DE1773564A1 - Anordnung zur Verminderung der durch unterschiedliche Eigenerwaermung der Dehnungsmessstreifen in einem Dehnungsmessstreifen-Messwertgeber hervorgerufenen Fehler - Google Patents
Anordnung zur Verminderung der durch unterschiedliche Eigenerwaermung der Dehnungsmessstreifen in einem Dehnungsmessstreifen-Messwertgeber hervorgerufenen FehlerInfo
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Description
69 Heidelberg λ η η ο ς c /
gstroDi3 TM*!** · ' 'J^OH
Anordnung zur Vorn ImI er unr; dor durch untorgojilccUlohQ
Boi einem Dehnuncomoßstreifen-Meßwertgebar soll die Ausgangsspannung·
innerhalb dos Meßbereichs linear von dor Speisespannung abhängen. Um diesen linearen Vorlauf zu erreichen, sind
eine Reihe von Maßnahmen bekannt, die unter anderem auch darauf tbzielen, durch äußere thermische Einwirkungen hervorgerufene
Verfälschungen des Meßergebnieses mittels temperaturabhi'ngigor
Widerstünde in geeigneter Bemessung und Anordnung zu kompensieren. E3 hat sich jedoch herausgestellt, daß
trotz sorgfältiger Anwendung der bekannten Maßnahmen die auftretenden Verfälschungen nicht gänzlich behoben werden können.
Die verbleibenden Fohler sind zwar relativ klein, sind jedoch für hoohgenaue Messungen nicht tragbar.
In eingehenden Untersuchungen wurde festgestellt, daß die Ursache für diese Fehler in einer untercchiedllchen Eigenerv;ärmung
der einzelnen Dehnungsmeßstreifen des Meßwertgebers liegt. Trotz sorgfältiger Auswahl von Material und
Abmessungen führt der Speisastrom in den Leitorteilen der einzelnen Dehnungsmeßstreifen zu einer unterschiedlichen
strornabhängigen Erwärmung, auch unterliegt die Wärmeableitung
boi den einzelnen Dehnungsmeßstreifen unterschiedlichen Einflüssen. Zwar kann man durch Verwendung temporaturunabhängigen
Widerstandcrnaterials, wie z. B. Konstantan, für die
Dehnungsmeßstreifen unmittelbar durch Temperaturlinderungen bedingte Widerstandslinderungen vermeiden, Jedoch bewirken
die Tcmporaturünderungen im Meßkörper und dem an diesem
befestigten Leitermaterial der Dehnungsmeßstreifen lokale mechanische Spannungen, die im Dehnungsmeßstreifen eine
entsprochende Widerstandsänderung hervorrufen, die sich den durch die zu messende physikalische Oröße hervorgerufenen
Widerstandsänderungen überlagern und zu einer Verfälschung das Moßorgebnisses führen.
- 2 * . ho.
Es ist demgemäß Aufgabe dor Erfindung, die durch die unterschiedliche
Eigenerwärmung der oinsolnon DchnungnmoßGtroifon
hervorgerufenen Mof>viortverflilsohungon zumindest zu vermindern.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß erfindungcgernliß
mindestens einem der Dehnungsmeßstreifen ein erster tomperaturabhKngiger
Widerstand derart raumlich zugeordnet iüt, daß er dem Einfluß der Eigenerwärmung dos DehnuhgGineßstroifens
unterliegt, und daß der temperaturabhängige Widorsto.nd so bemessen
und in die. elektrische Moßcchaltung eingefügt ist, daß
er der durch die Eigenerwärmung dos Dehnungsmeßstreifens hervorgerufenen
WiderStandsänderung entgegenwirkt.
Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den UnteransprUchen. In der nachfolgenden Bosohreibung
der in den Zeichnungen in sohematischer V/oiso dargestellten Ausführungsbolspiele ist die Erfindung nlihor erläutert.
In Figur 1 ist ein Dohnungsmoßstreifen-Meßwortgeber, bestehend
aus in einer MeßbrUckensehaltung liegenden und in üblicher
Weise auf einem der Wirkung der zu messenden Kraft unterliegenden
Meßkörper 7 befestigten Dehnungsmaßstreifen 3-6 dargestellt.
Als Meßkürper 7, der an sich in beliebiger bekannter V/oiso gestaltet sein kann, ist ein bekanntes ringförmiges
Element durch gestrichelte Linien angedeutet, auf welches an gegenüberliegenden Elnleitungsteilen 7a und 7b die zu messende
Zug- odor Druckkraft zur Wirkung kommt. Die durch die Kraft« wirkung hervorgerufene Verformung des Meßkörpore 7 bewirkt
eine Änderung des elektrischen Widerstandos der Dehnungsmeßstreifen
3-6 und damit eine entsprechende Änderung dos elektrischen Ausgangssignals EQ an den Ausgangsklemmen 8a
und 8b der Brückenschaltung, an deren Eingangsklemmon 9a und 9b in bekannter Weise die Speisespannung E1 liegt. Die
Dehnungsmeßstreifen können in der üblichen Weise als Drahtoder. Polienstreifen oder in anderer bekannter V/eise, boispiolswelse
als Halbleiterstroifen ausgebildet sein. Auch bei sorgfältigster
Auswahl des Leitermaterials der Dehnungsmeßstreifen lüßt e3 sich nicht vorhindern, daß sich diese infolge des
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BAD ORIGINAL
durchfließenden Stromes in unterschiedlichem Maße erwärmen,
hinzu kommt eine bei den einseinen Dehnungsmeßstreifen unterschiedliche
Abführung der Eigenwärme, sei es zufolge unvermeidbarer
Unterschiede der thermischen Leitfähigkeit des die einzelnen Dehnungsmeßstreifen auf dem Mcßkürpor befestigenden
Kittes oder Klebers, sei es durch konstruktiv bedingte unterschiedliche V/Urmoleitwege in der unmittelbaren Umgebung
dor Bofestiguiigss'colle dor einzelnen Dehnungsrnoßstreifen.
■ Durch Verwendung eines bezüglich seines elektrischen Widerstanden
te:uporaturunabhüngigcn Leitermaterial^ für die
DohnungsmefiGtrGifen kann man zwar einen direkten Einfluß
der Temperatur auf den Widerstandswert vermeiden, jedoch bewirkt die unterschiedliche Erwärmung der einzelnen Dehnungs- m
maßstreifen in dem durch den Kitt bzw. Kleber am Meßkörper
unverrückbar befestigten Leitermaterial selbst, gegebenenfalls auch im unmittelbar benachbarten Meßkürpcrmaterial lokale
tnsehanischo Spannungen in einem bei den einzelnen Dehnung3-moßotreifon
unterschiedlichen Ausmaß, die ihrerseits wiederum zu einer entsprechenden Widerstandsänderung im Dehnungsmeßstreifen
führen. Zufolge dieser für die einzelnen Dehnungsmeßstreifen unterschiedlichen Auswirkungen ihrer Eisenerwärmung
ändert sich das Ausgangssignal EQ der Meßbrücke, ohne
daß sich dio auf den Meßkörper 7 einwirkende zu messende Kraft
lindert j die durch die unterschiedliche Eigenerwärmung dor
Dehnungsmeßstreifen bedingten WiderstandsSndcrungen überlagern
sich mit anderen V/orten den durch die zu messende Kraft her- f
vorgerufenen Widerstandsändcrungen und verfälschen somit die Messung.
Dio beschriebenen Folgen der Eigenerwärmung der Dshnungsmsßstreifen
wirken sich insbesondere dann nachteilig aus und können nicht durch einmalige Korrekturmaßnahmen behoben
v/erden, wenn eich die Speisespannung E». ändert, sei es zufolge
Speisung der Meßbrücke aus einem nicht stabilisierten Netz, col es weil die Speisespannung variabel ißt, weil öle selbst
von der zu nennenden physikalischen Größe» r.bhHnst, wie- dies
e beim Messen der von einer Wolle abjogebenen
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Leistung der Pall 1st, wo die Speisespannung der Wellendrehzahl
proportional 1st, und das Drehmoment' durch den Meßwertgeber aufgenommen wird.
Um den nachteiligen Auswirkungen der Eigenerwärmung der Dehnungsmeßstreifen
zu begegnen, ist mindestens einem der Dehnungs· meßstreifen ein temperaturabhängiger Wldorstand 10 derart
räumlich benachbart zugeordnet, daß er, wie in Figur 1 durch die Wellenlinien 12 angedeutet," unter dem Einfluß der Eigenwärme
des Dehnungsmeßstreifens 3 liegt. Dieser Widerstand 10 ist so bemessen und in die Meßbrückenschaltung eingefügt, daß
seine temperaturbedingte Widerstandsänderung der durch die
^ Eigenwärme dos zugeordneten Dehnungsmeßstreifens 3 bedingten
™ Widerstandsänderung entgegenwirkt.
Der Einfachheit halber ist angenommen, daß das Leitermaterial der Dehnungsmeßstreifen 2-6 selbst bezüglich seines Widerstandes
temperaturunempfindlich ist, beispielsweise aus Konstantan besteht. Da der temperaturabhängige Widerstand 10
auch äußeren Temperatureinflüssen unterliegt, wie sie durch die Wellenlinien 1]5 angedeutet sind, 1st ein weiterer temperaturabhängiger
Widerstand 11 vorgesehen, der räumlich so angeordnet ist, daß er zwar den äußeren Temperatureinflüssen 1}
ebenfalls unterliegt, nicht Jedoch der Eigenwärme eines der Dehnungsmeßstreifen j$ - 6. Dieser Widerstand 11 ist so bemessen
und in bekannter Weise in die Meßschaltung eingefügt, daß er seinerseits dem Widerstand 10 entgegenwirkt. Dadurch
wird erreicht, daß die durch äußere Temperatureinflüsse IJ
im Widerstand 10 hervorgerufenen Widerstandsänderungen durch entsprechende Änderungen des Widerstandes 11 aufgehoben
werden, so daß die zur Wirkung kommenden Änderungen dea Widerstandes 10 allein vom Einfluß der Eigenwärme 12 abhängen.
Die im Ausführungsbeispiel lediglich beim Dehnungsmeßstreifen
3 dargestellten und beschriebenen Maßnahmen zur Kompensation der Auswirkungen seiner Eigenerwärmung können in analoger
Weise auoh bei oinem oder mehreren der anderen Dehnungsmeßstreifen
4 - 6 je nach den gestellten Oenauigkeitsanforderungen,
- 5 - 109852/0623
BAD OWG»NAL
angewandt werden. Besonders zweckmäßig Ist es, den temperaturabhilngigen
Widerstand 10 entsprechend elektrisch isoliert, mit dem zugeordneten Dehnungsmeßstreifen 3 körperlich zu
vereinigen.
In Figur 2 ist eine andere Ausgestaltung dor Erfindung dargestellt,
bei v/elcher ein Hilfswidorstand 14' im Nebenschluß zu
den beiden temperaturabhängigen Widerstünden 10' und 11* geschaltet
ist und damit eine Parallelschaltung dieser beiden Widerstünde bewirkt. Im übrigen entspricht diese Anordnung
derjenigen gemäß Figur 1, weshalb für dio entsprechenden Elemente dio gleichen Bezugsziffern wie dort gewählt sind,
zur Unterscheidung von Figur 1 lediglich versehen mit einem Index-Strich. Der Widerstandswert des Hilfswiderstandea 14
ist sehr klein gegenüber den Widerstandsworten der tempera· turabhüngigen Widerstünde 10' und II1. Der HilfsWiderstand 14
besteht vorzugsweise au3 einem temperaturunabhängigen Material,
beispielsweise Konstanten. Er dient zum Abwandeln der Wirkungen der temperaturabbilngigen Widerstände 10* und II1 zwecks Einstellung
des Maßes der gewünschten Kompensation mit diesen Widerstanden.
• 6 -BAD ORIGINAL 109852/0623
Claims (8)
1. Anordnung zur Verniindoruns dor durch untersohledlicho
Eigenerwärmung dor einzelnen Dehnungsmeßstroifen
in eine-n DehnungnmoiJatraifen-KoSwertgeber
hervorgorufenan Pohlor unter Verv/ondung temperaturabhiingiger
Kompcnsatlonawidorständc, dadurch gekennzeichnot,
daß mindestens einem dor Dehnungsmeßstreifen (3, 3*) ein er3tor teraperaturabhängiger Widerstand
(10, 101) derart räumlich zugeordnet ist, daß er dem Einfluß der Eigenerwärmung dee Dehnung3-
^ moostrelfens unterliegt* und daß der temperaturabhängige
Widerstand (10, 10*) so bemessen und in die elektrische Meßschaltung eingefügt 1st, daß
er der durch die Eigenerwärmung des Dehnungsmeßstreifens (3, 3*) hervorgerufenen Widerstandsänderung
entgegenwirkt.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der temperaturabhängige V/iderstand (10, 10*)
mit dem zugeordneten Dehnungsmeßstreifen (3, 31) körperlich vereinigt ist.
3· Anordnung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch
" gekennzeichnet, daß der temperaturabhängige Widerstand (10, 101) - vorzugsweise in Reihenschaltung in
einen Meßbrückenzweig eingefügt ist. ·
4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein weiterer
temperaturabhängiger Widerstand (11, II1) vorgesehen
ist, der dem Einfluß der Umgebungstemperatur, nicht aber dem Einfluß der Eigenerwärmung eines
Dehnungsmeßstreifens unterliegt, und so bemessen und in die Schaltung eingefügt 1st, daß er den, '
durch die Umgebungstemperatur im ersten temperittur-
109852/0B23
, ,BAD ORIGINAL
abhängigen V/idorstand (10, ΙΟ1) hervorgerufenen
Wider standsJinderungen entgegenwirkt.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichrrfc,
daß der zweite temperaturabhängige Widerstand (11, II1) - vorzugsweise in Reihenschaltung in
einen anderen Zweig der Brückenschaltung eingefügt ist als der erste temperaturabhängige Widerstand
(10, 10').
6. Anordnung nach Anspruch 5,. dadurch gekennzeichnet,
daß der erste (10, 10*) und der zweite temperaturabhängige Widerstand (11, II1) im wesentlichen
gleiche Widerstandsworto und Temperaturkoeffizienten
besitzen.
7· Anordnung nach Anspruch 5# dadurch gekennzeichnet, ■
daß der erste (10, · 10') und der zweite temperaturabhängige
Widerstand (11, II1) in aneinander, angrenzenden
Armen der Meßbrückenschaltung liegen und ihre Widerstandswerte relativ klein gegenüber den
Widei*standswerten der Dehnungsmeßstreifen sind.
8. Anordnung nach Anspruch 7# dadurch gekennzeichnet,
daß der erste (101) und der zweite temperaturabhängige Widerstand (H1) einerseits über einen λ
Brückeneckpunkt direkt miteinander in Verbindung stehen und andererseits Über einen im wesentlichen
temperaturunabhüngigen Widerstand (14), dessen Widerstandswert relativ klein gegenüber dem
Widerstandswert der beiden temperaturabhlingigen
Widerstände (101, H1) ist, verbunden und damit
einander parallel geschaltet sind.
109852/0623
BAD ORIGINAL
Leerseite
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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- 1967-06-29 US US650114A patent/US3470738A/en not_active Expired - Lifetime
-
1968
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Legal Events
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---|---|---|---|
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