DE1573826C - Bridge circuit with strain gauges - Google Patents

Bridge circuit with strain gauges

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DE1573826C DE19661573826 DE1573826A DE1573826C DE 1573826 C DE1573826 C DE 1573826C DE 19661573826 DE19661573826 DE 19661573826 DE 1573826 A DE1573826 A DE 1573826A DE 1573826 C DE1573826 C DE 1573826C
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Albrecht Dipl.-Ing. 7501 Eggenstein Langenstein
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Description

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Durch Temperaturschwankungen bedingte Null- liegen in der Größenordnung von einigen 100 Ω und punktsschwankungen der Brückenschaltung können dienen zur Festlegung eines bestimmten Brückendurch einen in entsprechender Weise temperatur- eingangswiderstandes und Quellwiderstandes. Für die abhängigen Widerstand, beispielsweise einen Nickel- Erfindung sind sie weiter nicht wesentlich. Weitere Widerstand, in einem der mit Transistoren bestück- 5 Widerstände Äs und Ri dienen als Emitter-Widerten Brückenzweige ausgeglichen werden. Ebenso ist stände der Transistoren. In einem der mit Transistoes möglich, temperaturbedingte Empfindlichkeits- ren bestückten Zweige ist in Serie mit dem Emitteränderungen durch eine parallel zur Speisediagonalen Widerstand Rs oder Re ein temperaturabhängiger der Brückenschaltung liegende Kombination eines Widerstand, beispielsweise ein Nickel-Widerstand temperaturabhängigen Widerstandes, beispielsweise io Rn geschaltet. Der Widerstand Ä15 dient dazu, das eines Nickel-Widerstandes mit einem konstanten Stromverhältnis in den beiden transistorisierten Widerstand zu kompensieren. Das Verhältnis der Brückenzweigen gegenüber Temperaturschwankun-Zweigströme und damit auch der Nullpunkt der gen unempfindlich zu machen. Die Basiselektroden Brückenschaltung kann durch ein Potentiometer der Transistoren Ti und Γ2 sind jeweils über Widerjustiert werden, das die beiden mit Transistoren 15 Ständers bzw. Ri mit den Meßdiagonalpunkten der versehenen Brückenzweige miteinander verbindet und Brückenschaltung verbunden. Dadurch werden die dessen Abgriff einen der Speisediagonalpunkte der Transistoren durch Spannungsänderungen an der Brückenschaltung darstellt. Der Nullpunkt der Meßdiagonalen derart gesteuert, daß das Verhältnis Brückenschaltung kann auch an einem Potentiometer der Zweigströme durch die Widerstandsmeßstreifen eingestellt werden, das parallel zur Meßdiagonalen 20 Ri und Rz stets konstant bleibt. Die Meßspannungsgeschaltet ist und an dessen Abgriff der Speise- diagonale der Brückenschaltung ist durch ein Dopdiagonalpunkt zwischen den mit Dehmmgsmeß- pelpotentiometer R* und Rio belastet. An den Abstreifen ausgestatteten Brückenzweigen angeschlossen griffen dieses Potentiometers kann eine beliebige ist. Teilspannung der Meßdiagonalspannung abgenom-Zero values caused by temperature fluctuations are in the order of magnitude of a few 100 Ω and point fluctuations in the bridge circuit can be used to define a specific bridge through a corresponding temperature input resistance and source resistance. For the dependent resistance, for example a nickel invention, they are not essential. Further resistance, in one of the transistors fitted 5 resistors Äs and Ri serve as emitter-resisting bridge branches to be balanced. Likewise is the status of the transistors. In one of the branches equipped with transistors, temperature-dependent sensitivities are possible, a combination of a resistor, for example a nickel resistor, temperature-dependent resistor, for example io Rn, is connected in series with the emitter changes through a temperature-dependent resistor Rs or Re a temperature-dependent bridge circuit lying parallel to the feed diagonal resistor. The resistor Ä15 serves to compensate that of a nickel resistor with a constant current ratio in the two transistorized resistors. To make the relationship of the bridge branches insensitive to temperature fluctuations branch currents and thus also the zero point of the gene. The base electrode bridge circuit can be readjusted by a potentiometer, the transistors Ti and Γ2 are each readjusted, which connects the two with transistors 15 stator or Ri with the measuring diagonal points of the provided bridge branches and connects the bridge circuit. As a result, the tapping thereof represents one of the supply diagonal points of the transistors due to voltage changes on the bridge circuit. The zero point of the measuring diagonal is controlled in such a way that the bridge circuit ratio can also be set on a potentiometer for the branch currents through the resistance measuring strips, which always remains constant parallel to the measuring diagonal 20 Ri and Rz. The measuring voltage is switched and at its tap the supply diagonal of the bridge circuit is loaded by a double diagonal point between the Dehmmgsmeß- potentiometer R * and Rio . Connected to the stripping-equipped bridge arms, this potentiometer can be any one. Partial voltage of the measurement diagonal voltage decreased

Die Meßdiagonale der Brückenschaltung kann 25 men werden. Parallel zur Meßdiagonalen liegt weiterdurch ein Doppelpotentiometer belastet sein. Die hin die Serienschaltung zweier Widerstände Rn und beiden Abgriffe dieses Potentiometers gestatten Ru mit einem Potentiometer Ria. Der Abgriff des es, beliebige Teilspannungen der Meßspannung Potentiometers Ru ist mit dem dehnungsmeßstreifenabzugreifen, seitigen Speisepunkt der Brückenschaltung verbun-The measuring diagonal of the bridge circuit can be 25 men. A double potentiometer is located parallel to the measuring diagonal. The series connection of two resistors Rn and both taps of this potentiometer allow Ru with a potentiometer Ria. The tap of the es, any partial voltages of the measuring voltage potentiometer Ru is to be tapped with the strain gauge, side feed point of the bridge circuit is connected.

Zur Einstellung des Brückeneingangswiderstandes 30 den. An ihm kann der Nullpunkt der Brückenschal-To adjust the bridge input resistance 30 den. The zero point of the bridge shell can be

und des Quellwiderstandes der Brückenschaltung tung eingestellt werden. Der andere Speisepunkt derand the source resistance of the bridge circuit can be set. The other feeding point of the

können die Emitter-Kollektor-Strecken der Tran- Brückenschaltung wird durch den Abgriff eines dieThe emitter-collector paths of the Tran bridge circuit can be made by tapping one of the

sistoren überbrückende Widerstände vorgesehen beiden transistorisierten Zweige der Brückenschal-Resistors bridging resistors provided both transistorized branches of the bridge circuit

werden. Dabei sinkt der Meßeffekt naturgemäß tung miteinander verbindenden Potentiometers Ru will. The measuring effect naturally decreases with the connecting potentiometers Ru

etwas ab. 35 dargestellt. Mit dem Abgriff des Potentiometers Rn something off. 35 shown. With the tap of the potentiometer Rn

Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungs- kann das Stromverhältnis und damit auch der beispiels, das in einer Figur dargestellt ist, näher Brückennullpunkt eingestellt werden. Die Brücke erläutert. Zwei veränderliche Widerstände Ri und R2 wird mit einem eingeprägten Strom aus dem Generawerden durch die Widerstandselemente von Deh- tor G gespeist. Der Speisediagonalen parallel liegt die nungsmeßstreif en gebildet. Sie sind in zwei einander 40 Serienschaltung der Widerstände Ria und Ä17. Einer benachbarten Zweigen einer Brückenschaltung an- der Widerstände, im Ausführungsbeispiel, der Widergeordnet, in deren beiden anderen Zweigen die stand jRie, stellt einen temperaturabhängigen WiderEmitter-Kollektor-Strecken zweier Transistoren Ti stand, beispielsweise einen Nickel-Widerstand, dar. und Γ2 liegen. Die Emitter-Kollektor-Strecken der Die Parallelschaltung dient der Kompensation von Transistoren werden durch Widerstände i?7 und Rs 45 durch Temperaturschwankungen bedingten Ändeüberbrückt. Die Widerstandswerte dieser Widerstände rangen der Empfindlichkeit der Brückenschaltung.The invention is based on an embodiment, the current ratio and thus also the example, which is shown in a figure, can be set closer to the bridge zero point. The bridge explained. Two variable resistors Ri and R2 are fed with an impressed current from the generator through the resistor elements of Dehor G. The nungsmeßstreif en is formed parallel to the food diagonal. They are in two series connection of the resistors Ria and Ä17. An adjacent branch of a bridge circuit has resistors, in the exemplary embodiment, the resistor, in the other two branches of which the status jRie, represents a temperature-dependent resistor-collector path of two transistors Ti status, for example a nickel resistor. And Γ2 are located. The emitter-collector paths of the The parallel connection is used to compensate for transistors are bridged by resistors i? 7 and Rs 45 caused by temperature fluctuations. The resistance values of these resistors contested the sensitivity of the bridge circuit.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (7)

I 573 826 1 ' ·■■-'■ 2 streifen zu bestücken und die beiden restlichen Patentansprüche: Brückenzweige mit inaktiven Widerständen auszu statten. Diese Brückenschaltung liefert naturgemäßI 573 826 1 '· ■■ -' ■ 2 strips and the two remaining claims: equip bridge branches with inactive resistors. This bridge circuit naturally delivers 1. Brückenschaltung mit Dehnungsmeßstreifen, nur einen geringeren Meßeffekt.1. Bridge circuit with strain gauges, only a smaller measuring effect. bei der in zwei durch einen Speisediagonalpunkt 5 .Aus der Zeitschrift »Schweizer Archiv für angeder Brückenschaltung miteinander verbundenen wandte" Wissenschaft und Technik«, 18. Jahrgang, Brückenzweigen je ein mechanisch entgegen- Nr.r:4,'April 1952, Seiten 105 bis 116, ist eine gesetzt zum anderen beanspruchter Deh- Schaltung bekannt, bei der in zwei durch einen nungsmeßstreifen liegt, dadurch gekenn- gemeinsamen Speisediagonalpunkt miteinander verzeichnet, daß in zwei anschließenden io bundenen Zweigen einer Brückenschaltung je ein Brückenzweigen je ein Transistor (Ti, Ts) mit mechanisch entgegengesetzt zum anderen beanseiner Emitter-Kollektor-Strecke angeordnet ist, .',spruchter Dehnungsmeßstreifen angeordnet ist.
und die Basiselektroden der Transistoren über Aus der deutschen Patentschrift 958 160, Klasse Widerstände (Rs, Ri) jeweils mit benachbarten 42i 7/01, ist eine Temperaturfühlerschaltung be-Meßdiagonalpunkten der Brückenschaltung ver- 15 kannt, die als Brückenschaltung ausgebildet ist und bunden sind, an denen auch die Meßspannung bei der die Kollektor-Emitter-Strecke eines einzigen abgenommen ist. . Transistors in einem zur Speisediagonalen der
in the case of the "Wissenschaft und Technik", 18th year, bridge branches each one mechanically opposite. No. r: 4, 'April 1952, pages 105 to 116, a Deh circuit which is claimed in relation to the other is known, in which there is a common feed diagonal point marked with one another by a voltage measuring strip, characterized by the fact that in two subsequent branches of a bridge circuit one bridge branch each has a transistor (Ti, Ts) is arranged with mechanically opposite to the other beanseiner emitter-collector path,. ', called strain gauges is arranged.
and the base electrodes of the transistors via From German patent specification 958 160, class resistors (Rs, Ri) each with adjacent 42i 7/01, a temperature sensor circuit is known which is designed as a bridge circuit and is connected to the diagonal points of the bridge circuit, at which the measuring voltage at which the collector-emitter path of a single one is taken. . Transistor in one to the feed diagonal of the
2. Brückenschaltung nach Anspruch 1, da- Briickenschaltung parallelen Brückenzweig liegt. Die durch gekennzeichnet, daß in einem der mit Basiselektrode dieses Transistors stellt einen AnTransistoren (T1, T2) bestückten Brückenzweige, 20 schlußpunkt der Meßdiagonalen der Brückenschalin Reihe mit der Emitter-Kollektor-Strecke des tung dar. Mit Hilfe dieser Schaltung soll eine Transistors, ein temperaturabhängiger Widerstand Verstärkung der Brückenstromänderungen erreicht (Ris) liegt. werden, so daß diese von einem Meßinstrument in2. Bridge circuit according to claim 1, there is a bridge circuit parallel bridge branch. The characterized in that in one of the base electrode of this transistor is an AnTransistors (T 1 , T 2 ) equipped bridge branches, 20 final point of the measurement diagonals of the bridge series with the emitter-collector path of the device. With the help of this circuit is a transistor , a temperature-dependent resistance amplification of the bridge current changes is achieved (Ris) . so that they can be read by a measuring instrument in 3. Briickenschaltung nach Anspruch 1 oder 2, der Brückendiagonalen angezeigt werden können,
dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Speise- 25 Im Gebrauchsmuster 1781195, Klasse 42i 7/01, diagonalen der Briickenschaltung eine Reihen- ist ein Temperaturmeßgerät mit Halbleiterfühler beschaltung aus temperaturabhängigem Widerstand schrieben. Dabei wird eine Gegentaktschaltung von (Ria) und einem konstanten Widerstand (Rn) zwei Transistoren zur Verstärkung der Diagonalgeschaltet ist. spannung einer Meßbrücke angewendet. Nur einer
3. Bridge circuit according to claim 1 or 2, the bridge diagonals can be displayed,
characterized in that parallel to the supply 25 In utility model 1781195, class 42i 7/01, diagonals of the bridge circuit a series is a temperature measuring device with semiconductor sensor circuitry from temperature-dependent resistance wrote. A push-pull circuit of (Ria) and a constant resistor (Rn) two transistors to amplify the diagonally is connected. voltage of a measuring bridge applied. Only one
4. Briickenschaltung nach Anspruch 1 oder 3° der Transistoren liegt in einem Zweig der Meßeinem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, brücke.4. Bridge circuit according to claim 1 or 3 ° of the transistors is in a branch of the measuring one the following, characterized, bridge. daß der transistorseitige Speisediagonalpunkt der Dem Bekannten gegenüber sollen mit Hilfe derthat the transistor-side feed diagonal point of the opposite should be done with the help of the Briickenschaltung der Abgriff eines Potentiome- Erfindung nicht die Brückenstromänderungen bzw.Bridge circuit the tapping of a potentiome- invention does not change the bridge current or ters (Rn) ist. die Meßdiagonalspannung verstärkt werden. Ihr lagters (Rn) is. the measurement diagonal voltage can be increased. You lay 5. Briickenschaltung nach Anspruch 1 oder 35 vielmehr die Aufgabe zugrunde, mit Hilfe von einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, Transistoren den von einer Stromquelle gelieferten daß der Meßdiagonalen der Briickenschaltung ein eingeprägten Speisestrom im Verhältnis 1:1 zu Potentiometer (Ru) parallel geschaltet ist, an teilenund dieses Verhältnis unabhängig vom Gesamtdessen Abgriff der dehnungsmeßstreifenseitige strom und vom Widerstand der in der Brücke ange-Speisediagonalpunkt der Btückenschaltung ange- 40 ordneten Dehnungsmeßstreifen konstant zu halten, schlossen ist. Die gestellte Aufgabe wird bei einer Brücken-5. Bridge circuit according to claim 1 or 35 rather the object, with the help of one of the following, characterized in that the transistors supplied by a power source that the measuring diagonal of the bridge circuit an impressed feed current in a ratio of 1: 1 to potentiometer (Ru) is connected in parallel , and this ratio is to be kept constant regardless of the overall tapping of the current on the strain gauge side and the resistance of the strain gauges located in the bridge-supply diagonal point of the bridge circuit. The task at hand is given by a bridge 6. Briickenschaltung nach Anspruch 1 oder schaltung mit Dehnungsmeßstreifen, bei der in zwei einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, durch einen Speisediagonalpunkt der Brückenschaldaß an der Meßdiagonalen der Briickenschaltung tung miteinander verbundenen' Brückenzweigen je für den Abgriff der Meßspannung ein Doppel- 45 ein mechanisch entgegengesetzt zum anderen beanpotentiometer (Rs, Ru) vorgesehen ist. spruchter Dehnungsmeßstreifen liegt, gemäß der6. Bridge circuit according to claim 1 or circuit with strain gauges, in which in two of the following, characterized in that by a feed diagonal point of the bridge schaldaß on the measuring diagonal of the bridge circuit interconnected 'bridge branches each for the tap of the measuring voltage a double 45 a mechanically opposite on the other hand beanpotentiometer (Rs, Ru) is provided. strain gauges according to the 7. Briickenschaltung nach Anspruch 1 oder Erfindung dadurch gelöst, daß in zwei anschließeneinem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, den Brückenzweigen je ein Transistor mit seiner daß die Emitter-Kollektor-Strecken der Tran- Emitter-Kollektor-Strecke angeordnet ist und die sistoren durch Widerstände (2?7, Ra) zur Fest- 50 Basiselektroden der Transistoren über Widerstände legung von Brückeneingangswiderstand und jeweils mit benachbarten Meßdiagonalpunkten der Quell-Widerstand überbrückt sind. Briickenschaltung verbunden sind, an denen auch7. Bridge circuit according to claim 1 or the invention in that connecting one of the following, characterized in that the bridge branches each have a transistor with its that the emitter-collector paths of the tran-emitter-collector path is arranged and the transistors by resistors (2? 7, Ra) to the fixed 50 base electrodes of the transistors via resistors laying of bridge input resistance and in each case with adjacent measuring diagonal points the source resistance are bridged. Bridge circuit are connected to which also „ . -die Meßspannung abgenommen ist. ■". - the measuring voltage has been removed. ■ Die Spannung an der Meßdiagonalen der Brücken-The voltage on the measuring diagonal of the bridge ■ ■ ■'■·■'■■ ■'■■''■ 55 schaltung ist'dadurch bei einer Verstimmung der ■ ■ '■ · ■' ■■ ■ '■■' - '■ 55 circuit ist'dadurch at a detuning of the Brücke ebenso groß wie bei einer Briickenschaltung mit aktiven Dehnungsmeßstreifen in jedem der vier Es ist bekannt, beispielsweise zur elektrischen Brückenzweige.Bridge as big as a bridge circuit with active strain gauges in each of the four It is known, for example, for electrical bridge branches. Messung von Kräften auf einer durch die Kräfte Es ist oft erwünscht, beispielsweise aus Platzbeanspruchten Biegefeder auf den Gebieten der 60 gründen nur mit zwei aktiven Dehnungsmeßstreifen Feder, die einer Dehnung bzw. einer Stauchung auszukommen. Außerdem muß beim Anbringen der unterworfen sind, je zwei Dehnungsmeßstreifen anzu- Dehnungsmeßstreifen auf einem Federkörper große ordnen und die insgesamt vier Dehnungsmeßstreifen Sorgfalt aufgebracht werden, weil sonst durch die in einer Brückenanordnung zu verschalten, so daß Erscheinung des »Kriechens« unerwünschte Nebenan der Meßdiagonalen bei Änderungen der Deh- 65 effekte auftreten können. Auch aus diesem Grunde nungsverhältnisse ein höchst möglicher elektrischer ist es wünschenswert, bei einer Schaltung mit mög-Meßeffekt anfällt. Es ist auch bekannt, derartige liehst wenig Dehnungsmeßstreifen auszukommen und Brückenschaltungen nur mit zwei Dehnungsmeß- trotzdem nichts an Meßeffekt zu verlieren.Measurement of forces on a by the forces it is often desired, for example, from space occupied Spiral springs in the areas of 60 are based only with two active strain gauges Spring that can get by with an expansion or a compression. In addition, when attaching the are subject to each two strain gauges to strain gauges on a spring body large arrange and apply a total of four strain gauges carefully, otherwise through the to be connected in a bridge arrangement, so that the appearance of "creeping" is undesirable next door the measuring diagonals with changes in the stretching effects can occur. For this reason too The highest possible electrical conditions are desirable for a circuit with a possible measuring effect accrues. It is also known that such strain gauges can get along with such little strain gauges Bridge circuits only with two strain gauges, but nothing to lose in terms of the measuring effect.
DE19661573826 1966-07-26 1966-07-26 Bridge circuit with strain gauges Expired DE1573826C (en)

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DE1573826A1 DE1573826A1 (en) 1971-01-21
DE1573826B2 DE1573826B2 (en) 1972-06-22
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