DE102010011338A1

DE102010011338A1 - Measuring device for detecting changes in shape

Info

Publication number: DE102010011338A1
Application number: DE201010011338
Authority: DE
Inventors: Martin Pusch
Original assignee: Otto Bock Healthcare GmbH
Current assignee: Otto Bock Healthcare GmbH
Priority date: 2010-03-12
Filing date: 2010-03-12
Publication date: 2011-09-15
Also published as: WO2011110158A3; WO2011110158A2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Messeinrichtung (1) zur Erfassung von Formänderungen mit einem Träger, auf dem ein Messgitter mit einem Messleiter (4) mit elektrischen Anschlüssen (2, 3) angeordnet ist, wobei neben dem Messleiter (4) zumindest ein Schutzleiter (5, 6) angeordnet ist.The invention relates to a measuring device (1) for detecting changes in shape with a carrier on which a measuring grid with a measuring conductor (4) with electrical connections (2, 3) is arranged, wherein in addition to the measuring conductor (4) at least one protective conductor (5, 6) is arranged.

Description

Die Erfindung betrifft eine Messeinrichtung zur Erfassung von Formänderungen mit einem Träger, auf dem Messgitter mit einem Messleiter mit elektrischen Anschlüssen angeordnet ist. Eine solche Messeinrichtung wird insbesondere zur Erfassung von Dehnungen oder Stauchungen eingesetzt und wird üblicherweise als Dehnungsmessstreifen bezeichnet.The invention relates to a measuring device for detecting changes in shape with a carrier, is arranged on the measuring grid with a measuring conductor with electrical connections. Such a measuring device is used in particular for detecting strains or compressions and is commonly referred to as strain gauges.

Dehnungsmessstreifen sind aus dem Stand der Technik allgemein bekannt, beispielsweise aus der DE 6604989 , in der Dehnungsmessstreifen mit einer größeren Anzahl von in gleichen Abständen nebeneinander zu einer Dehnungsmessstreifenkette auf einem Trägerstreifen oder Trägerband vereinigten Messgittern beschrieben sind. Die jeweiligen Messgitter sind gegenüber der Trägerstreifen-Längsmittellinie unter einem Winkel angeordnet.Strain gauges are well known in the art, for example from the DE 6604989 , are described in the strain gauges with a larger number of equally spaced apart side by side to a strain gauge chain on a carrier strip or carrier tape measuring grids. The respective measuring gratings are arranged at an angle relative to the carrier strip longitudinal center line.

Dehnungsmessstreifen ändern schon bei geringen Verformungen ihren elektrischen Widerstand. Sie werden auf das zu untersuchende Objekt aufgebracht, üblicherweise aufgeklebt, und an eine Spannungsquelle angeschlossen. Verformungen, also Dehnungen oder Stauchungen, führen zu einer Veränderung des Widerstandes des Dehnungsmessstreifens, der in einem bestimmten Verhältnis zur Längenänderung verändert wird. Dehnungsmessstreifen werden an unterschiedlichsten Maschinen, Konstruktionen oder Druckbehältern eingesetzt, ebenso werden sie als Sensoren eingesetzt, mit denen die Belastung beispielsweise elektronischer Waagen, Kräfte, Momente, Beschleunigungen oder Drücke gemessen werden. Neben statischen Belastungen können auch sich zeitlich ändernde Belastungen erfasst werden.Strain gauges change their electrical resistance even at low deformations. They are applied to the object to be examined, usually glued, and connected to a voltage source. Deformations, ie strains or compressions, lead to a change in the resistance of the strain gauge, which is changed in a certain ratio to the change in length. Strain gauges are used on a variety of machines, constructions or pressure vessels, as well as they are used as sensors with which the load of electronic scales, forces, moments, accelerations or pressures are measured. In addition to static loads, time-varying loads can also be recorded.

So genannte Folien-Dehnmessstreifen weisen ein Messgitter mit einem Messleiter in einer Dicke zwischen drei und fünf Mikrometer auf, die auf einen Kunststoffträger kaschiert und ausgeätzt werden. Auf der Oberseite wird häufig eine Abdeckung aufgebracht, die mit der Trägerfolie oder dem Träger fest verklebt oder verschweißt wird, um das Messgitter mechanisch zu schützen.So-called film strain gauges have a measuring grid with a measuring conductor in a thickness of between three and five micrometers, which are laminated on a plastic substrate and etched. On the top of a cover is often applied, which is firmly glued or welded to the carrier film or the carrier to mechanically protect the measuring grid.

Bei der Anwendung von Dehnungsmessstreifen sind Störgrößen zu berücksichtigen, beispielsweise die Temperatur, da sich das Widerstandverhalten temperaturabhängig ändern kann oder sich aufgrund von temperaturbedingten Ausdehnungen Widerstandsänderungen ergeben, die nicht mit einer belastungsinduzierten Dehnung übereinstimmen. Neben einer Kriechneigung und einer Querempfindlichkeit sind Dehnungsmessstreifen insbesondere gegen Feuchtigkeit zu schützen, da die meisten Trägerwerkstoffe hygroskopisch sind. Ebenfalls besteht die Gefahr, dass eine Veränderung der Oberfläche durch Schmutz und Korrosion in Anwesenheit von Feuchtigkeit in den mitunter sehr dünnen Messleitern auftritt, was zu Veränderungen der Messergebnisse im Laufe der Zeit führt.When using strain gauges, disturbance variables must be taken into account, for example the temperature, since the resistance behavior can change as a function of temperature or, due to temperature-related expansions, changes in resistance which do not coincide with a load-induced strain. In addition to a creep and a cross-sensitivity strain gauges are to protect against moisture in particular, since most carrier materials are hygroscopic. There is also the danger that a change in the surface caused by dirt and corrosion in the presence of moisture in the sometimes very thin measuring conductors, which leads to changes in the measurement results over time.

Konventionell werden Dehnungsmessstreifen verkapselt geliefert oder nachträglich mit einer Schutzschicht, zum Beispiel aus Silikon, überzogen. Neben der Gestaltung der Dehnungsmessstreifen auf einem separaten Trägermaterial ist es möglich, dass Messeinrichtungen unmittelbar auf den zu untersuchenden und zu vermessenden Bauteilen aufgebracht werden. Dies kann beispielsweise durch Sputtern geschehen, wodurch ein separates Kleben der Dehnungsmessstreifen entfallen und eine exzellente Anbildung an den zu untersuchenden Körper erzielt werden kann. Bisher auftretende Probleme wie das Kriechen oder Quellen der Klebschicht entfallen, wodurch eine sehr hohe Positionsgenauigkeit und Messgenauigkeit erzielt werden kann. Bei dem direkten Anbringen auf den zu untersuchenden Körper hat sich jedoch herausgestellt, dass Feuchtigkeit, Schmutz und Korrosion einen großen Einfluss auf die Messgenauigkeit haben und ein Schutz dagegen zwingend erforderlich ist.Conventionally, strain gauges are delivered encapsulated or subsequently coated with a protective layer, for example of silicone. In addition to the design of the strain gauges on a separate carrier material, it is possible that measuring devices are applied directly to the components to be examined and measured. This can be done, for example, by sputtering, whereby a separate gluing of the strain gauges omitted and an excellent attachment to the body to be examined can be achieved. Previous problems such as creeping or swelling of the adhesive layer omitted, whereby a very high position accuracy and accuracy can be achieved. When attached directly to the body to be examined, however, it has been found that moisture, dirt and corrosion have a great influence on the measurement accuracy and protection against this is absolutely necessary.

Das Aufbringen eines solchen Schutzes ist mit hohen Kosten verbunden und hat gegebenenfalls funktionelle Nachteile. Die zum Schutz verwendeten Materialien können Feuchtigkeit aufnehmen oder beim Herstellungsprozess bzw. beim Beschichtungsprozess können Luft oder Feuchtigkeit mit eingeschlossen werden. Darüber hinaus kann die Oberfläche des Dehnungsmessstreifens im Betrieb beschädigt werden. Solche Nachteile entstehen insbesondere bei Dehnungsmessstreifen mit hohen Widerständen, die häufig aus Energiespargründen verwendet werden.The application of such protection is associated with high costs and may have functional disadvantages. The materials used for protection can absorb moisture or in the manufacturing process or in the coating process, air or moisture can be included. In addition, the surface of the strain gauge can be damaged during operation. Such disadvantages arise in particular with strain gauges with high resistances, which are often used for energy saving reasons.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine neuartige Messeinrichtung bereitzustellen, die die genannten negativen Einflüsse minimiert.The object of the present invention is to provide a novel measuring device which minimizes the aforementioned negative influences.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Messeinrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruches gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung und in den Figuren offenbart.According to the invention this object is achieved by a measuring device with the features of the main claim. Advantageous embodiments and further developments of the invention are disclosed in the subclaims, the description and in the figures.

Die erfindungsgemäße Messeinrichtung zur Erfassung von Formänderungen mit einem Träger, auf dem ein Messgitter mit einem Messleiter mit elektrischen Anschlüssen angeordnet ist, sieht vor, dass neben dem Messleiter zumindest ein Schutzleiter angeordnet ist. Der Schutzleiter kann dabei nur einseitig neben dem Messleiter angeordnet sein, um elektrochemische Korrosion zu vermindern oder zu vermeiden. Der Messleiter, der zur Bestimmung des Widerstandes und damit auch zur Bestimmung der Widerstandsveränderung und damit der Dehnung oder Stauchung bzw. Formänderung des Trägers dient, weist neben sich zumindest einen Schutzleiter mit dem gleichen Potential auf. Bilden sich Widerstandsbrücken durch Wasser oder andere Fremdpartikel zwischen den Leitern, so hat dies auf den Messleiter keinen Einfluss, da keine Potentialdifferenzen zwischen dem Messleiter und dem nebenliegenden Schutzleiter oder den Schutzleitern existieren. An dem Schutzleiter oder den Schutzleitern und dem Messleiter liegt im Wesentlichen die gleiche Spannung an, so dass kein Strom zwischen dem Leitern fließen kann. Durch einen fehlenden Stromfluss vom umliegenden Material zum Messleiter wird eine elektrochemische Korrosion vermieden, so dass die Haltbarkeit und Messgenauigkeit verbessert wird. Der Schutzleiter und der Messleiter müssen dazu nicht an derselben Spannungsquelle angeschlossen sein, es ist ausreichend, wenn die Spannungen nahezu gleich sind, um Potentialunterschiede zu minimieren. So kann das Messgitter beispielsweise bei einer Stauchung oder Dehnung einen Spannungsunterschied von ca. 2 mV erzeugen, so dass bei einer Spannung an dem Messleiter von ca. 5 V oder 2,5 V bei einem Mittenabgriff zu einem vernachlässigbaren Messfehler führt.The measuring device according to the invention for detecting changes in shape with a carrier, on which a measuring grid with a measuring conductor with electrical connections is arranged, provides that at least one protective conductor is arranged next to the measuring conductor. The protective conductor can be arranged only on one side next to the measuring conductor in order to reduce or avoid electrochemical corrosion. The measuring conductor, which is used to determine the resistance and thus also to determine the Resistance change and thus the strain or compression or change in shape of the wearer, has at least one protective conductor with the same potential next to him. If resistance bridges due to water or other foreign particles form between the conductors, this has no influence on the measuring conductor, since there are no potential differences between the measuring conductor and the adjacent protective conductor or the protective conductors. Essentially the same voltage is applied to the protective conductor or the protective conductors and the measuring conductor, so that no current can flow between the conductors. A lack of current flow from the surrounding material to the measuring conductor avoids electrochemical corrosion, thus improving durability and measuring accuracy. The protective conductor and the measuring conductor need not be connected to the same voltage source, it is sufficient if the voltages are almost equal to minimize potential differences. For example, the measuring grid can generate a voltage difference of approximately 2 mV during compression or expansion, so that a voltage at the measuring conductor of approximately 5 V or 2.5 V results in a negligible measuring error in the case of center tap.

Eine Variante der Erfindung sieht vor, dass die Schutzleiter oder der Schutzleiter an den elektrischen Anschlüssen des Messleiters angeschlossen sind. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die gleiche Spannung an allen Leitern anliegt, was die Messgenauigkeit erhöht.A variant of the invention provides that the protective conductor or the protective conductor are connected to the electrical terminals of the measuring conductor. This can ensure that the same voltage is applied to all conductors, which increases the accuracy of measurement.

Sind zwei oder mehr Schutzleiter beiderseits des Messleiters vorgesehen, ist der Messleiter bevorzugt zwischen zwei Schutzleitern mit dem gleichen Potential eingerahmt, so dass ein verbesserter Schutz für den Messleiter besteht. Durch die Anlegung der gleichen oder im Wesentlichen gleichen Spannung an allen Leitern wird über die Länge der Leiter eine minimale Potentialdifferenz zwischen den Leitern gewährleistet, wodurch die elektrochemische Korrosion vermieden oder zumindest vermindert wird.If two or more protective conductors are provided on both sides of the measuring conductor, the measuring conductor is preferably framed between two protective conductors with the same potential, so that there is an improved protection for the measuring conductor. Applying the same or substantially equal voltage across all conductors ensures a minimal potential difference across the conductors over the length of the conductors, thereby avoiding or at least reducing electrochemical corrosion.

In dem Schutzleiter oder den Schutzleitern sowie in dem Messleiter können Ersatzwiderstände vorgesehen sein, um Ungleichmäßigkeiten im Gesamtwiderstand des jeweiligen Leiters auszugleichen. Wichtig ist, dass das Potential an den Anschlüssen der Messeinrichtung zwischen dem Messleiter und dem Schutzleiter oder den Schutzleitern im Wesentlichen gleich ist.In the protective conductor or the protective conductors and in the measuring conductor replacement resistors may be provided to compensate for irregularities in the total resistance of the respective conductor. It is important that the potential at the terminals of the measuring device between the measuring conductor and the protective conductor or the protective conductors is substantially equal.

Die Schutzleiter können über die gesamte Länge des Messleiters gleich beabstandet zu dem Messleiter angeordnet sein, wobei bei einer mäanderförmigen, winklig zueinander ausgerichteten Ausgestaltung einzelner Abschnitte des Messleiters die Schutzleiter abschnittsweise parallel zu den jeweils im Wesentlichen geraden Abschnitten des Messleiters verlaufen. Der Messleiter kann wellenartig oder mäanderartig ausgebildet sind, ebenfalls können die Mäander in winklig angeordneten Schenkeln ausgebildet sein, so dass es beispielsweise einen horizontal orientierten Mäanderschenkel und einen vertikal orientierten Mäanderschenkel geben. Alternativ zu einer eckigen Ausgestaltung kann der Messleiter auch wellenartig und bogenförmig oder mit zwei winkelig zueinander ausgerichteten Schenkeln ausgebildet sein.The protective conductors may be arranged equidistant from the measuring conductor over the entire length of the measuring conductor, with the protective conductors extending in sections parallel to the respective substantially straight sections of the measuring conductor in the case of a meandering, angularly aligned configuration of individual sections of the measuring conductor. The measuring conductor can be wave-like or meander-like, also the meander can be formed in angularly arranged legs, so that, for example, there is a horizontally oriented meandering leg and a vertically oriented meandering leg. As an alternative to a polygonal configuration, the measuring conductor can also be configured in a wave-like and arcuate manner or with two limbs oriented at an angle to one another.

Die Leiter, also sowohl der Messleiter als auch die Schutzleiter, können aus einem Vollmaterial herausgearbeitet oder aus einer aufgebrachten Beschichtung funktionalisiert sein. Ebenfalls ist es möglich, dass lediglich die Leiter zusammen mit den elektrischen Anschlüssen auf den Träger aufgebracht werden. Als Trägermaterial können entweder eine separate Folie oder ein separates Bauteil oder das zu untersuchende Objekt selbst dienen. Die Leiter können auf dem Träger aufgebracht, aufgedruckt oder lithographisch strukturiert sein.The conductors, ie both the measuring conductor and the protective conductor, can be worked out of a solid material or functionalized from an applied coating. It is also possible that only the conductors are applied together with the electrical connections to the carrier. The carrier material may be either a separate film or a separate component or the object to be examined itself. The conductors can be applied to the carrier, printed or structured lithographically.

Die Leiter und die elektrischen Anschlüsse können einstückig ausgebildet sein, so dass eine gleichmäßige elektrische Leitung vorliegt, da die Leiter nicht an die elektrischen Anschlüsse angeschlossen werden müssen. Bevorzugt haben die Leiter die gleiche Länge, so dass das Widerstandsgefälle über die Länge konstant ist. Die Größe der Widerstände in den Leitern ist dabei unerheblich, da das Widerstandsgefälle und damit die Potentialdifferenz von der absoluten Größe der Widerstände unabhängig ist. Der Widerstand der Schutzleiter kann von dem Widerstand des Messleiters verschieden sein.The conductors and the electrical connections may be integrally formed, so that there is a uniform electrical line, since the conductors do not have to be connected to the electrical connections. Preferably, the conductors have the same length, so that the resistance gradient is constant over the length. The size of the resistors in the conductors is irrelevant, since the resistance gradient and thus the potential difference is independent of the absolute size of the resistors. The resistance of the protective conductor may be different from the resistance of the measuring conductor.

In dem Messleiter kann ein Mittenabgriff vorgesehen sein, um eine Messung der Dehnung zu ermöglichen. Bei einer Ausgestaltung der Messeinrichtung mit mäanderförmig ausgebildeten, winklig zueinander angeordneten Schenkeln liegt der Mittenabgriff bevorzugt an dem Verbindungspunkt der beiden Schenkel in dem Messleiter.A center tap may be provided in the measurement conductor to allow for measurement of strain. In an embodiment of the measuring device with meandering, angularly arranged legs, the center tap is preferably located at the connection point of the two legs in the measuring conductor.

Zur Ausgestaltung eines elektrischen und mechanischen Schutzes kann zumindest über den Leitern eine Schutzschicht angeordnet sein, um mechanische Beeinträchtigungen zu minimieren. Ebenfalls werden dadurch Feuchtigkeit und Verunreinigungen von den Leitern ferngehalten, wodurch sich die elektrochemischen Aktivitäten minimieren lassen. Die Schutzschicht kann sich auch über die gesamte Messeinrichtung erstrecken.To form an electrical and mechanical protection, a protective layer can be arranged at least over the conductors in order to minimize mechanical damage. It also keeps moisture and contaminants away from the conductors, minimizing electrochemical activity. The protective layer can also extend over the entire measuring device.

Der Messleiter kann Abschnitte aufweisen, die in zwei senkrecht zueinander ausgerichteten Orientierungen verlaufen, also winklige Mäander bilden, wobei die Gesamtlängen der Abschnitte in jeder Orientierung einander im Wesentlichen entsprechen. Dadurch ist es möglich, gleiche Signale für Dehnungen in unterschiedlichen Richtungen zu erhalten.The measuring conductor may have sections which run in two orientations oriented perpendicular to one another, ie form angled meanders, the total lengths of the sections in each Orientation essentially correspond to each other. This makes it possible to obtain the same signals for strains in different directions.

Der Messleiter ist bevorzugt nur an den Spannungsanschlüssen elektrisch mit den Schutzleitern verbunden, ansonsten sind die Schutzleiter elektrisch von dem Messleiter isoliert.The measuring conductor is preferably electrically connected to the protective conductors only at the voltage terminals, otherwise the protective conductors are electrically isolated from the measuring conductor.

Die Erfindung betrifft eine orthopädietechnische Einrichtung mit einer Messeinrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Messeinrichtung unmittelbar in einer Komponente der orthopädietechnischen Einrichtung, die als Orthese oder Prothese ausgebildet sein kann, angeordnet sein kann.The invention relates to an orthopedic device having a measuring device according to one of the preceding claims, wherein the measuring device can be arranged directly in a component of the orthopedic device, which may be formed as an orthosis or prosthesis.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:An exemplary embodiment of the invention will be explained in more detail below with reference to the figures. Show it:

1 – eine schematische Anordnung der Messeinrichtung; 1 A schematic arrangement of the measuring device;

2 – eine Variante mit Ersatzwiderständen; sowie 2 - a variant with substitute resistors; such as

3 – eine Variante mit getrennten und einem gemeinsamen Anschluss zeigt. 3 - Shows a variant with separate and a common connection.

Die Messeinrichtung 1 gemäß 1 sieht zwei elektrische Anschlüsse 2, 3 vor, die über einen Messleiter 4 eines Messgitters verbunden sind. An den Anschlüssen 2, 3 liegt eine konstante Spannungsquelle an, die in der Zeichnung nicht dargestellt ist. Durch die Spannungsquelle wird sichergestellt, dass die Spannungsversorgung immer gleich bleibt. Parallel zu dem Messleiter 4 sind zwei Schutzleiter 5, 6 beidseitig neben dem Messleiter 4 angeordnet. Der Messleiter 4 ist aus Abschnitten 48, 49 ausgebildet, die jeweils rechtwinklig zueinander orientiert sind. In der Figur sind die Abschnitte 48, 49 als vertikale Abschnitte 48 und horizontale Abschnitte 49 ausgebildet, die so orientiert sind, dass sich eine mäanderartige Struktur ausbildet. Dabei ist ein vertikaler Schenkel 8 und ein horizontaler Schenkel 9 aus einem mäanderartigen Messleiter 4 gebildet. Die Schutzleiter 5, 6 sind entsprechend mäanderartig ausgestaltet und verlaufen abschnittsweise parallel zu den Abschnitten 48, 48 des Messleiters 4. In dem Messleiter 4 ist ein Mittenabgriff 7 vorgesehen, der zur Messung der Dehnung verwendet werden kann. Der Mittenabgriff 7 ist optional und nicht unbedingt notwendig, um die Funktionsfähigkeit der Messeinrichtung 1 zu gewährleisten. Insbesondere bei einem Einsatz von Ersatzwiderständen ist die Anordnung des Mittenabgriffs 7 vorteilhaft.The measuring device 1 according to 1 sees two electrical connections 2 . 3 in front, via a measuring conductor 4 a measuring grid are connected. At the connections 2 . 3 is a constant voltage source, which is not shown in the drawing. The voltage source ensures that the power supply always remains the same. Parallel to the measuring conductor 4 are two protective conductors 5 . 6 on both sides next to the measuring conductor 4 arranged. The measuring conductor 4 is from sections 48 . 49 formed, which are each oriented at right angles to each other. In the figure are the sections 48 . 49 as vertical sections 48 and horizontal sections 49 formed, which are oriented so that forms a meander-like structure. Here is a vertical leg 8th and a horizontal thigh 9 from a meandering measuring conductor 4 educated. The protective conductor 5 . 6 are designed according to meandering and run in sections parallel to the sections 48 . 48 of the measuring conductor 4 , In the measuring ladder 4 is a center tap 7 provided, which can be used to measure the strain. The center tap 7 is optional and not essential to the functionality of the measuring device 1 to ensure. In particular, when using replacement resistors is the arrangement of the center tap 7 advantageous.

Der Abstand zwischen dem Messleiter 4 und den Schutzleitern 5, 6 kann sehr gering ausfallen, um den Bauraum für die Messeinrichtung möglichst gering zu halten. Die Leiter 4, 5, 6, ebenso wie die elektrischen Anschlüsse 2, 3 können beispielsweise mit einem Laser aus einer bestehenden, zum Beispiel gesputterten Oberflächenschicht herausgeschnitten werden. Der zusätzliche Fertigungsaufwand für die beiden Schutzleiter 5, 6 ist sehr gering, da der größte Zeitaufwand für die Ausrichtung und Einstellung der Schenkel 8, 9 der Messeinrichtung und des Lasers besteht. Alternative Verfahren zum Entfernen einer aufgesputterten Leiterschicht oder zum Aufbringen oder Aufdrucken des Messleiters 4 zusammen mit den elektrischen Anschlüssen 2, 3 und den Schutzleitern 5, 6 sind ebenfalls möglich und vorgesehen.The distance between the measuring conductor 4 and the protective conductors 5 . 6 can be very small to keep the space for the measuring device as low as possible. The ladder 4 . 5 . 6 , as well as the electrical connections 2 . 3 For example, with a laser, they can be cut out of an existing, for example sputtered, surface layer. The additional manufacturing effort for the two protective conductors 5 . 6 is very small, since the largest amount of time for the alignment and adjustment of the legs 8th . 9 consists of the measuring device and the laser. Alternative methods for removing a sputtered conductor layer or for applying or printing the measuring conductor 4 along with the electrical connections 2 . 3 and the protective conductors 5 . 6 are also possible and provided.

Die vorgeschlagene Lösung minimiert durch ihre Anordnung messtechnisch negative Effekte durch Feuchtigkeit, Schmutz und Korrosion. Vorteilhafterweise sind die Schutzleiter 5, 6 in einem gleichmäßigen Abstand zu dem Messleiter 4 vorgesehen. Bei der vorgeschlagenen Anordnung kann der Korrosionseffekt durch Elektrolyse vermindert oder verhindert werden. Durch Anlegen eines Spannungspotentials an die Messeinrichtung kommt es bei Vorhandensein von Feuchtigkeit zu einer schwachen Elektrolyse. Anionen wandern dadurch zu der Metallschicht, aus der die Leiter 4, 5, 6 bestehen, geben ihr Elektron ab und sorgen damit für eine Oxidation des Metalls, welches dadurch in Lösung geht und korrodiert. Da durch die Schutzleiter 5, 6 eine Potentialdifferenz zu dem Messleiter grundsätzlich vermieden werden kann, kann der Messleiter 4 auf diesem Wege nicht mehr korrodieren.The proposed solution minimizes by their arrangement metrologically negative effects of moisture, dirt and corrosion. Advantageously, the protective conductors 5 . 6 at a uniform distance to the measuring conductor 4 intended. In the proposed arrangement, the corrosion effect can be reduced or prevented by electrolysis. By applying a voltage potential to the measuring device occurs in the presence of moisture to a weak electrolysis. Anions thereby migrate to the metal layer from which the conductors 4 . 5 . 6 exist, give off their electron and thus provide for oxidation of the metal, which thereby dissolves and corrodes. Because of the protective conductor 5 . 6 a potential difference to the measuring conductor can be avoided in principle, the measuring conductor 4 Do not corrode in this way anymore.

In der 2 ist eine Variante der Erfindung dargestellt. Auch hier sind zwei Schutzleiter 5, 6 beidseitig neben einem Messleiter 4 angeordnet. Der Messleiter 4 ist mäanderförmig ausgebildet, die Schutzleiter 5, 6 verlaufen parallel und im Wesentlichen in einem gleich bleibenden Abstand zu dem Messleiter 4. Anders als in der Ausführungsform gemäß 1 sind die Spannungsanschlüsse 24, 25, 26, 34, 35, 36 der Leiter 4, 5, 6 getrennt ausgeführt, so dass jeder Leiter 4, 5, 6 mit einer eigenen Spannungsquelle versorgt ist. Dabei ist darauf zu achten, dass die Spannungsquellen eine im Wesentlichen gleiche Spannung liefern, damit eine Potentialgleichheit vorhanden ist.In the 2 a variant of the invention is shown. Again, there are two protective conductors 5 . 6 on both sides next to a measuring conductor 4 arranged. The measuring conductor 4 is meander-shaped, the protective conductor 5 . 6 are parallel and substantially at a constant distance from the measuring conductor 4 , Unlike in the embodiment according to 1 are the voltage connections 24 . 25 . 26 . 34 . 35 . 36 the leader 4 . 5 . 6 run separately, so that each conductor 4 . 5 . 6 is supplied with its own power source. It is important to ensure that the voltage sources supply a substantially equal voltage so that a potential equality exists.

In der 2 ist weiterhin vorgesehen, dass Teile der Widerstände in den Leitern 4, 5, 6 durch Ersatzwiderstände 11, 12, 13, 14, 15, 16 ersetzt werden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind jeweils zwei Ersatzwiderstände pro Leiter 4, 5, 6 vorgesehen. Die Ersatzwiderstände 11, 12, 13, 14, 15, 16 können auch als externe Widerstände ausgebildet sein und befinden sich dann vorzugsweise innerhalb des nicht dargestellten Messgerätes. An allen Widerständen 11, 12, 13, 14, 15, 16 wird die gleiche Spannung eingestellt. Der Mittenabgriff 7 liegt hinter dem mittleren, externen Widerstand 14 oder 11 des Messleiters 4. Wie in der 2 dargestellt, können die Widerstände 11, 12, 13, 14, 15, 16 an beiden Seiten des Dehnmessstreifens zusätzlich angebracht werden, wobei die Auslegung und Ausführung der Widerstände 11, 12, 13, 14, 15, 16 so gewählt ist, dass das Potential an den Anschlüssen 24, 25, 26, 34, 35, 36 zwischen dem Messleiter 4 und den Schutzleitern 5, 6 im Wesentlichen gleich ist. Bei einer zweiseitigen Anbringung von Widerständen 11, 14 kann der Mittenabgriff 7 eingangsseitig oder ausgangsseitig hinter dem jeweils mittleren Widerstand gewählt werden. Statt einen Schutzleiter 5, 6 zum Teil durch Widerstände 12, 13, 15, 16 zu ersetzen, können auch zusätzliche Spannungsquellen angeschlossen werden, um für eine Potentialgleichheit zwischen dem Messleiter 4 und den Schutzleitern 5, 6 zu sorgen.In the 2 is further provided that parts of the resistors in the conductors 4 . 5 . 6 by substitute resistors 11 . 12 . 13 . 14 . 15 . 16 be replaced. In the illustrated embodiment, two equivalent resistors per conductor 4 . 5 . 6 intended. The replacement resistors 11 . 12 . 13 . 14 . 15 . 16 can also be designed as external resistors and are then preferably within the measuring device, not shown. At all resistances 11 . 12 . 13 . 14 . 15 . 16 the same voltage is set. The center tap 7 is behind the medium, external resistance 14 or 11 of the measuring conductor 4 , Like in the 2 shown, the resistors 11 . 12 . 13 . 14 . 15 . 16 be additionally attached to both sides of the strain gauge, the design and execution of the resistors 11 . 12 . 13 . 14 . 15 . 16 so chosen is that the potential at the terminals 24 . 25 . 26 . 34 . 35 . 36 between the measuring conductor 4 and the protective conductors 5 . 6 is essentially the same. With a two-sided attachment of resistors 11 . 14 can the center tap 7 be selected on the input side or output side behind the respective middle resistance. Instead of a protective conductor 5 . 6 partly by resistances 12 . 13 . 15 . 16 Additional voltage sources can also be connected in order to ensure a potential equality between the measuring conductor 4 and the protective conductors 5 . 6 to care.

Eine Variante der Erfindung ist in der 3 dargestellt, in der die Anschlüsse 24, 25, 26 der Spannungsquellen separat ausgeführt sind, so dass die eine Anschlussseite getrennte Anschlüsse 24, 25, 26 einer Spannungsversorgung aufweist, während der andere Anschluss 3 der Spannungsquelle als gemeinsamer Anschluss ausgebildet ist. Auch hier sind Ersatzwiderstände 14, 15, 16 vorgesehen, um die Potentialgleichheit zwischen den Schutzleitern 5, 6 und dem Messleiter 4 zu gewährleisten, so dass die Potentialdifferenz über die gesamte Strecke des Messleiters 4 in der Nähe von Null bleibt. Dies ist gegeben, wenn der Anfang und das Ende der Mess- und Schutzleiter 4, 5, 6, also die Anschlüsse 24, 25, 26, 3 auf ungefähr dasselbe Potential gelegt werden. Die Widerstände 14, 15, 16 können auch als externe Widerstände in einem nicht dargestellten Messgerät angeordnet sein.A variant of the invention is in the 3 shown in the connections 24 . 25 . 26 the voltage sources are designed separately, so that the one connection side separate connections 24 . 25 . 26 a power supply while the other terminal 3 the voltage source is designed as a common connection. Again, there are substitute resistors 14 . 15 . 16 provided to the potential equality between the protective conductors 5 . 6 and the measuring conductor 4 ensure that the potential difference over the entire length of the measuring conductor 4 stays close to zero. This is given when the beginning and the end of the measuring and protective conductor 4 . 5 . 6 So the connections 24 . 25 . 26 . 3 be set to about the same potential. The resistors 14 . 15 . 16 can also be arranged as external resistors in a measuring device, not shown.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 6604989 [0002]

Claims

Measuring device for detecting changes in shape with a carrier, on which a measuring grid with a measuring conductor ( 4 ) with electrical connections ( 2 . 3 ) is arranged, characterized in that in addition to the measuring conductor ( 4 ) at least one protective conductor ( 5 . 6 ) is arranged.

Measuring device according to claim 1, characterized in that protective conductor ( 5 . 6 ) on both sides next to the measuring conductor ( 4 ) are arranged.

Measuring device according to claim 1 or 2, characterized in that the one or more protective conductors ( 5 . 6 ) at the electrical connections ( 2 . 3 ) of the measuring conductor ( 4 ) is or are connected.

Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring conductor ( 4 ) and / or the protective conductor ( 5 . 6 ) at least one equivalent resistor ( 11 . 12 . 13 . 14 . 15 . 16 ) having.

Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the protective conductor ( 5 . 6 ) over the entire length equidistant from the measuring conductor ( 4 ) are arranged.

Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring conductor ( 4 ) is formed wave-like or meandering.

Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the conductors ( 4 . 5 . 6 ) are functionalized from a solid material or an applied coating.

Measuring device according to claim 7, characterized in that the conductors ( 4 . 5 . 6 ) and the electrical connections ( 2 . 3 ) are integrally formed.

Measuring device according to claim 7 or 8, characterized in that the conductors ( 4 . 5 . 6 ) are applied, printed or structured lithographically.

Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that in the measuring conductor ( 4 ) a center tap is provided.

Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that at least over the conductors ( 4 . 5 . 6 ) a protective layer is arranged.

Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring conductor ( 4 ) Sections ( 48 . 49 ) oriented in two mutually perpendicular orientations ( 8th . 9 ), and the total lengths of the sections ( 48 . 49 ) in each orientation correspond to each other.

Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring conductor ( 4 ) only on the electrical connections ( 2 . 3 ) electrically with the protective conductors ( 5 . 6 ) connected is.

Orthopedic device with a measuring device ( 1 ) according to any one of the preceding claims.