DE1648389A1

DE1648389A1 - Fehlerkompensation an Kraftmesskoerpern

Info

Publication number: DE1648389A1
Application number: DE19671648389
Authority: DE
Inventors: Erich Brosa
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1967-12-16
Filing date: 1967-12-16
Publication date: 1971-08-05

Description

Rehlerkompensation an Eraftmeßkörpern Zur Umwandlung von mechanischen Kräften in proportionale elektrische Werte werden elastische Körper verwendet die daran befestigte Widerstandsdrähte oder Schichten dehnen oder stauchen und so ihre Widerstandswerte verändern. Bei Bei und Entlastung dieser Federungskörper und der Widerstandsmaterialien treten die bekannten Hystereseerschei nungen auf, die eine Verwendung dieser Einrichtungen für sehr genaue Meßungen einschränken.
Vorliegende Erfindung beseitigt diesen Mangel durch Kompensatioh der Hysterese mit mechanischen oder elektrischen Mitteln. Diese Möglichkeit wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben.
Bei einem plattenförmigen Federungskörper beispielsweise nach Deutscher Patent-Nr. 905550 ist es durch geeignete Ausbildung der Dehnränder möglich, bei Bei und Entlastung eine voreilende und eine nacheilende Hysterese zu erzeugen, im folgenden kurz mit Plus- oder Minushysterese bezeichnet. In Abb. 1 ist ein derartiger Federungskörper 1 im unbelastetem Zustand, in Abb. 2 die Teilansicht der Dehnränder 2, stark vergrößert, im belastetem Zustand dargestellt. Hierbei ist ersichtlich, daß der vormals zylindrische Teil des iehnrandes 2 bei Krafteinwirkung nicht zu einem idealen Konus 3 wird, sondern eine "S" förmige Mantellinie 4 bildet. Die Formabweichungen von der geraden Mantellinie sind an der belasteten Plattenseite nach innen zur achsmitte und an der Randseite entgegengesetzt gerichtet. Sie liegen also positiv bzw. negativ über der gedachten theroetischen konischen Mantellinie. Durch Nuten 12 im Einspannteil des plattenförmigen Federkörpers wird die bildung der gegenläufigen Hysteresen in den iehnrändern unterstützt. In diesen beiden Bereichen verhalten sich die erzeugten elektrischen Hysterese zweier getrennter Widerstandswicklungen 6 u. 7 genau im gleichen Sinne also gegensätzlich. Man kann also -die Widmungen 6 u. 7 auf dem Dehnrand, rechts und links des Schnittpunktes 8 der theroetischen und der tatsächlichen Mantellinie so anordnen, daß die positive und negative Hysterese sich gegenseitigr aufheben.
In der 1>raxii ist jedoch die genaue Aufbringung der Wicklungen an den jeweils richtigen Stellen des Dehnrandes außerordentlich schwierig u.a. wegen der IIerf3tellung3toleranzen der Federkörper und ungleichmäßiger -Drahtspannungen der Wicklung bzw. Wicklungen, so daß für die restlose Hysteresekompensation Justiermöglichkeiten erforderlich sind.
Diese Justiermöglichkeiten bestehen darin, daß man die Widerstandswicklungen 6 u. 7 auf einen axialverschiebbaren Zwischenring 9 aufbringt, (siehe Abb. 6 u. 3) den man, je nach Eichergebnis, zur Plattenmit-te 10 oder entgegengesetzt hin verschiebt.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, den Dehnrand 2 mit einem zusätzlichen Verstärkungsrand 11, (siehe Abb. 3) zu versehen, der je nach Erfordernis, mehr oder weniger steif gestaltet wird, um die Größe der frysteresen zu beeinflußen. Eine Möglichkeit der elektrischen Justierung besteht darin, je einen Brückerizweig R1 und R3 annähernd über den Schnittpunkt 8 zu wickeln und die anderen Brückenzweige in R2 und R2' sowie in R4 und 114' aufzuteilen und rechts und links dieser WickLung anzuordnen. (siehe Abb. 4) Die Anordnung der 4 Brückenzweige ist schaltungsmäßig in Abb. 5 dargestellt. Verbindet man die aufgeteilten Brückenzweige durch ein Potentiometer 13, das zweckmäßig in der Speiseleitung liegt, so ist es möglich, auf elektrischem Wege durch entsprechenden Abgleich des Speisestromes über den einen und dere Teilwlderstand die Hysterese der Gesamtanordnung vor oder nacheilen zu lassen, bzw. vollständig auf Null zu bringen. Die Widerstände R1 und R3 der vollen Brücke können auch an einem anderen Teil der Me#einrichtung z. 3. an einem Stauchzylinder vorhanden sein.
Anstelle des plattenförmigen Federkörpers, bei dem die Dehnräder einen kraftnebenschlu# bilden, ist es auch möglich, zylindrische oder prismaische Neßkörper zu werwend-n die mit einem oder mehreren, zur Hysteresekompensation diendenden Kraftnebenschlüssen versehen sind.
Zur elektrischen Erzeugung der Gegenhysteresen können auch Materialien z. B. weiohe Drähte verwendet werden, deren Hysterese besonders groß ist im Verhältnis zur Widers tandsänderung. Ihr Anteil an der Erzeugung des eigentlichen Meßwertes kann unbedeutend sein. Die elektrischen Hysteresewerte können auch mechanisch gleichlaufend aber schaltungsmä#ig getrennt von der eigentlichen Meßsohaltung erzeugt ind an anderer Stelle der naohfolgenden Me#kette (z. 3. einem Verstärker) zur Kompensation dosierbar zugeführt werden.

Claims

PatentansDrüche 1 Federkörper zur mechanischen-elektrischen Umwandlung von Kräften dadurch gekennzeichnet, daß derselbe Zonen von mechanischer Hysterese entgegengesetzten Vorzeichens bzw. Verlaufes hat die sich bei Kraftänderung gleichzeitig bilden.
2 Federkörper nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß Widerstandswicklungen, die vorzugsweise in einer Brückenschaltung liegen, so symmtrisch zur Null-Linie der beiden mit gegenseitigen Vorzeichen verlaufenden Hysteresezonen aufgebracht werden, daß die resoltierende Hysterese Null ist.
3 Federkörper nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß Widerstandswicklungen auf dünnwandige Ringe gewickelt werden und so auf die günstigste Stelle der Dehnränder des Federkörpers geschoben werden bis die Hysterese Nul ergibt. (Abb. 6 u. 3)
4 Federkörper nach Anspruch 1 - 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe mit einer Pressung aufgesohoben werden die, eine für lineare Messungen erforderliche Vorspannung der Widrstandsdrähte dann noch ergibt, wenn der Draht so beansprucht wird, daß seine Gesomtlänge sich verkürzt.
5 Federkörper nach Anspruch 1 - 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Aufwickelringe nach der Innenseite und der Federkörper auf seiner Aufnahmefläche konisch sind. (Abb. 7)
6 Federkörper nach Anspruch 1 - 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Aufwickelringe mit Nuten für das aufzuwickelnde Widerstandsmaterial versehen sind. (Abb. 8)
7 Federkörper nach Anspruch 1 - 6 dadurch gekennzeichnet, daß die Aufwickelringe aus eloxiertem Leichtmetall bzw. isoliertem lEetall bestehen.
8 Federkörper nach Anspruch 1 - 7 dadurch gekennzeichnet, daQ je ein nebenein-nderliegender Zweig einer Brückenschaltung, R1 und R5, annähernd weber dem Schnittpunkt 8 der gegensinnig wirkenden Hysteresen aufgebracht, oder als Teil einer Brückenschaltung anderweitig benutzt wird, während die aufgeteilten gegenüberliegenden Zweige R2 mit R2' und R4 mit R4' beiderseits des Schnittpunktes 8, annähernd über den Zonen größter gegensinniger Hysterese angeordnet und vorzugsweise im Speisepunkt über ein Potentiometer miteinander verbunden sind, mittels welchem die elektrischen Großen der beiden gegensinnigen Hysteresen auf Null abgeglichen werden können. (Abb. 5)
9 Federkörper nach anspruch 1 - 8 dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung zur Erzeugnung der abgleichbaren Hysterese von der Neßschaltung elektr. getrennt ist und ihre Meßwerte der Meßkette bis zur Anzeigeeinrichtung an geeigneter Stelle zwecks Kbmpensation zugemischt werden.
10 Federkörper nach Anspruch 1 - 7 dadurch gekennzeichnet, daß der Einspannteil des plattenförmigen Federkörpers mit Nuten 12 versehen ist.