt ist. Durch Wahl der entsprechenden Feder 42 kann man also jede beliebige Weguntersetzung erzielen und dadurch die beiden Geber für Weg und Kraft, die ja auf einen Verstärker arbeiten, in ihrer Empfindlichkeit aufein ander abstimmen.