DE2337884A1 - MEASURING TRANSDUCERS FOR FORCES - Google Patents
MEASURING TRANSDUCERS FOR FORCESInfo
- Publication number
- DE2337884A1 DE2337884A1 DE19732337884 DE2337884A DE2337884A1 DE 2337884 A1 DE2337884 A1 DE 2337884A1 DE 19732337884 DE19732337884 DE 19732337884 DE 2337884 A DE2337884 A DE 2337884A DE 2337884 A1 DE2337884 A1 DE 2337884A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- string
- transducer according
- change
- forces
- oscillating
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/10—Measuring force or stress, in general by measuring variations of frequency of stressed vibrating elements, e.g. of stressed strings
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
Description
BESCHREIBUNG Meßwandler für Kräfte DESCRIPTION Force transducer
1. Anwendungsgebiet:1. Area of application:
Meßwandler, für die Umsetzung von mechanischen Kräften oder auf selche rückführbare Meßgrößen in die Änderung eines elektrischen Ausgangssignales.Transducer, for the implementation of mechanical forces or on such traceable measurands in the change of an electrical output signal.
2. Zweck:2. Purpose:
Bei derartigen Meßwandlern ist es erforderlich, mechanische Kräfte mit möglichst kleinem Umwandelfehler in elektrische Signale umzusetzen, die in nachgeschalteten Einrichtungen weiterverarbeitet werden können.With such transducers it is necessary to use mechanical forces with the smallest possible conversion error into electrical ones To implement signals that can be further processed in downstream equipment.
3· Stand der Technik:3 State of the art:
Zur Messung von Kräften mit elektrischen Kraftaufnehmern benutzte man bisher vor-allem Widerstands-) magnetoelastische, piezoelektrische, Kapaziti .ve, induktive und lichtelektrische Wandler.To measure forces with electrical force transducers, one mainly used resistance-) magnetoelastic, piezoelectric, capacitive, inductive and photoelectric converters.
(Vgl. „Mechanisch - Elektrische Meßtechnik" von Dr. Werner Gohlke, Carl - Hanser - Verlag, München 1965 Seite HO)(See "Mechanical - Electrical Measurement Technology" by Dr. Werner Gohlke, Carl - Hanser - Verlag, Munich 1965, page HO)
Sehr stark verbreitet ist der zur Gruppe der Widerstands wandler gehörende Dehnungsmeßstreifenwandler.The strain gauge transducer belonging to the group of resistance transducers is very widespread.
Nachteilig ist an den bisher verwendeten Meßwandlern für die Messung von Kräften die Tatsache, daß alle diese Meßwandler nur ein analoges elektrisches Signal abgeben, welches mit einer durch Temperaturfehler, Kalibriertoleranzen, Lmeeritätsfehler und Reproduzierbarkeitsfehler hervorgerufenen Meßunsicherheit behaftet ist, deren Größe nur durch einen entsprechenden größeren Aufwand verringert werden kann.The disadvantage of the transducers used hitherto for measuring forces is the fact that all of these transducers only emit an analog electrical signal, which is caused by temperature errors, calibration tolerances, leakage errors and reproducibility errors caused measurement uncertainty is afflicted, the size of which can only be reduced by a correspondingly greater effort.
Der Gesamtfehler (Summe aller Meßunsicherheiten) liegt nach obiger Literaturangabe bei 2 Prozent des Meßbereiches.According to the above literature, the total error (sum of all measurement uncertainties) is 2 percent of the measurement range.
4. Aufgabe:4th task:
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, anstelle der bisher bekannten Prinzipien einen Meßwandler für die Kraftmessung zu finden, welcher anstelle des analogen elektrischen Ausgangs signales ein elektrisches Ausgangesignal abzugeben in der Lage ist, welches mit einer von der Höhe der Kraft abhängigen Frequenz behaftet ist.The invention was based on the object instead of the previously known Principles of finding a transducer for force measurement, which instead of the analog electrical output signal able to emit an electrical output signal is, which is afflicted with a frequency dependent on the amount of force.
Gleichzeitig wurde j|ls Aufgabe eine wesentliche Steigerung der Meßgenauigkeit zugrundegelegt.At the same time, j | ls task was a substantial increase in Based on measurement accuracy.
-2--2-
409886/0792409886/0792
Blatt - St- Sheet - st-
5. Lösung:5th solution:
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine vorgespannte mechanische Saite (Fig. 1 Ziffer l) unter Zuhilfe nähme elektrischer Anregung und Selbststeuerung, unter Aus nützung von Rückkopplungsschaltungen, zu Eigenschwingungen angeregt wird, deren Frequenz sich durch eine, vorzugsweise in der Saitenlängsachse, auf die Saitenspannvorrichtung und damit auf die Vorspannkraft der Saite wirkende, Zug- oder Druckkraft verändert und damit eine der Änderung der Saitenspannung entsprechende Änderung der Frequenz des aus dem anregenden elektrischen Schaltkreis zu gewinnenden elektrischen Ausgangssignales bewirkt, welches durch nachgeschaltete elektrische Schaltkreise witerverarbeitet werden kann.The object is achieved according to the invention in that a prestressed mechanical string (Fig. 1 number l) would take assistance electrical excitation and self-control, taking advantage of feedback circuits, stimulated to natural oscillations is, whose frequency is through a, preferably in the string longitudinal axis, on the string tensioning device and thus acting on the pretensioning force of the string, tensile or compressive force changed and thus a change in the string tension corresponding Change in the frequency of the electrical output signal to be obtained from the stimulating electrical circuit causes which can be processed by downstream electrical circuits.
6. Weitere Ausgestaltung der Erfindung:
Siehe Patentansprüche! 2 bis 14.6. Further embodiment of the invention:
See patent claims! 2 to 14.
7. Erzielbare Vorteile:7. Achievable benefits:
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß ein für die digitale Meßtechnik- und verarbeitung geeignetes elektrisches Signal bei gleichzeitig hoher Meßgenauigkeit von dem Meßwandler abgegeben wird, wobei durch geeignete Konstruktion des mit dem erfindungsgemäßen Meßwandler ausgerüsteten Kraftaufnehmers eine Berücksichtigung der Temperaturkompensation erfolgt.The advantages that can be achieved with the invention are, in particular, that one for digital measurement technology and processing suitable electrical signal is emitted by the transducer with high measurement accuracy at the same time, with suitable Construction of the equipped with the transducer according to the invention Force transducer, the temperature compensation is taken into account.
Die Temperaturkompensation sollte vorzugsweise entweder durch eine entsprechende Verwendung von Materialien mit gleichem Temperaturkoeffizienten bzw. durch Verwendung von Thermostatisch geregelten Heizeinrichtungen erfolgen.The temperature compensation should preferably either be achieved by using materials with the same temperature coefficient or by using thermostatically controlled heating devices.
Durch Verwendung integrierter Halbleitersysteme lassen sich sämtliche für den Betrieb und die Signalumsetzung des Meßwandiers erforderlichen Schaltkreise in Kraftaufnehmer vereinigen, sodaß außer der Stromversorgung keine weiteren Zusätze notwendig sind.By using integrated semiconductor systems, all for the operation and signal conversion of the measuring transducer Combine required circuits in force transducers, so that apart from the power supply no further additions are necessary.
8. Beschreibung eines Ausführungsbeispieles:8. Description of an exemplary embodiment:
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in folgenden näher beschrieben.An embodiment of the invention is shown in the drawing and is described in more detail below.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 Das Grundprinzip des MeßwandlersFig. 1 The basic principle of the transducer
Fig. 2 Einen Kraftaufnehmer für Zugkräfte mit dem erfindungsgemäßen Meßwandler.Fig. 2 A force transducer for tensile forces with the inventive Transducers.
8.1. Wirkungsweise des Meßwandlers gemäß Fig. 1:8.1. Mode of operation of the transducer according to Fig. 1:
Durch die Spanneinrichtung 2 wird die in einer Aufnahmevorrichtung 3 befestigte Saite 1 vorgespannt.The clamping device 2 is in a receiving device 3 attached string 1 pretensioned.
Über die auf den Weicheisenkern 5 gewickelte Antriebsspule 6 wird der Dauermagnet 4 angezogen bzw. abgestoßen. In der Rückkopplungsspule 7> die ebenfalls auf den Weicheisen kern 5 gewickelt ist, wird eine Spannung induziert, welche auf den erregenden Generator 8 rückgekoppelt wird. Hierdurch bilden sich Eigenschwingungen aus,deren Frequenz sich auch durch die Vorspannkraft der Saite ergibt. (Neben der Länge und sonstigen Konstanten)The permanent magnet 4 is attracted or repelled via the drive coil 6 wound on the soft iron core 5. In the feedback coil 7> which is also wound on the soft iron core 5, a voltage is induced, which on the exciting generator 8 is fed back. This creates natural vibrations, the frequency of which changes also results from the pretensioning force of the string. (In addition to the length and other constants)
-3--3-
4Ö98P6/Ö7924Ö98P6 / Ö792
Blatt - 3 -Sheet - 3 -
-l·-l ·
Eine Veränderung der in der Saite herschenden Zugspannung durch eine äußere Kraft bewirkt somit ebenfalls eine Frequenzänderung des elektrischen Ausgangssignales«A change in the tension prevailing in the string due to an external force thus also causes a change in frequency of the electrical output signal «
8.2. Wirkungsweise eines Kraftaufnehmers mit dem erfindungsgemäßen Meßwandler als Ausführungsbeispiel in Fig. 2:8.2. Operation of a force transducer with the inventive Measuring transducer as an embodiment in Fig. 2:
Durch die aus drei Justierschrauben mit je einer innenliegenden Befestigungsschraube bestehende Spanneinrichtung k wird über die Federmembrane 3 die Saite 5 vorgespannt.The string 5 is pretensioned via the spring membrane 3 by the tensioning device k , which consists of three adjusting screws each with an internal fastening screw.
Eine von außen an den Ösen 1 und 2 angreifende Zugkraft bevirkt somit eine direkte Änderung der Saitenspannung und damit eine Frequenzänderung in dem aus Dauermagnet 6, Antriebs - Rück koppelungsspule S sowie dem nachgeschaltetem Generator bestehenden Schaltkreis.A tensile force acting on the eyelets 1 and 2 from the outside thus causes a direct change in the string tension and thus a Frequency change in the permanent magnet 6, drive - feedback coil S and the downstream generator existing Circuit.
Über die Heizwicklung 7 «ait eingebautem Temperaturfühler wird der gesamte Meßwandler über einen externen elektronischen Regler auf konstanter Temperatur gehaltem. Die Wärmeisolation 9 sorgt für eine gleichmäßige Temperatur verteilung und senkt gleichzeitig den für die Heizung not wendigen Energiebedarf.Via the heating coil 7 a with a built-in temperature sensor the entire transducer is kept at a constant temperature by an external electronic controller. The thermal insulation 9 ensures an even temperature distribution and at the same time reduces the energy required for heating.
409886/0792409886/0792
Claims (14)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19732337884 DE2337884A1 (en) | 1973-07-26 | 1973-07-26 | MEASURING TRANSDUCERS FOR FORCES |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19732337884 DE2337884A1 (en) | 1973-07-26 | 1973-07-26 | MEASURING TRANSDUCERS FOR FORCES |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2337884A1 true DE2337884A1 (en) | 1975-02-06 |
Family
ID=5887983
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19732337884 Pending DE2337884A1 (en) | 1973-07-26 | 1973-07-26 | MEASURING TRANSDUCERS FOR FORCES |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2337884A1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4158962A (en) * | 1978-03-03 | 1979-06-26 | Paul Conoval | Cable tension measuring apparatus |
EP0037654A2 (en) * | 1980-04-03 | 1981-10-14 | Giers | Fluid-pressure responsive apparatus |
US5048344A (en) * | 1989-04-07 | 1991-09-17 | Her Majesty The Queen In Right Of Canada | Borehole strain monitor for soft rock |
-
1973
- 1973-07-26 DE DE19732337884 patent/DE2337884A1/en active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4158962A (en) * | 1978-03-03 | 1979-06-26 | Paul Conoval | Cable tension measuring apparatus |
EP0037654A2 (en) * | 1980-04-03 | 1981-10-14 | Giers | Fluid-pressure responsive apparatus |
EP0037654A3 (en) * | 1980-04-03 | 1982-03-03 | Giers | Fluid-pressure responsive apparatus |
US4391145A (en) * | 1980-04-03 | 1983-07-05 | Giers | Fluid-pressure responsive apparatus |
US5048344A (en) * | 1989-04-07 | 1991-09-17 | Her Majesty The Queen In Right Of Canada | Borehole strain monitor for soft rock |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0379841B1 (en) | Gas pressure measuring apparatus | |
EP0065511B1 (en) | Transducer with a piezo-electric sensitive element | |
DE2906407C2 (en) | Piezoelectric transducer element for installation in pressure, force or acceleration sensors | |
EP0379839B1 (en) | Quartz tuning fork manometer | |
CH709395A1 (en) | Piezoelectric measuring element for measuring the dynamic pressure as well as the static pressure and / or the temperature. | |
DE69012190T2 (en) | Measurement and control of the movement of a magnetostructural transducer. | |
DE1228568B (en) | Resonator for timing devices | |
DE2714159A1 (en) | PROCESS AND DEVICE FOR CHANGING THE INFLUENCE OF TEMPERATURE ON THE SPREAD TIME OF ELASTIC SURFACE WAVES | |
DE2934849A1 (en) | METHOD AND DEVICE FOR CALIBRATING A CRYSTAL CONTROLLED FREQUENCY COUNTER | |
DE2337884A1 (en) | MEASURING TRANSDUCERS FOR FORCES | |
EP2811314A1 (en) | Magnetic field measuring device with vibration compensation | |
DE68910147T2 (en) | Pressure converter with oscillator. | |
DE102011089813A1 (en) | Frequency transmitter arrangement | |
EP0343403B1 (en) | Circuit for the self-excitation of a mechanical oscillation system to its characteristic resonant frequency | |
DE102021124512B3 (en) | Hall sensor with a semiconductor chip embedded in a plastic potting compound and method for operating such a chip | |
WO2020035384A1 (en) | Ultrasonic vibration device having piezo sensor | |
DE2534219B2 (en) | Circuit arrangement for digital evaluation of the frequencies of strain gauges present in the form of electrical signals | |
DE1170680B (en) | Device for displaying gas concentrations | |
AT227804B (en) | Arrangement for converting mechanical vibrations into electrical ones | |
AT399051B (en) | DEVICE FOR DETERMINING THE DENSITY OF LIQUIDS AND GAS FROM THE PERIOD OF A MEASURING VIBRATOR FILLED WITH A PREPARATION | |
DE2046918C3 (en) | Force measuring arrangement | |
DE1523943A1 (en) | Electric clock | |
CH479907A (en) | Contactlessly controlled electromechanical drive device for timing devices | |
DE2534096A1 (en) | Force measurement transducer producing alternating voltage signal - has force dependent frequency by use of balance mechanism | |
DE2209260A1 (en) | LEVEL INDICATOR |