DE2332764A1

DE2332764A1 - Temperaturkompensation fuer einen messwertgeber

Info

Publication number: DE2332764A1
Application number: DE19732332764
Authority: DE
Inventors: Ilmari Dipl Ing Kinanen
Original assignee: DATEX Oy
Current assignee: DATEX Oy
Priority date: 1972-06-27
Filing date: 1973-06-27
Publication date: 1974-01-10
Also published as: FI47144B; JPS505082A; FI47144C

Description

Temperaturkompensation für einen Meßwertgeber Die Erfindung bezieht sich auf eine Temperaturkompensation für einen Meßwertgeber, insbesondere für einen Kraftmeßwertgeber, hinsichtlich der durch Temperaturschwankungen oder Temperaturgradienten hervorgerufenen Einflüsse. Die Erfindung kann insbesondere bei dem in dem finnischen Patent Nr. 45 099 beschriebenen Kraftmeßwertgeber angewendet werden.
Beim Bau immer empfindlicherer Meßwertgeber muß auf die steigenden, verschiedenen Fehlereinflüsse geachtet werden. Bei der Temperaturkompensation verschiedener Fehlereinflüsse sind bereits Temperaturkompensationen bekannt, die ein Verstellen des Nullpunkts und der Empfindlichkeit vermeiden. Damit können die Fehlereinflüsse, die von verschiedenen Temperaturen herrühren, gut eliminiert werden, auch wenn die Temperaturänderungen langsam verlaufen und die Temperaturgradienten in den Meßwertgebern klein sind. Bekanntlich ist bei der Nullpunkt-Kompensation nahe den Dehnungsmeßstreifen in der Fühlanordnung ein Temperaturgeber vorgesehen, der gewöhnlich ein temperaturempfindlicher Widerstand ist und der mit einer Meßbrücke verbunden ist.
Wenn stationäre Bedingungen vorliegen, kann der Ausgang des Meßwertgebers bei geeigneter Wahl der Schaltungsgrößen von der Temperatur unabhängig gemacht werden.
Leider kann jedoch ein solcher Geber nicht verschiedenen Temperaturen in verschiedenen Teilen der Anordnung Rechnung tragen, wodurch unter gewissen Bedingungen Fehler hervorgerufen werden.
Zum Beispiel bewirkt ein plötzlicher Wechsel der Lufttemperatur im Fühler eine thermische Beansprpruchung, die den Nullpunkt verstellt. Dabei ist die Zeit für eine Kompensation zu kurz oder es wird infolge einer anderen festgestellten Temperatur in ungeeigneter Weise kompensiert, da der Wärmeleitung eine gewisse Nacheilung anhaftet. Dies wird besonders dann schlimm, wenn der Meßwertgeber z.B. mit seinem Boden an einer ausgedehnten Unterlage mit konstanter Temperatur befestigt ist, wobei die Umgebungstemperatur variieren und von der Temperatur dieser Unterlage abweichen kann. In diesem Fall ist der durch Dehnungen des Gehäuses und der Fühler des Meßwertgebers hervorgerufene Effekt mittels bekannter Nullpunkt-Kompensationen nicht mehr steuerbar.
Daher besteht die Aufgabe, eine Anordnung zu schaffen, die den Auswirkungen solch schneller Temperaturänderungen entgegenwirkt.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.
Die Erfindung soll insbesondere in Verbindung mit dem im finnischen Patent Nr. 45 099 beschriebenen Kraftmeßgeber erläutert werden.
Verschiedene Ausführungen der Erfindung werden an verschiedenen Ausführungsbeispielen an Hand der beiliegenden Figuren dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 einen allgemeinen Kraftmeßwertgeber mit einem Axialelement, zusammen mit seinem Kompensationselement Fig. 2 einen Kraftmeßwertgeber nach dem finnischen Patent Nr. 45 099 zusammen mit seinem erfindungsgemäßen Kompensationselement Fig. 3 eine elektrische Schaltung für die Kompensation und Fig. 4 eine andere Schaltungsweise.
In Fig. 1 ist ein geschlossenes Bauteil gezeigt, das aus einem Gehäuse 1, einem Fühler 2 und aus einem seitlich abgestützen Teller 3 besteht. Wenn sich die Temperatur des Gehäuses 1 schnell ändert, dann eilt die Temperatur des Fühlers 2 der Temperatur des Gehäuses 1 nach, wobei wegen der Temperaturänderungen im Gehäuse und im Fühler die Längenunterschiede zunehmen, so daß sich mittels des Tellers 3 die Spannung im Fühler ändert. Temperaturgeber 4a und 4b im Meßwertgeber korrigieren die Nullpunktverschiebungen bei Temperaturdifferenzen, wobei die Korrektur proportional der Temperaturdifferenz zwischen dem Gehäuse und dem Meßelement ist. Zur Korrektur werden diese Größe und die Zeitkonstante durch Versuche ermittelt, so daß der Fehler unter den verschiedenen Bedingungen so klein wie möglich gehalten wird.
In Fig. 2 entspricht der Fühler dem im finnischen Patent Nr.
45 099 beschriebenen, der zusätzlich mit einer Unterlage am Boden des Meßwertgebers und mit erfindungsgemäßen Kompensationsbauteilen versehen ist. In diesem Fall liegen als Fühler zwei kreisförmige Platte 6, ein schützendes Gehäuse 5 und Temperaturgeber 7 vor. Die kreisförmigen Platten biegen sich in Richtung des vorhandenen Temperaturgradienten durch, wobei es aber möglich ist, den durch diese Verfrmung hervorgerufenen Fehler proportional zum Temperaturgradienten mittels der Temperaturgeber 7 zu korrigieren. Eine Brückenschaltung, die sowohl für den Meßwertgeber gemäß Fig. 1 als auch für den gemäß Fig. 2 geeignet ist, erhält dann die so festgestellten Temperaturunterschiede, wobei die Brückenschaltung gemäß Fig. 3 aufgebaut sein kann. Hierbei sind die temperaturempfindlichen Widerstände oder andere temperaturempfindliche Elemente mit 4a und 4b in Übereinstimmung mit Fig. 1 bezeichnet. Die Schaltung 11 Fig. 3 ist besonders bei Verwendung von Halbleitern geignei,-z.B. bei NTC-Widerständen oder Thermistor. Wenn ein Meßwertgeber nach Fig. 2 mit Thermistoren als temperaturempfindliche Bauteile verwendet wird, wird das Element 4a durch den der an oberen Platte befestigten Thermistor 7a in der Schaltung der Fig. j ersetzt und das Element 4b durch den en der unteren Platte befestigten Thermistor 7b. Über den Widerstand R wird so ein den Temperaturfehler korrigierendes Signal am Ausgang der Brücke erhalten.
Es kann auch eine noch einfachere Schaltung verwendet werden.
Wie in Fig. 4 gezeigt, werden als empfindliche Geberteil metallische Widerstandsdrähte R1 und R2 benützt, die in geeigneter Weise in der Brücke liegen und bei denen der positive Temperaturkoeffizient groß genug und geeignet gewählt ist, so daß dadurch ein Fehlereinfluß korrigiert wird. Im Falle einer solchen Auslegung ist der Widerstand R1 in dem Teil des Meßwertgebers untergebracht, das empfindlicher auf Temperaturänderungen reagiert - das ist in der Fig. 2 die obere Platte -, und der Widerstand R2 ist in Verbindung mit dem Teil, das langsamer oder mit einer größeren Nacheilung auf Temperatur-Anderungen reagiert - das ist in der Fig. 2 die untere Platte In den Schaltungen der Figuren sind die Meßwiderstände 11, 12, 13 und 14 der Brücke als ein einzelner Block dargestellt. Es ist aber genauso gut möglich, eine zweifache Brücke in der Form, wie sie im finnischen Patent Nr. 45 099 gezeigt ist, zu verwenden. Der Verstärker und die Anzeigevorrichtung in den Schaltungen sind bekannt und können z.B. ebenfalls aus dem finnischen Patent Nr. 45 099 ersehen werden.
Mittels dieser Erfindung und der vorteilhaften Ausführungen kann eine einfache Kompensation hinsichtlich schneller Temperaturänderungen und der dadurch verursachten Fehler erreicht werden. Experimentell wurde bestätigt, daß der Fehler leicht um eine Größenordnung kleiner ist als der ohne diese Kompensationsmethode, d.h. daß die Größe des Fehlers um ein Zehntel erniedrigt ist.

Claims

Patentansprüche

Temperaturkompensation für einen Kraftmeßwertgeber oder dergleichen, die mehrere einen mechanischen Zustand in eine elektrische Spannung umwandelnde Teilgeber in Brückenschaltung aufweisen, insbesondere für einen Meßwertgeber, der aus mehreren Scheiben zusammen mit seinen inneren Teilen aufgebaut ist, die langsam auf Temperaturänderungen ansprechen, um den durch die Temperaturänderungen und durch die unterschiedlichen Temperaturen in den verschiedenen Teilen hervorgerufenen Fehlern entgegenzuwirken, dadurch gekennzeichnet, daß an den verschiedenen Teilen der Vorrichtung, nämlich an weiter außen gelegenen Teilen oder oberen Teilen und an weiter innen, geschützt gelegenen Teilen mindestens zwei temperaturempfindliche elektrische Elemente (4a, 4b, 7a, 7b) angebracht sind und daß diese in einer Brückenschaltung des Meßwertgebers liegen, so daß im Falle unterschiedlicher Temperaturen der Teile die dann unabgeglichene Brücke die Spannung kompensiert, die durch dieselbe Temperaturdifferenz aufgrund der thermischen Beanspruchungen in der Brücke erzeugt wird.
2. Temperaturkompensation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die temperaturempfindlichen elektrischen Bauteile metallische Widerstandsdrähte sind, die einen hinreichend hohen positiven Temperaturkoeffizienten aufweisen, so daß ihr Widerstand sich gemäß der Temperatur ändert.
3. Temperaturkompensation nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtwiderstände in Serie mit dem Kraftmeßgeber geschaltet sind, der im selben Teil des Gebers und im selben Brückenzweig gelegen ist.
4. Temperaturkompensation nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als temperaturempfindliche Bauteile NTC-Widerstände oder Thermistoren Verwendung finden.

L e e r s e i t e