DE19905156A1 - Abgleichelement für einen Aufnehmer - Google Patents

Abgleichelement für einen Aufnehmer

Info

Publication number
DE19905156A1
DE19905156A1 DE1999105156 DE19905156A DE19905156A1 DE 19905156 A1 DE19905156 A1 DE 19905156A1 DE 1999105156 DE1999105156 DE 1999105156 DE 19905156 A DE19905156 A DE 19905156A DE 19905156 A1 DE19905156 A1 DE 19905156A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
trimming
resistance
resistors
element according
resistance film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE1999105156
Other languages
English (en)
Inventor
Helmut Burfeindt
Martin Hauber
Wolfgang Bauch
Ursula Host
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
HBM WAEGETECHNIK GmbH
Original Assignee
HBM WAEGETECHNIK GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by HBM WAEGETECHNIK GmbH filed Critical HBM WAEGETECHNIK GmbH
Priority to DE1999105156 priority Critical patent/DE19905156A1/de
Priority to PCT/EP2000/000862 priority patent/WO2000047965A1/de
Priority to CNB008034885A priority patent/CN1157595C/zh
Priority to EP00906275A priority patent/EP1151259A1/de
Publication of DE19905156A1 publication Critical patent/DE19905156A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D3/00Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups
    • G01D3/028Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups mitigating undesired influences, e.g. temperature, pressure
    • G01D3/036Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups mitigating undesired influences, e.g. temperature, pressure on measuring arrangements themselves
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D3/00Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups
    • G01D3/028Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups mitigating undesired influences, e.g. temperature, pressure
    • 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
    • G01L1/22Measuring 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 using resistance strain gauges
    • G01L1/2268Arrangements for correcting or for compensating unwanted effects
    • G01L1/2281Arrangements for correcting or for compensating unwanted effects for temperature variations

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Abgleichelement (4) für eine Aufnehmerschaltung, die mit Dehnungsmeßstreifen (2) in Brückenschaltung (1) ausgestattet ist. Dabei besteht das Abgleichelement (4) aus einer metallischen Trägerplatte (20), auf der eine strukturierte Widerstandsfolie (24) isolierend aufgeklebt ist. Aus der Widerstandsfolie (23) sind sowohl die niederohmigen Abgleichwiderstände (6, 19) als auch die höherohmigen Abgleichwiderstände (13, 18) für den TKO-Abgleich und für den TKK-Abgleich in Flächen- oder Gitterform herausgebildet. Das Abgleichelement (4) kann durch die ebene Trägerplatte (20) leicht mit einem geeigneten Kunststoff und einem guten Wärmeübergang mit dem Aufnehmer verbunden werden. Beim fertigen Aufnehmer ist das Abgleichelement durch einen Verguß vor mechanischer Beschädigung geschützt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Abgleichelement für einen Aufnehmer gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Derartige Abgleichelemente für Aufnehmer werden eingesetzt, um den Temperaturgang von Aufnehmerschaltungen mit Dehnungsmeß­ streifen zu kompensieren. Diese sind insbesondere bei Wäge­ zellen und anderen Kraft- und Druckaufnehmern vorgesehen. Da­ bei versteht man unter dem Temperaturgang einer derartigen Meßstelle die temperaturabhängige Veränderung des Meßsignals trotz völliger Abwesenheit (TKO) oder völliger Konstanz (TKK) einer mechanischen Beanspruchung des Meßobjekts.
Ein Temperaturgang kann auftreten, wenn sich während des Be­ obachtungszeitraums die Temperatur des Aufnehmers oder seiner Umgebung ändert. Ursache eines derartigen Temperaturgangs kann die Wärmedehnung des Aufnehmerwerkstoffs, die Wärmedehnung des Meßgitterwerkstoffs der Dehnungsmeßstreifen und der Tempera­ turkoeffizent des elektrischen Widerstands sein. Eine Messung, bei der das Meßobjekt während einer mechanischen Beanspruchung gleichzeitig eine Temperaturänderung erfährt, liefert als Er­ gebnis die Summe aus der mechanischen Dehnung und der ther­ mischen Dehnung. Darin ist der thermische Anteil der Dehnungs­ anzeige als Fehler enthalten.
Bekannt ist es, diesen Fehler mittels eines Abgleichelements weitgehend zu kompensieren. Dabei kommt es darauf an, daß die­ se Abgleichelemente auch temperaturabhängig sind, um den Tem­ peratureinfluß am Aufnehmer weitgehend korrigieren zu können.
Dazu sind Schaltungen mit Abgleichwiderständen in den Speise­ leitungen und Abgleichwiderständen in den Brückenzweigen vor­ gesehen, mit denen die Brücke ohne und mit Belastung bei un­ terschiedlichen Temperaturen abgeglichen wird. Da diese Ab­ gleichschaltungen aus thermischen Gründen immer in der Nähe der Aufnehmer angeordnet sein müssen, werden diese Schaltungen als separate Schaltelemente ausgeführt und meist am Aufnehmer­ werkstoff befestigt.
In der Praxis werden dazu häufig Leiterplatten auf Expoxyd­ harzbasis vorgesehen, auf die Festwertwiderstände für den Ab­ gleich des Temperaturgangs bei einem Kennwert (TKK-Abgleich) aufgelötet sind. Für den Abgleich des Temperaturgangs beim Nullpunkt (TKO-Abgleich) werden auch dünne lackisolierte Kup­ ferdrähte verwendet. Diese Leiterplatten werden am Aufnehmer durch eine Klebe- oder Schraubverbindung befestigt und mit den Dehnungsmeßstreifen verschaltet, so daß der Aufnehmer danach bei unterschiedlichen Temperaturen abgleichbar ist. Diese Schaltungen haben den Nachteil, daß als Abgleichwiderstände Fest- oder Drahtwiderstände eingesetzt werden, die als spe­ zielle niederohmige Meßwiderstände ausgebildet sind, die bei der Fertigung und beim Abgleichverfahren einen relativ großen Aufwand erfordern.
Es werden auch bekannte flexible Leiterplatten als Abgleich­ elemente eingesetzt, auf die die Abgleichwiderstände als dünne lackisolierte Kupferdrähte oder als Folienwiderstände mit Nickel- oder Kupferfolie als Widerstandsmaterial in die Schal­ tungen einlötbar sind. Dabei kann die flexible Folie direkt auf dem Aufnehmerkörper aufgeklebt werden. Hierbei ist es re­ lativ aufwendig, die niederohmigen Abgleichwiderstände in der geforderten Genauigkeit herzustellen. Bei sehr genauen Draht­ widerständen sind meist auch große Drahtlängen erforderlich, die einen verhältnismäßig großen Platzbedarf auf der Leiter­ platte erfordern und beim Abgleich sehr arbeitsintensiv sind.
Im übrigen besitzen Folienwiderstände auch relativ schlechte Wärmeübergangswerte, so daß die Kompensationswirkung fehlerbe­ haftet ist.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Ab­ gleichelement für Aufnehmer der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß dadurch die Meßgenauigkeit des Aufnehmers er­ höht wird und dies bei minimalem Abgleichaufwand.
Diese Aufgabe wird durch die in Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Aus­ führungsbeispiele sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung hat den Vorteil, daß durch die metallische Trä­ gerplatte ein direkter Wärmeübergang zum Aufnehmerwerkstoff hergestellt wird, so daß eine sehr genaue Temperaturgangkom­ pensation erreichbar ist, die auch schnellen Temperaturände­ rungen folgt. Insbesondere wird in vorteilhafter Weise eine gute Ableitung der Eigenwärme an den Kompensationswiderständen erreicht, so daß dadurch eine zusätzliche Widerstandserhöhung vermieden wird.
Die Erfindung hat weiterhin den Vorteil, daß durch die struk­ turierte dünne Widerstandsfolie die Abgleichwiderstände mit ihren sehr niedrigen Widerstandswerten in automatisierten Pro­ zessen sehr genau und äußerst kompakt herstellbar sind, so daß keine Abgleichwiderstandsunterschiede ausgeglichen werden müs­ sen, wobei manuell lediglich noch die geringfügigen Ferti­ gungsunterschiede der Dehnungsmeßstreifen auszugleichen sind.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Abgleich­ elements mit beschaltbarer Brückenschaltung;
Fig. 2 den schichtweisen Aufbau eines Abgleich­ elements, und
Fig. 3 ein elektrisches Schaltbild des Abgleichele­ ments mit einer Aufnehmerbrückenschaltung.
In Fig. 1 der Zeichnung ist schematisch ein Abgleichelement 4 für einen Aufnehmer mit Brückenschaltung 1 dargestellt, das als separates Bauteil ausgebildet ist und bei dem die wesent­ lichen Abgleichwiderstände 6, 19, 13, 18 als strukturierte Widerstandsfolie 23 auf einer metallischen Trägerplatte 20 aufgeklebt sind.
Das Abgleichelement 4 besteht im wesentlichen aus einer metal­ lischen Trägerplatte 20, die einen Trägerkörper darstellt. Dieser Trägerkörper 20 muß aus einem gut wärmeleitenden Werk­ stoff bestehen, so daß diese Trägerplatte 20 vorzugsweise aus Aluminium besteht. Es sind aber auch andere metallischen Ble­ che oder Platten mit guter Wärmeleitfähigkeit verwendbar.
Diese metallische Trägerplatte 20 wird vorzugsweise mit Mate­ rialdicken von 0,2 bis 1,5 mm eingesetzt. Dabei ist eine rechteckige Grundfläche der Trägerplatte von ca. 18 × 20 mm gewählt, da diese Abmessungen gut geeignet sind, an serien­ mäßigen Kraftaufnehmern und Wägezellen angebracht zu werden. Derartige Trägerplatten 20 können aber auch in anderen Abmes­ sungen und Ausformungen hergestellt werden, soweit dies für den jeweiligen Aufnehmer notwendig ist. Dabei sind auch qua­ dratische, runde oder davon abgewandelte Grundflächenformen denkbar.
Ein Schichtaufbau des Abgleichelements 4 ist in Fig. 2 dar­ gestellt, wonach die Dickenverhältnisse der einzelnen Schich­ ten etwa maßstäblich aber stark vergrößert abgebildet sind. Die metallische Trägerplatte 20 ist als untere Schicht dar­ gestellt, die mit Abstand die größte Schichtdicke besitzt. Auf diese metallische Trägerplatte 20 wird eine strukturierte Wi­ derstandsfolie 23 aufgeklebt, die die niederohmigen Abgleich­ widerstände 6, 19, 13, 18 und die Leiterbahnen 8 mit Anlöt­ punkten 5, 7, 11, 12, 15, 16 enthält. Dabei ist eine homogene Klebstoffschicht 22 von ca. 0,005 bis 0,025 mm vorgesehen, die gleichzeitig als Isolationsschicht gegenüber der Trägerplatte 20 dient. Die darüberliegende Widerstandsfolie 23 kann aus Nickel, Kupfer oder einem anderen elektrisch leitenden Werk­ stoff mit hohem Temperaturkoeffizienten bestehen. Diese Wider­ standsfolie 23 wird mit einer homogenen Dicke von ca. 0,005 bis 0,025 mm auf der Trägerplatte 20 aufgetragen. Diese Wider­ standsfolie 23 wird mit Hilfe eines fotolithografischen Pro­ zesses strukturiert, wonach die Widerstände 6, 19, 13, 18, die Leiterbahnen 8 und die Anschlußpunkte 5, 7, 11, 12, 15, 16 ähnlich der bekannten Herstellung von Dehnungsmeßstreifen 2 geätzt werden. Dabei sind die Leiterbahnen 8, Anschlußpunkte 5, 7, 11, 12, 15, 16 und Abgleichwiderstände 6, 19, 13, 18 ähnlich der schematischen Darstellung der Fig. 1 auf der Trä­ gerplatte 20 angeordnet. Die Abgleichwiderstände 6, 19 sind für den Feinabgleich des Temperaturgangs beim Nullpunkt vor­ gesehen und besitzen einen Widerstandswert von ca. 0,1 Ω und sind als rechteckige Fläche der Widerstandsfolie 23 von weni­ gen mm Kantenlänge ausgebildet. Je nach Art der Widerstands­ folie 23 und dem Widerstand der Dehnungsmeßstreifen 2 können auch Widerstandwerte von 0,5 bis 1 Ω oder darüber erforderlich sein. Da es sich bei der Widerstandsfolie 23 um eine äußerst homogene Folie handelt, sind derartige Widerstandswerte ohne Abgleich in hoher Genauigkeit herstellbar, so daß durch diese Widerstände 6, 19 die Streuung des Temperaturgangs beim Null­ punkt im Ausgangszustand nicht erhöht wird.
Die beiden Abgleichwiderstände 13, 18 für den Abgleich des Temperaturgangs beim Kennwert (TKK-Abgleich) sind ebenfalls als strukturierte Widerstandsfolie 23 auf der Trägerplatte 20 ausgebildet. Diese temperaturabhängigen Widerstände 13, 18 müssen bei der vorliegenden Aufnehmerschaltung, bei der Deh­ nungsmeßstreifen 2 von 350 Ω eingesetzt sind, in Verbindung mit dem Parallelwiderstand 10, 17 zur optimalen Linearisierung des Temperaturgangs beim Kennwert und bei einem Aluminiumauf­ nehmer einen Widerstandswert von ca. 40 Ω besitzen. Dieser Widerstand wird vorzugsweise als Meßgitter ausgebildet, um eine hohe Genauigkeit unter kleinsten Abmessungen zu gewähr­ leisten. Da diese Abgleichwiderstände 13, 18 durch die vor­ beschriebene Ausbildung und aufgrund des gewählten Schicht­ aufbaus mit einer Toleranz von ± 0,1% herstellbar sind, kann ein nachträglicher individueller Abgleich des Temperaturgangs beim Kennwert (TKK-Abgleich) entfallen. Insbesondere auch des­ halb, weil durch die Gitterstruktur beliebige Widerstandswerte herstellbar sind, die vorher rechnerisch oder versuchsweise für den entsprechenden Aufnehmertyp ermittelt wurden. Bei der Verwendung anderer Dehnungsmeßstreifen-Widerstände und anderer Aufnehmermaterialien können für die Abgleichwiderstände 13, 18 auch Widerstandswerte von ca. 10 bis 100 Ω notwendig sein.
Zur Linearisierung des Abgleichs des Temperaturgangs beim Kennwert (TKK-Abgleich) ist parallel zum Abgleichwiderstand 13, 18 noch ein Festwiderstand 10, 17 geschaltet, der auf den vorgesehenen Anschlußpunkten 9, 14 nachträglich aufgelötet wird. Hierbei ist ein handelsüblicher Festwiderstand in SMD- Technik mit möglichst kleinem Temperaturkoeffizienten vorgese­ hen, der beispielsweise einen Widerstandswert von ca. 200 Ω aufweist. Je nach Auslegung der Gesamtschaltung sind hierfür Widerstandswerte von 70 bis 200 Ω einsetzbar. Dieser Wider­ standswert von 200 Ω ist für einem Temperaturbereich von -10 bis + 40°C ermittelt, um diesen Bereich zu linearisieren. Für einen derartigen Temperaturbereich sind auch die übrigen Ab­ gleichwiderstände 6, 19, 13, 18 vorgesehen. Bei größeren oder kleineren Temperaturbereichen können sich auch andere Wider­ standswerte ergeben, die durch eine einfache Änderung des De­ signs der Widerstandsfolie 23 berücksichtigt werden können.
Bei größeren Temperaturbereichen und größeren Schwankungen im Ausgangssignal des Aufnehmers können auch noch zusätzliche Festwiderstände vorgesehen werden, so daß für diese Fälle zu­ sätzliche Anschlußlötpunkte 7, 11, 12 in der Leiterbahnen­ struktur angeordnet werden, auf die dann die Festwiderstände aufzulöten sind.
Im Design der Widerstandsfolie 23 sind zusätzlich an der lin­ ken Seite der Trägerplatte 20 sechs Anschlußlötpunkte 5 für die Verschaltung der Dehnungsmeßstreifen 2 und rechts jeweils zwei Anschlußlötpunkte A für die Ausgangssignale und zwei An­ schlußlötpunkte E für die Brückenspeisung vorgesehen. Bei wei­ teren Abgleichbauelementen können auch noch andere Anschluß­ lötpunkte 7, 11, 12 auf der Trägerplatte 20 angeordnet werden, durch die die elektrische Verbindung herstellbar ist.
Nach dem Ätzverfahren werden insbesondere die Abgleichwider­ stände 13, 18 für den Abgleich des Temperaturgangs beim Kenn­ wert (TKK-Abgleich) gemessen und in einem speziellen Abgleich­ verfahren auf den vorher ermittelten Widerstandswert hochgenau abgeglichen. Da diese Abgleichwerte bereits vorher aufgrund der Aufnehmerbauart festlegbar sind, werden diese Abgleich­ widerstände 13, 18 bereits vor der Beschaltung mit den Deh­ nungsmeßstreifen 2 auf den ermittelten Wert hochgenau einge­ stellt. Danach wird zum Schutz der Schaltung eine Abdeck­ schicht 24 in den Bereichen aufgebracht, die bei den folgenden Prozessen keine Kontaktierung mehr benötigen. Der Lack 24 kann ein sogenannter Lötstoplack sein, wie er üblicherweise in der Leiterplattentechnologie verwendet und durch Siebdruck aufge­ bracht wird. Auch andere Auftragsverfahren, wie z. B. Sprühen, Pinseln usw. sind möglich. Allerdings ist ein beständiger Lack 24 notwendig, der für den nachfolgenden Reflow-Lötprozeß ge­ eignet ist.
Nach der Abdeckung werden die Kontaktzonen im Ein- und Ausgang und die Kontaktflächen für den Parallelwiderstand über eine Lochmaske mit Lot bedruckt. Dann werden die Elemente 4 in ei­ nem Bestückungsautomaten mit den Parallelwiderständen 10, 17 bestückt und in einem Reflow-Prozeß eingelötet.
In Fig. 3 der Zeichnung ist das elektrische Schaltbild des Aufnehmers mit dem Abgleichelement 4 und der Aufnehmerbrücken­ schaltung 1 dargestellt. Dabei sind die in Fig. 1 dargestell­ ten beiden mit Dehnungsmeßstreifen 2 versehenen Halbbrücken zu einer Vollbrücke verschaltet. Die Vollbrücke kann auch aus einer Dehnungsmeßstreifenviertelbrücke oder einer Dehnungsmeß­ streifenhalbbrücke mit zusätzlichen Brückenwiderständen ge­ bildet sein. Die Dehnungsmeßstreifen 2 besitzen Widerstands­ werte von z. B. 350 Ω und sollen für einen Temperaturbereich von -10 bis + 40°C eingesetzt werden. Dazu sind jeweils in der Speiseleitung 15 für den Abgleich des Temperaturgangs beim Kennwert (TKk-Abgleich) jeweils ein Abgleichwiderstand RTKK in Reihe geschaltet, zu dem jeweils ein Festwiderstand RP parallel geschaltet ist. Durch die Parallelschaltung von den Widerstän­ den 13, 18 mit dem hohen Temperaturkoeffizienten des Wider­ standes (TKR) mit den Widerständen 10, 17 läßt sich das Aus­ gangssignal des Aufnehmers über die Temperatur in engen Feh­ lergrenzen relativ linear einstellen.
Die Dehnungsempfindlichkeit der Dehnungsmeßstreifen (k-Faktor) und der Elastizitätsmodul vom Aufnehmerwerkstoff sind tempera­ turabhängig. Bei Konstantan als Dehnungsmeßstreifen-Meßgitter­ werkstoff mit einem positiven Temperaturkoeffizienten des k-Faktors (TKk) und dem negativen Temperaturkoeffizienten des Elastizitäts-Moduls (TKE) des Aufnehmerwerkstoffs führen beide bei einer mechanischen Belastung und bei Temperaturerhöhung zu einer Erhöhung des Kraft-, Gewichts- oder Drucksignals. Zur Bestimmung dieses Fehlers wird der Aufnehmer mit einer Refe­ renzmasse bzw. Referenzkraft bei verschiedenen Temperaturen mechanisch belastet und daraus der entsprechende Abgleichwi­ derstandswert für die Abgleichwiderstände 13, 18 und der Par­ allelwiderstände 10, 17 ermittelt, der zur Kompensation dieses Fehlers notwendig ist. Da die Abgleichwiderstände RTKK mit zu­ nehmender Temperatur einen relativ starken Anstieg ihres Wi­ derstandswertes bewirken, entsteht in den Speiseleitungen 15 ein zusätzlicher Spannungabfall, der der durch den positiven Temperaturkoeffizienten des k-Faktors (Tkk) und den negativen Temperaturkoeffizienten des Elastizitätsmoduls (TKE) des Auf­ nehmerwerkstoffs bewirkten Meßsignaländerung entgegenwirkt.
Da diese Wärmeabhängigkeit bei jeder gleichartigen Aufnehmer­ schaltung gleich ist, können die Werte für den Abgleichwider­ stand und den Parallelwiderstand an Vergleichsbrücken bestimmt werden, die dann auf alle anderen gleichartigen Aufnehmer übertragbar sind. Dabei müssen für alle Abgleichelemente die Abgleichwiderstände RTKK genau mit den ermittelten Widerstands­ werten hergestellt werden, so daß dann für alle nachfolgenden Aufnehmerschaltungen ein individueller Kennwertabgleich ent­ fallen kann. Aufgrund der gewählten Dicke der Trägerplatte 20 sind bei den darauf befindlichen Widerständen bei Temperatur­ änderungen keine Widerstandsveränderungen durch Verwerfungen oder Verspannungen in der Trägerplatte zu erwarten. Im übrigen bewirkt die unmittelbare Verklebung 22 mit der gut wärmeleit­ fähigen Trägerplatte 20 sowohl bei äußerer Temperatureinwir­ kung als auch bei Temperaturänderungen, die durch Eigenerwär­ mung der Widerstände auf der Trägerplatte entstehen können, einen schnellen Temperaturausgleich, so daß hierdurch keine zusätzlichen Meßfehler entstehen können.
Zum Abgleich des Temperaturgangs des Nullpunkts (TKO-Abgleich) sind in dem unteren Brückenzweig 25 zwei temperaturabhängige Abgleichwiderstände RTKO mit hohen Temperaturkoeffizienten an­ geordnet. Diese sind, falls erforderlich, Ausgleich von Un­ symmetrien bei der Herstellung und Applikation der Dehnungs­ meßstreifen 2 für den TKO-Feinabgleich vorgesehen. Für die Bestimmung der TKO-Ausgangsdaten wird die Beschaltung der Ab­ gleicheinheit 4 mit den Dehnungsmeßstreifen 2 durchgeführt. Danach wird der Nullpunkt der Meßaufnehmer in mechanisch unbe­ lastetem Zustand bei verschiedenen Temperaturen gemessen und der daraus resultierende TKO bestimmt. Zum Abgleich wird je nach dem Vorzeichen des TKO einer der Widerstände 6, 19 so lange verändert, bis das Ausgangssignal der Brücke 1 im ge­ samten Temperaturbereich innerhalb der vorgegebenen Grenzen liegt. Dabei wird der Abgleich durch einen "Radiervorgang" vorgenommen, in dem die Widerstandsschicht 22 durch Abrieb verringert wird, so daß sich der Widerstandswert erhöht. Da diese Widerstandswerte durch "Radieren" nur in eine Richtung veränderbar sind und da nicht vorhersehbar ist, welches Vor­ zeichen der TKO haben wird, wird in jedem Brückenteil ein Ab­ gleichwiderstand 6, 19 vorgesehen, um in beide Richtungen ei­ nen Abgleich vornehmen zu können.
Da durch die sehr genaue Fertigungsmethode der Abgleichwider­ stände 6, 19 diese niederohmigen Widerstandwerte fast nahezu identisch sind, ist vorteilhafterweise ein Ausgleich zwischen diesen Widerständen 6, 19 entbehrlich. Dadurch ist dann nach der Aufnehmerfertigung auch nur ein sehr geringer Abgleich des Temperaturgangs beim Nullpunkt (TKO-Abgleich) ohne großen Auf­ wand erforderlich. Dabei sind auch für den Abgleich des Tempe­ raturgangs beim Nullpunkt (TKO-Abgleich) temperaturabhängige Widerstände mit hohen Temperaturkoeffizienten notwendig, um diesen zusätzlichen nicht bei Dehnung empfindlichen Widerstand in den Brückenzweigen der Vollbrücke und damit eine Verringe­ rung der Empfindlichkeit so gering wie möglich zu halten. Auch für den TKO-Abgleich ist es besonders vorteilhaft, daß durch den gewählten Schichtaufbau gewährleistet ist, daß die Wider­ stände 6, 19 auf der Trägerplatte 20 bei Temperaturänderungen die gleiche Temperatur und damit auch die gleiche Wirkung auf­ weisen.
Um Aufnehmer mit einem gleichen Ausgangssignal (Kennwert) bei Belastung herzustellen, sind im Abgleichelement 4 in den Aus­ gangsleiterbahnen 8 Lötpunkte vorgesehen, auf denen parallel zum Ausgang ein hochohmiger Widerstand von z. B. 1 kΩ zum Kennwertabgleich eingelötet werden kann.

Claims (10)

1. Abgleichelement für einen Aufnehmer, der eine Brücken­ schaltung mit Dehnungsmeßstreifen enthält, das aus einem separaten Trägerkörper mit darauf angeordneten elektri­ schen Abgleichbauelementen gebildet ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Trägerkörper aus einer gut wärmeleit­ fähigen Trägerplatte (20) besteht, auf der eine struktu­ rierte Widerstandsfolie (23) isoliert angeordnet ist, aus der mehrere Abgleichwiderstände (6, 19, 13, 18) herausge­ bildet sind.
2. Abgleichelement nach Patentanspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Trägerplatte (20) aus einem rechtecki­ gen, quadratischen, runden oder davon abgewandelten Grundfläche besteht, die aus einem gut wärmeleitfähigen Werkstoff hergestellt ist.
3. Abgleichelement nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsfolie (23) aus Kupfer, Nickel oder einem elektrisch leitfähigen Werkstoff mit hohen Temperaturkoeffizienten des Widerstandes besteht.
4. Abgleichelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Widerstandsfolie (23) gitterförmige oder flächige niederohmige Abgleichwider­ stände (6, 19, 13, 18) herausgebildet sind.
5. Abgleichelement nach Patentanspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß aus der Widerstandsfolie (23) neben den Abgleichwiderständen (6, 19, 13, 18), Leiterbahnen (8) und Anschlußlötpunkte (5, 7, 11, 12, 15, 16) für An­ schlußleitungen und/oder weiteren Abgleichbauelementen herausgebildet sind.
6. Abgleichelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte (20) eine Dicke von ca. 0,2 bis 1,5 mm und eine Größe von ca. 0,5 bis 10 cm2 aufweist.
7. Abgleichelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Trägerplatte (20) eine homogene Isolationsschicht (22) zur Verbindung mit der homogenen Widerstandsfolie (23) vorgesehen ist, wobei die Isolationsschicht (22) und die Widerstandsfolie (23) eine Dicke von 0,005 bis 0,025 mm aufweisen.
8. Abgleichelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Widerstandsfolie (23) zwei gleichartige Abgleichwiderstände (6, 19) für den Abgleich des Temperaturgangs beim Nullpunkt (TKO-Ab­ gleich) mit Widerstandswerten von 0,1 bis 5 Ω herausge­ bildet sind.
9. Abgleichelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Widerstandsfolie (23) zwei gleichartige Abgleichwiderstände (13, 18) für den Kennwertabgleich mit Widerstandswerten von 10 bis 100 Ω herausgebildet sind.
10. Abgleichelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet. daß die Widerstandswerte der Ab­ gleichwiderstände (6, 19, 13, 18) durch eine Verringerung (Radieren) der Foliendicke (23) veränderbar sind.
DE1999105156 1999-02-08 1999-02-08 Abgleichelement für einen Aufnehmer Withdrawn DE19905156A1 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE1999105156 DE19905156A1 (de) 1999-02-08 1999-02-08 Abgleichelement für einen Aufnehmer
PCT/EP2000/000862 WO2000047965A1 (de) 1999-02-08 2000-02-03 Abgleichelement für einen aufnehmer
CNB008034885A CN1157595C (zh) 1999-02-08 2000-02-03 传感器用补偿元件
EP00906275A EP1151259A1 (de) 1999-02-08 2000-02-03 Abgleichelement für einen aufnehmer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE1999105156 DE19905156A1 (de) 1999-02-08 1999-02-08 Abgleichelement für einen Aufnehmer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE19905156A1 true DE19905156A1 (de) 2000-08-10

Family

ID=7896835

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE1999105156 Withdrawn DE19905156A1 (de) 1999-02-08 1999-02-08 Abgleichelement für einen Aufnehmer

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP1151259A1 (de)
CN (1) CN1157595C (de)
DE (1) DE19905156A1 (de)
WO (1) WO2000047965A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103196466A (zh) * 2012-01-10 2013-07-10 三美电机株式会社 传感器输出修正电路和修正装置及传感器输出修正方法

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015110050A1 (de) 2015-06-23 2016-12-29 Endress + Hauser Flowtec Ag Feldgerät mit Kompensationsschaltung zur Eliminierung von Umgebungseinflüssen
DE102015214407A1 (de) * 2015-07-29 2017-02-02 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines Mediums und Verfahren zum Abgleich eines Signals der Vorrichtung
CN106370097A (zh) * 2016-08-26 2017-02-01 中航电测仪器股份有限公司 一种用于复合材料的应变计及其制备方法
CN114777970B (zh) * 2022-05-23 2023-04-11 电子科技大学 高刚度测力刀柄上基于柔性电路板的薄膜应变计电桥电路

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1490986B2 (de) * 1962-10-01 1972-12-21 Xerox Corp., Rochester, N.Y. (V.St.A.) Verfahren zur herstellung eines elektrischen widerstandselements mit teilweiser entfernung der widerstandsschicht zwecks einstellung der widerstandseigenschaften
US4620365A (en) * 1981-04-04 1986-11-04 Robert Bosch Gmbh Method of making a thin-film strain gauge
DE4227764A1 (de) * 1992-08-24 1994-03-03 Schenck Ag Carl Sensor zum Erfassen mechanischer Belastungen
EP0631121A2 (de) * 1993-06-24 1994-12-28 Nec Corporation Halbleiter-Dehnungs-Sensor mit Kompensationsschaltung für die Eingangsspannung einer Wheatstonebrücke
DE19753800A1 (de) * 1997-12-04 1999-06-17 Mannesmann Vdo Ag Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Widerstandes sowie eines mechanisch-elektrischen Wandlers

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4217785A (en) * 1979-01-08 1980-08-19 Bofors America, Inc. Erasable-foil-resistance compensation of strain gage transducers
DE19646441A1 (de) * 1996-11-11 1998-05-14 Heusler Isabellenhuette Elektrischer Widerstand und Verfahren zu seiner Herstellung

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1490986B2 (de) * 1962-10-01 1972-12-21 Xerox Corp., Rochester, N.Y. (V.St.A.) Verfahren zur herstellung eines elektrischen widerstandselements mit teilweiser entfernung der widerstandsschicht zwecks einstellung der widerstandseigenschaften
US4620365A (en) * 1981-04-04 1986-11-04 Robert Bosch Gmbh Method of making a thin-film strain gauge
DE4227764A1 (de) * 1992-08-24 1994-03-03 Schenck Ag Carl Sensor zum Erfassen mechanischer Belastungen
EP0631121A2 (de) * 1993-06-24 1994-12-28 Nec Corporation Halbleiter-Dehnungs-Sensor mit Kompensationsschaltung für die Eingangsspannung einer Wheatstonebrücke
DE19753800A1 (de) * 1997-12-04 1999-06-17 Mannesmann Vdo Ag Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Widerstandes sowie eines mechanisch-elektrischen Wandlers

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BEETZ,Bernhard, FRITZ,Harald: Exakt ausgewogenes Verhältnis. In: mpa, H.7/8, 1993, S.22,23 *
KOWALSKI,G.: Fehlerkompensierte Drucksensoren für einfache Verknüpfung mit Mikroelektronik. In: tm - Technisches Messen, 53.Jg., H.6, 1986, S.236-241 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103196466A (zh) * 2012-01-10 2013-07-10 三美电机株式会社 传感器输出修正电路和修正装置及传感器输出修正方法
CN103196466B (zh) * 2012-01-10 2016-11-23 三美电机株式会社 传感器输出修正电路和修正装置及传感器输出修正方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN1339103A (zh) 2002-03-06
WO2000047965A1 (de) 2000-08-17
EP1151259A1 (de) 2001-11-07
CN1157595C (zh) 2004-07-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2916390C2 (de) Brückenschaltung zur Messung mechanischer Spannungen einer Dehnungsmeßfeder
US4747456A (en) Load cell and temperature correction of the same
DE4329312C2 (de) Thermistor-Temperaturfühler
US11443877B2 (en) Strain sensor resistor
DE19621000A1 (de) Temperatur-Sensor mit einem Meßwiderstand
EP3069582B1 (de) Leiterplatte mit wenigstens einem eingebetteten präzisionswiderstand
DE102016101246A1 (de) Sensoranordnung und Verfahren zur Herstellung einer Sensoranordnung
DE102009026439A1 (de) Sensorelement und Verfahren zur Herstellung eines solchen
US11714108B2 (en) Low temperature coefficient current sensor
DE2916425C2 (de) Dehnungsmeßstreifen und Verfahren zu seiner Herstellung
DE19905156A1 (de) Abgleichelement für einen Aufnehmer
DE102008054879A1 (de) Drucksensor
WO2018095709A1 (de) Strommessvorrichtung
DE19633486C1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte mit dünnen Leiterbahnen und Anschluß-Kontaktierungsbereichen sowie deren Verwendung
EP1217635A2 (de) Elektrischer Widerstand mit Platinmetall oder einer Platinmetallverbindung sowie Sensoranordnung
DE10315519B4 (de) Temperaturerfassungselement und mit demselben versehenes Schaltungssubstrat
US5039976A (en) High-precision, high-stability resistor elements
DE19923014A1 (de) Flexibler Oberflächentemperaturfühler
KR101478969B1 (ko) 전기적 필름 구조체의 제조방법
DE2340170B2 (de) Hochohmwiderstand für Gleichstrom-Hochspannungsschaltungen
DE3421963C2 (de)
JP2010199283A (ja) 複合抵抗器及びその製造方法
DE3110047A1 (de) Sensor zur messung physikalischer groessen sowie verfahren zu seiner herstellung und seine verwendung
JP2005164469A (ja) 電流検出用抵抗装置およびその製造方法
DE19715080C1 (de) Thermometeranordnung mit einem Thermoelement

Legal Events

Date Code Title Description
OM8 Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
8139 Disposal/non-payment of the annual fee