DE2146339B2 - Elektromechanischer Kraft- oder Druckmeßwandler - Google Patents

Elektromechanischer Kraft- oder Druckmeßwandler

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Description

Die Erfindung betrifft elektromechanische Kraftoder Druckmeßwandler mit einem unter dem Einfluß der zu messenden Größe elastisch verformbaren Körper, dessen Verformung in entsprechende elektrische Größen gewandelt werden.
Derartige elektromechanische Kraft- oder Druckmeßwandler werden bei elektromechanischen Waagen und Druckmeßeinrichtungen aller Art benutzt. Sie sollen den zu messenden Größen möglichst streng proportionale elektrische Größen abgeben.
Es ist bekannt, die elastisch verformbaren Körper aus Quarzglas herzustellen (US-PS 28 37 620, Spalte 2 unten). Weiterhin ist die Verwendung von keramischen Werkstoffen für solche Meßwandler bereits bekannt (Messen, Steuern, Regeln, 14, 1971, S. 234 bis 237, und Feinwerktechnik, 73,1969, S. 63 bis 66).
Die bekannten Kraft- oder Druckmeßwandler haben den Nachteil, daß die verformbaren Körper schwer herzustellen sind. Komplizierte Formen sind mit technisch vertretbarem Aufwand überhaupt nicht herzustellen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen billigeren und leicht zu verarbeitenden Werkstoff zu finden, der gleichzeitig ein günstiges elastisches Verhalten — insbesondere im Gebiet kleiner Verformungen — besitzt und ein günstiges thermisches Verhalten aufweist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der elastisch verformbare, für die Wandlung seiner Verformung in entsprechende elektrische Größen ausgestattete Körper aus Glaskeramik besteht. Glaskeramik hat den Vorzug, daß sie auch im Gebiet kleiner und kleinster Verformungen dem Hookeschen Gesetz gehorcht. Außerdem hat sie einen kleinen thermischen Ausdehnungskoeffizienten. Wegen dieser Eigenschaften ist es möglich, kleine elastische Verformungen meßtechnisch auszuwerten, ohne daß die thermische Ausdehnung praktisch das Meßergebnis verfälscht.
Da Glaskeramik die billige Herstellung selbst verhältnismäßig komplizierter Formen erlaubt, eröffnet die Anwendung dieses Werkstoffs die Möglichkeit, die Formen der bekannten Kraft- oder Druckmeßwandler aus Metall und die Verfahren der Umsetzung der Verformung in entsprechende elektrische Größen zu benutzen.
Der kleine Ausdehnungskoeffizient der Glaskeramik in Verbindung mit den günstigen elastischen Eigenschaften ergeben elastisch verformbare Körper, die den bekannten überlegen sind. Die gegenüber metallischen Körpern gleicher Abmessung kleinere zulässige Verformung wird durch ihre Verwendbarkeit bis in das Gebiet, in dem bei metallischen Werkstoffen das Hookesche Gesetz nicht mehr erfüllt wird, mehr als ausgeglichen.
Da Glaskeramik ein elektrischer Isolierstoff ist, ergeben sich bei der Wandlung der Verformung in entsprechende elektrische Größen verschiedene Vorteile gegenüber dem Bekannten.
Sie bestehen darin, daß Elektroden für die Wandlung der mechanischen Verformung durch kapazitive Abtastung unmittelbar, z. B. durch Aufdampfen auf den verformbaren Körper, aufgebracht werden können.
Auch für die Wandlung der Verformung in elektrische Größen nach Art von Dehnungsmeßstreifen ist die Glaskeramik gut geeignet. Weil sie ein Isolator ist, kann man auch die durch die Verformung veränderbaren Widerstände unmittelbar auf sie aufbringen, was z. B. in bekannter Weise durch Aufdampfen geschehen kann.
Die bei den bekannten Dehnungsmeßstreifen vielfach übliche Mäanderform, die der Erzielung eines höheren Widerstandes dient, kann auch beim Aufdampfen hergestellt werden. Eine derartige Formgebung erübrigt sich jedoch in den meisten Fällen, weil sich das Widerstandsmaterial in beliebig dünnen Schichten aufbringen läßt.
Der Abgleich der unmittelbar auf den elastisch zu verformenden Körper aufgebrachten Widerstände auf ihren Sollwert ist auf einfache Weise z. B. durch Abpolieren, -ätzen oder -schleifen möglich.

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Elektromechanischen Kraft- oder Druckmeßwandler mit einem unter dem Einfluß der zu messenden Größe elastisch verformbaren Körper, dessen Verformung in entsprechende elektrische Größen verwandelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der elastisch verformbare für die Wandlung seiner Verformung in entsprechende elektrische Größen ausgestattete Körper aus Glaskeramik besteht.
2. Elektromechanischer Kraft- oder Druckmeßwandler nach Anspruch I1 dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der für eine kapazitive Abtastung der Verformung erforderlichen Elektroden unmittelbar auf den Körper aufgebracht ist.
3. Elektromechanischer Kraft- oder Druckmeßwandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die unter den Einfluß der Verformung veränderbaren Widerstände unmittelbar auf den elastisch verformbaren Körper aufgebracht sind.
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