DE1806065A1 - Elektrisches Messgeraet - Google Patents

Elektrisches Messgeraet

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DE1806065A1
DE1806065A1 DE19681806065 DE1806065A DE1806065A1 DE 1806065 A1 DE1806065 A1 DE 1806065A1 DE 19681806065 DE19681806065 DE 19681806065 DE 1806065 A DE1806065 A DE 1806065A DE 1806065 A1 DE1806065 A1 DE 1806065A1
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DE
Germany
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potentiometer
measuring device
auxiliary
sliders
cam
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DE19681806065
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Fuhrmann Dipl-Ing Wolfgang
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MAN AG
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MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00Measuring force or stress, in general
    • G01L1/20Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D3/00Control of position or direction
    • G05D3/12Control of position or direction using feedback
    • G05D3/14Control of position or direction using feedback using an analogue comparing device

Description

  • Elektrisches Meßgerät Die Erfindung bezieht sich auf ein aus Potentiometer und mehreren Gebern vorschiedener Linearität bestehendes Meßgerät zum elektrischen Messen von Prüfkräften, Verformungen und ähnlichen technischen Vorgängen.
  • Es sind elektrische Meßgeräte nach dem Prinzip der selbstabgleichenden Meßbrücke bekannt, wobei das Verhältnis zweier Widerstände in der Weise gemessen wird, daß die Widerstände mit einem Potentioometer zu einer Brückenschaltung vereinigt werden, die beispielsweise über eine Batterie mit Spannung gespeist wird. Dabei werden über zwei Leitungen die Diagonalspannungen der Widerstandskombination sowie des Potentiometers einem Verstärker zugeführt. Dieser Verstärker verstärkt die Differenzspannungen zwischen den beiden Leitungen und führt sie einem Stellmotor zu, mit dessen Welle sowohl der Schleifer des Potentiometers als auch ein Zeiger verbunden ist. Da sich dieser Motor bemüht, das Potentiometer so zu verstellen, daß die Differenzspannung zu Null führt, kann auf einer Skala hinter dem Zeiger letzten Endes das V@@@@@@@@nis der Wi@@@@@stände abgelesen werden.
  • Es werden derartige Meßgeräte in hohem Maße dazu verwendet, um Kräfte, Verformungen u. dgl. zu messen. Es werden dabei die Widerstände in einer Form angewandet, in der sich ihr Verhältnis mt steigender Kraft oder steigender Verformung, also mit dem sich verändernden Meßwert ändert. Wenn diese Änderung linear mit dem Meßwert erfolgt und das Potentiometer gleichfalls line-ar ist, dann ict dureh den Zeiger auch eine genaue Anzeige des Verhältnisses der Widerstände zu erwarten.
  • Ea ist Jedoch iii der überwieenden Zahl der Anwendungs fälle keine genaue Proportionalität zwischen die Änderung dr Meßwertes einerseits und der Änderung des Verhältnisses der Widerstände andererseits gegben. Es sind nämlich Kraftmeßdesen nicht streng linear, was auch für Potentiometer in Dehnungsgebern gilt.
  • Ferner ist eine Vorrichtung zum elektrischen Messen der Prüfkräfte bei der Werkstoffprüfung mit einer der Werkstoffprobe zugeordneten externen Meßbrücke und einer inneren, eine Regelwiderstand aufweisenden Meßbrücke bekannt, mit dessen Hilfe der Widerstand der internen Brücke dem von den Prüfkräften abhänhgigen Widerstand der externen Brücke angeglichen wird. Es ist dabei zwischen dem Zeiger und des Schleifkontakt des Regelwiderstandes ein aus zwei Teilheboln und einer durch eine Feder auf eine Kurvenscheibe angedrückten Rolle bestchendes Korrekturglied angeordnet, welches die Anzeige linearer Änderungen der Prüfkräfte auf der linear geteilen Anzeigenkala des Regelwiderstanden ermöglicht. Wird die Dahn der Kurvenscheibe geschicht gebogen, so kann damit tatsächlich eine beliebige Kurvenkrümmung in die Charakteristik des Potentiomenters hineinsimuliert werden.
  • Dieses bekannte Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß es einmal eine erhebliche Reibung im Potentiometer mit sich bringt, zum anderen kann ein solches Potentiometer nur für eine einzige Schleifbahn einer Kurvenscheibe eingerichtet werden. Wenn nänlich an ein solches Meßgerät mehrere Geber angeschlossen werden sollen, deren Nichtlinearität untereinander verschieden ist, so mäßte für jeden Geber ein gesondertes, vollständiges Potentiometer verwendet werden, was jedoch einen bedeutenden Kostenaufwand bedeutet. In nachteiliger Weise würde sich außerdem das an sich schon große Reib- od.r 8chleifmoment der mehreren Potentiometer addieren, 50 daß dieser Betrag; sehr schnell so groß werden kann, daß der Stellmotor nicht mehr in der lage wä.-re, das ganze Paket aus Potentiometern durchzudrehen.
  • Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht nunmehr darin, mit einem aus einem Potentiometer und mehreren Gebern untereinander verschiedener Linearität bestehenden Meßgerät ein genaues Anzeigen der Meßwert zu ermöghohen. In den meisten Fällen sind nämlich die Geber oder Widerstände nicht linear, so daß sich in der graphischen Darstellung Kurvern ergeben werden. Eine exakte Anzeige eines Meßwertes durch den Zeiger des Potentiometers ist Jedoch nur dadurch zu erzielen, daß die Abweichungen der Kurven oder Geranden in umgekehrter Richtung als künstliche Nichtlinearität des Potentiometers verwirklicht werden und damit die Eichtlinearität der Geber oder Widerstände kompensieren.
  • Gemäß dem Erfindungsvorschlag wird dies dadurch erreicht, daß das Potentiometer als ein mit zwei Schleifern auf einem gemeinsamen Arm ausgestattetes Referenspotentiometer ausgebildet ist, bei dem die Diagonalspannung über einen zwischen den beiden Schleifern angeodneten Spannungsteiler abgegriffen wird.
  • lu weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der zwkockzl den beiden Schleifern angeordnete Spannungsteiler als mit einem Schleifer ausgerüstetes Hilfspotentiometer ausgebildet, welches in Abhängigkeit vom Drehwinkel des Eauptpotentiometore verstellbar ist. Erfindungsgemäß erfolgt ferner die winkelabhängige Verstellung des Hilfspotentiometers durch eiue auf der Achse des Hauptpotentiometers befestigte Kurvenscheibe.
  • Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung und der nachfolgenden Beschreibung.
  • In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise und schematisch dargestellt, und zwar veranschaulicht Fig. 9 eine normale Potentiometerschaltung, Fig 2 eine graphische Wiedergabe der Aufgabenstellung, Fig. 3 einen ausschnitt aus einer bekannten Meßanordnung und Fig. 4 das erfindungsgemäße Meßgerät.
  • In Fig. 1 sind mit 1 und 2 die beiden Widerstände benannt, die mit dem Potentiometer 3 zu einer Brückenschaltung vereinigt sind, die von einer Batterie 4 gespeist wird. Über die beiden Leitungen 5 und 6 werden die Diagonalspannugen der Widerstandskombination 1/2 sowie des Potentiometers 3 zu einem Verstärker 7 geführt, der die Differenzspannung 5/6 verstärkt und einem Stellmotor 8 zuführt, mit dessen Welle 9 sowohl der Schleifer des Potentiometers 5 als auch ein Zeiger 10 verbunden it. Da der Motor 8 sich bemäht, das Potentiometer 3 so zu verstellen, daß die Differenzspannung 5/6 ZU Null fulirt, kann auf einer la hinter dem Zeiger 10 das Verhältnis der Widerstände 1 und 2 abgelesen werden. Mit 11, 12 und 13 sind die Anschlüsse an dem Potentiometer 3 bezeichnet.
  • In der graphischen Darstellung gemäß Fig. 2 ist über der Achse 14 der Meßwert aufgetragen, der gmessen werden soll, während auf der Achse 15 das Verhältnis der Widerstände 1/2 der Fig. 1 aufgetragen ist. Bei strenger Linearität der Widerstände würde sich eine Gerade 16 ergeben, jedoch ergibt sich in den meisten Fällen beispielsweise eine Kurve 17.
  • In Fig, 3 ist mit 18 die Achse eines Potentiometers benannt. Der Arm 19, der den Schleifer 20 trägt, der seinerseits auf der Widerstandswicklung 21 schleift, ist jedoch nicht fest mit der Achne 18 verbunden, sondern sitzt vielmehr lose und verdrehbar auf diesor. Andererseits ist der Arm 2 fest mit der Achse 18 verbunden. Zweischen dem Ende 23 des Arme 22 und dem Punkt 24 des Armes 19 sind zwei gelenkige Glieder 25, 26 angeordnet, deren Verbindungsstelle, als Schleifer 27 ausgebildet, auf der Bahn 28 einer Kurvenscheibe schleift. Die Punkte 23 und 24 werden durch eine Feder 29 zusammengezogen, wodurch der Schleifer 27 immer ge-;en die 3ahn 28 gepreßt wird. Wenn nun die Achse 18 des Potentiometers beispielsweise durch einen Stellmotor 8 der Fig. 1 verdreht wird, so folgt der Schleifer 20 dieser Drehung nicht direkt, sondern verzerrt durch die Lage der Bahn 28. Wird diese Bahn geschickt gebogen, so kann damit eine beliebige Kurvernkrümmung in die Charakteristik des Potentiometers hineinsimuliert werden. Diese Ausführung hat aber die vorstehend erwähnten Mängel.
  • In der die Erfindung darstellenden Fig. 4 ist mit 30 die Achse des Potentiometers bezeichnet, welches in Fig. 1 mit 3 benannt wurde. Diese Achse 30 trägt den Arm 31, auf dessen freiem Ende sich die beiden Schleifor 32 und 33 befinden, die beiden mit geringem Abstand auf der Wicklung 34 des Potentiometers schleifen. Diese Wicklung ist über die beiden Anschlüsse 35 und 36 in den elektrischen Aufbau des Meßgerätes eingeschaltet, wobei diese Anschlüsse den Anschlüssen 11 und 12 der Fig. 1 entsprechen. Während jedoch in Fig. 1 der Schleifer des Potentiometers 3 über den Anschluß 13 an die Leitung 5 zum Verstärker 7 gelegt ist, gib-t es erfindungsgemäß von den beiden Schleifern 32 und 33 zwei getrennte Leitungen 37 und 38, die an die beiden Enden der Wicklung 39 des Hilfspotentiometers 40 führen. Erst der Schleifer 41 dieses Hilfspotentiometers ist mit der Leitung 42 verbunden., die der Leitung 5 der Fig. 1 entspricht und zum Verstärker 7 führt. Das Hilfspotentiometer 40 seinerseits wird über eine olle 43 und eine Kurvenscheibe 44 von der Welle 30 aus beeinflußt.
  • Die Arbeit mit diesem erfidungsgemäßen Meßgerät, das bevorzugt bei der Kraftmessung von Werkstoffprüfmaschinen Anwendung finden kann, geht wie folgt vor sich: Beträgt die Abweichung des Meßverstaufnehmers 1/2 von der exakten Linearität beispielsweise # 10, so wird zunächst der Abstand der beiden Schleifer 32 und 33 (Fig. 4) so gewählt, daß er jedenfalls größer ist als # 1% des Meßbereichsumfanges des Potentiometers. Je nach Lage des Schleifers 41 wird daun ein Meßwert abgegriffen, der zwischen dem des Schleifers 32 und 33 liegt. Durch entsprechende Wahl der Kurvenscheibe 44 kann dieser Abgriff nun über den ganzen Meßbereich beliebig variiert werden. Die Nichtlinearität des Gebers 1/2 kann also durch Einsetzen einer empirisch geformten oder vorausberechneten Kurvenscheibe 44 begradigt werden.
  • Sollen mehrere Geber 1/2 angeschlossen werden, so kann immer wieder dasselbe Potentiometer 30 bis 34 verwendet werden. Nutweder kann jedem Geber 1/2 eine gesonderte Kurvenscheibe 44 zugeordnet werden, die mit Auswechseln des Gebers gleichfalls ausgewechselt wird, oder wo dies nicht zulässig ist, braucht man doch zumindest nur mehrere Kurvenscheiben 44 mit Hilfspoteniometern 40 anzuordnen, um dann beim Übergang von einen Geber auf den anderen Geber einfach die Anschlüsse der verschiedenen Hilfspotentiometer 40, nämlich die Leitungen 37, 38 turd 42, umzuscbilten.
  • Der Reibungswiderstand des Potentiometers 30 bis 34 int gering, da gegenüber Fig. 3 der Schlitten 24 wechselt, der, an die Laufbahn 25 angepreßt, auf dieser gleiten muß.
  • Außerdem vorbilligt sich die Anlage dadurch, daß alle Teile der Fig. 4 handelsüliche Geräte sind, die nicht, wie dies in Fig. 3 der Fall ist, durch komplizierte mechanische Hebel und Gelenke vervollständigt werden müssen.

Claims (6)

P a t e n t a n s p r ü c h e :
1. Aus Potentiometer und mehreren Gebern untereinander verschiedener Linerität bestehendes Meßgerät zum elektrischen Messen von Prüfkräften, Verformungen oder ähnlichen technischen Vorgängen, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Potentiometer als ein mit zwei Schlifr (32, 33) auf einem gemoinaamen Arm (31) ausgestattetes Referenzpotentiometer ausgebildet ist, bei dem die Diagonalspannung Über einen zwischen den beiden Schleifern (32, 33) angeordneten Spannungsteiler abgegriffen wird.
2* Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen den beiden Schleifern (52, 33) angeordnete Spannungsteiler als mit einem Schleifer (41) ausgerüste tes Hilfspotentiometer (40) ausgebildet ist, welches in Abhängigkeit vom Drehwinkel des Hauptpotentiometers (30 bis 34) verst,ellbar ist.
3. Meßgerät nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die winkelabhängige Verstellung des Hilfspotentiometers (40) durch eine auf der Achse (30) des Hauptpotentiometers (30 bis 34) befestigte Kurvenscheibe (44) und mittels einer Rolle (34) erfolgt.
4. Meßgerät nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Ueber (1/2) eine gogendorte, auswechselbare Kurvenscheibe (44) zugeordnet wird.
5. Meßgerät nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren Kurvenscheiben (44) mit entsprechende Hilfspotentiometern (40) beim Übergang von einem Gebar (1) auf den anderen Geber (2) die Anschlüsse des Hilfspotentiometer umgeschaltet werden.
6. Meßgerät nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Gerät bei der Kraftmessung in Werkstoffprüfmaschinen Verwendung findet.
L e e r s e i t e
DE19681806065 1968-02-23 1968-10-30 Messgeraet zum elektrischen messen von pruefkraeften ver formungen oder aehnlichen technischen vorgaengen Pending DE1806065B2 (de)

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DE1806065B2 DE1806065B2 (de) 1971-04-29

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0070519A2 (de) * 1981-07-15 1983-01-26 Hellige GmbH Winkelstellungsgeber in Antriebssystemen für Schreiborgane schnellschreibender Hebelstreifenschreiber

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0070519A2 (de) * 1981-07-15 1983-01-26 Hellige GmbH Winkelstellungsgeber in Antriebssystemen für Schreiborgane schnellschreibender Hebelstreifenschreiber
DE3127992A1 (de) * 1981-07-15 1983-02-03 Hellige Gmbh, 7800 Freiburg "winkelstellungsgeber in antriebssystemen fuer schreiborgane schnellschreibender hebelstreifenschreiber"
EP0070519A3 (de) * 1981-07-15 1985-05-22 Hellige GmbH Winkelstellungsgeber in Antriebssystemen für Schreiborgane schnellschreibender Hebelstreifenschreiber

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DE1806065B2 (de) 1971-04-29
CH496960A (de) 1970-09-30

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