DE1276348B

DE1276348B - Messgeber fuer elektrische Spannungen oder Stroeme

Info

Publication number: DE1276348B
Application number: DE1962S0081251
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dr Klaus Horn; Dipl-Ing Dr Ludwig Pietzsch; Dipl-Ing Horst Zillich; Manfred Keller
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1962-09-03
Filing date: 1962-09-03
Publication date: 1968-08-29

Description

Meßgeber für elektrische Spannungen oder Ströme Für Kompensationsmeßgeräte ist es bekannt, die Kompensationsspannung einem oder mehreren Dehnungsmeßstreifen zu entnehmen, die auf mechanisch verspannbaren Meßfedern angebracht sind. Die Meßfedern werden vom Stellmotor des Kompensationsmeßgerätes ausgelenkt, bis die Dehnungsmeßstreifen die zur Kompensation der Meßspannung notwendige Spannung abgeben. Da hier die Kompensationsspannung kontaktlos erzeugt wird, werden die Kontaktschwierigkeiten vermieden, die bei Kompensationsmeßgeräten mit Potentiometern auftreten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Geber für elektrische Spannungen oder Ströme mit Dehnungsmeßstreifen auf mechanisch verspannbaren Meßfedern anzugeben, bei dem die zulässige Auslenkung der Meßfedern relativ groß ist, so daß die Übersetzung zwischen dem Stellmotor des Kompensationsgerätes und dem Geber kleiner gehalten werden kann. Außerdem läßt sich mit geeignet geformten Biegefedern auch bei großen Auslenkungen ein linearer Verlauf zwischen der Auslenkung und der von den Dehnungsmeßstreifen abgegebenen Spannung erreichen.
Es ist auch ein Geber für elektrische Spannungen bekannt, der eine Kompensationsspannung liefert und der aus einer Brtickenschaltung von Dehnungsmeßstreifen besteht, die auf zwei mechanisch verspannbaren Biegefedern angebracht sind. Die Biegefedern sind in der Kraftangriffsrichtung hintereinander und parallel zueinander angeordnet. An beiden Enden sind die Biegefedern miteinander unter Wahrung eines gegenseitigen Abstandes verbunden. Die auslenkende Kraft greift in der Mitte an beiden Federn in entgegengesetzter Richtung, jedoch in der gleichen Wirkungslinie an. Eine Vorspannung durch eine dritte Feder ist bei dieser bekannten Biegefederanordnung nicht vorgesehen.
Außerdem ist ein federbelasteter Balgen als Meßfeder bekannt. Der Balgen wird durch eine Schraubenfeder unter einer bestimmten Vorspannung gehalten, damit er bei allen äußeren Druckverhältnissen möglichst nur unter Druckbelastung steht. Es soll durch diese Vorspannungsfeder also verhindert werden, daß die Meßfeder (Balgen) unter ihrer Meßlast verschiedenen Beanspruchungsarten ausgesetzt ist.
Demgegenüber soll mit Hilfe der Erfindung ermöglicht werden, bei einer Biegefeder unter einer einseitig wirkenden Meßkraft beide Biegebelastungsfälle der Biegefeder auszunutzen. Auf diese Weise kann der Meßbereich der Dehnungsmeßstreifen auf der Biegefeder verdoppelt werden.
Die Erfindung bezieht sich auf einen Meßgeber für elektrische Spannungen oder Ströme, vorzugsweise für selbsttätig arbeitende Kompensationsmeßgeräte, mit Dehnungsmeßstreifen auf zwei mechanisch verspannbaren, in der Kraftangriffsrichtung hintereinander und parallel zueinander angeordneten Biegefedern, die an beiden Enden miteinander unter Wahrung eines gegenseitigen Abstandes verbunden sind, wobei die auslenkende Kraft in der Mitte an beiden Federn in entgegengesetzter Richtung, jedoch in der gleichen Wirkungslinie angreift und mindestens auf eine Biegefeder Dehnungsmeßstreifen, vorzugsweise Foliendehnungsmeßstreifen aufgeklebt sind, der gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß mit Hilfe einer zwischen den Biegefedern angeordneten und diese in Auslenkkraftrichtung miteinander verbindenden an sich bekannten Vorspannfeder die Biegefedern so weit vorgespannt sind, daß dem Nullwert und dem Maximum der auslenkenden Kraft zwei entgegengesetzte Biegezustände der Biegefedern entsprechen.
Die Einrichtung zur Auslenkung der Federn ist zweckmäßig so ausgebildet, daß diese von der Strecklage aus in beiden Richtungen durchgebogen werden können. Hierzu wirkt z.B. in der Ausgangsstellung bzw. Nullstellung eine äußere Vorspannung, z. B. von einer Zusatzfeder, auf die Biegefedern, so daß diese hierdurch in eine Stellung maximaler Auslenkung geführt werden. Auf diese Weise wird ein größerer Meßbereich erhalten.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sollen an Hand der Zeichnung näher erläutert werden.
F i g. 1 a zeigt dabei eine Biegefederanordnung gemäß der Erfindung in der Aufsicht und F i g. 1 b in der Seitenansicht; F i g. 2 a bis 2 c zeigen eine Federanordnung in verschiedenen Stadien der Auslenkung.
Nach F i g. 1 sind die Federn 1 und 2 von wenigen zehntel Millimetern Stärke an beiden Enden mit Hilfe von Spannstücken3 und 4 miteinander verspannt.
Beide Federn sind in der Mitte, an der Stelle, an der die Auslenkung angreift, versteift. Ein in der Zeichnung nicht dargestellter Stellmotor des Kompensationsgerätes lenkt die Federn z.B. über ein Getriebe und einen Seilzug in Richtung der Pfeile 5 und 6 aus. Auf die obere Feder sind vorzugsweise Foliendehnungsmeßstreifen 7 bis 10 an den Stellen aufgeklebt, an denen die maximale Verformung auftritt. Derartige Dehnungsmeßstreifen lassen sich mit so geringer Eigensteifigkeit herstellen, daß sie die Steifigkeit der relativ dünnen Biegefedern nicht beeinflussen. Damit sich beide Biegefedern möglichst genau gleich verhalten, können auch auf die untere Feder gleichartige Meßstreifen an den gleichen Stellen aufgeklebt sein. Wie F i g. 1 a zeigt, kann die Breite der Biegefedern mit zunehmendem Abstand von der Mitte und von den Enden abnehmen, so daß eine Form ähnlich der eines Balkens gleicher Festigkeit entsteht. Hierdurch wird die Linearität des Zusammenhangs zwischen der Auslenkung und der von den Dehnungsmeßstreifen abgreifbaren Spannung verbessert. Die beiden Biegefedern können auch aus zwei Einzelfedern zusammengesetzt sein, von denen die eine zwischen den Versteifungsstellen 3 und 12 und die andere zwischen den Versteifungsstellen 4 und 12 eingespannt ist.
F i g. 2 zeigt in übertriebenem Maßstab die sich bei der Auslenkung der Federn einstellende Biegungslinie. Zweckmäßig werden dabei die Federn von der Strecklage aus in beiden Richtungen ausgelenkt, um den ausnutzbaren Meßbereich zu vergrößern. In der Ausgangsstellung hat die Anordnung die Form nach F i g. 2 c, wobei die Dehnungsmeßstreifen, welche nach diesem Ausführungsbeispiel auf der unteren Biegefeder angebracht sind, an den Stellen 8 und 9 gestaucht und an den Stellen 7 und 10 gestreckt werden. Die untere Feder wird in der Mitte an einem feststehenden Lager gehalten, während in Richtung des Pfeiles 5 die Auslenkung vom Stellmotor des Kompensationsgerätes angreift. Eine Zugfeder 11 hält die Biegefedern in der dargestellten Lage. Die Dehnungsmeßstreifen 7 bis 10 liegen, wie an sich bekannt, zweckmäßig in einer Brückenschaltung. Mit zunehmender Auslenkung erreicht die Anordnung die Mittelstellung nach F i g. 2 b und schließlich die andere Endstellung nach F i g. 2 a. In dieser Stellung sind die Dehnungsmeßstreifen 8 und 9 maximal gestreckt, während die Meßstreifen 7 und 10 gestaucht sind. Es wird somit für alle Dehnungsmeßstreifen der volle Bereich vom Zustand der maximalen Stauchung bis zu dem der maximalen Streckung durchlaufen.
Die Vorspannung kann auch in anderer Weise erzeugt werden.

Claims

Patentansprüche: 1. Meßgeber für elektrische Spannungen oder Ströme, vorzugsweise für selbsttätig arbeitende Kompens ationsmeßgeräte, mit Dehnungsmeßstreifen auf zwei mechanisch verspannbaren, in der Kraftangriffsrichtung hintereinander und parallel zueinander angeordneten Biegefedern, die an beiden Enden miteinander unter Wahrung eines gegenseitigen Abstandes verbunden sind, wobei die auslenkende Kraft in der Mitte an beiden Federn in entgegengesetzter Richtung, jedoch in der gleichen Wirkungslinie angreift und mindestens auf eine Biegefeder Dehnungsmeßstreifen, vorzugsweise Foliendehnungsmeßstreifen, aufgeklebt sind, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe einer zwischen den Biegefedern (1, 2) angeordneten und diese in Auslenkkraftrichtung (5) miteinander verbindenden an sich bekannten Vorspannfeder (11) die Biegefedern (1, 2) so weit vorgespannt sind, daß dem Nullwert und dem Maximum der auslenkenden Kraft zwei entgegengesetzte Biegezustände der Biegefedern (1, 2) entsprechen.
2. Meßgeber nach Anspruch 1 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Biegefedern (1, 2) mit zunehmendem Abstand von der Mitte und von den Enden entsprechend der Form eines Balkens gleicher Festigkeit abnimmt.
3. Meßgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung auf die Biegefedern (1, 2) in der Ausgangsstellung (Nullstellung) diese in eine Stellung maximaler Auslenkung führt.
4. Meßgeber nach Anspruch 1 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß je ein Dehnungsmeßstreifen, vorzugsweise Foliendehnungsmeßstreifen, an den beiden Stellen maximaler Verformung zwischen jeder Spannstelle am Ende und der in der Mitte auf die Biegefeder aufgeklebt ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 1 125 204; deutsche Auslegeschrift Nr. 1 112 196; französische Patentschrift Nr. 1 011 956; Hengstenberg - Sturm - Winkler, »Messen und Regeln in der chemischen Technik« (1957), Springer Verlag, S. 390.