DE3012984A1

DE3012984A1 - Messwertaufnehmer

Info

Publication number: DE3012984A1
Application number: DE19803012984
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr.-Ing. 2081 Ellerbek Bethe
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1980-04-03
Filing date: 1980-04-03
Publication date: 1981-10-08

Description

Mel3wertaufnehmer
Die Erfindung bezieht sich auf einen Meßwertaufnehmer für mechanische Größen, bestehend aus einer innerhalb eines biegesteifen Randes angeordneten Federscheibe mit Dünnfilm-Dehnungsmeßstreifen und einem Organ zur Übertragung der zu messenden Größe auf die Federscheibe.
Derartige Meßwertaufnehmer sind bekannt, so z.B. aus dem Aufsatz von Perino, "Thin-film strain gage transducers in der Zeitschrift "Instr. & Control Systems", 38 S. 119 bis 121 (1965).
Derartige Meßwertaufnehmer werden in Verbindung mit elektronischen Schaltungen benutzt, die die durch eine Krafteinwirkung entstehenden Widerstandsänderungen der Dehnungsmeßstreifen in elektrische Spannungs-, Strom-oder auch Frequenzänderungen umsetzen und somit einer Auswertung zugänglich machen.
Die dafür erforderlichen Widerstände und Kondensatoren sind dabei Ublicherweise in einem getrennten Gerät untergebracht und bedürfen eines besonderen Abgleichs und auch einer Auswahl hinsichtlich ihres Temperaturverhaltens.
Einfache Oszillatorschaltungen, bei denen die Widerstandsänderung unmittelbar in eine Frequenzänderung umgesetzt wird, sind beispielsweise in der älteren Patentanmeldung P 30 OO 291.6 beschrieben.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen besonders einfachen Meßwertaufnehmer der eingangs genannten Art zu schaffen.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß auf einem der mechanischen Beanspruchung nicht oder nur wenig unterworfenen Teil der Federscheibe auch Widerstände und/oder Kondensatoren sowie Verbindungsleitungen und Anschlußpunkte einer Auswerteschaltung in Dünnfilmtechnik aufgebracht sind.
Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben. Darin zeigen: Fig.1 einen Querschnitt durch und Fig.2 eine Unteransicht eines Kraftaufnehmers nach der Erfindung.
Die zu messende mechanische Größe, beispielsweise eine Kraft F, wirkt auf ein Organ 1 ein und bewirkt eine Durchbiegung einer Federscheibe 12, deren starrer Rand 3 ortsfest gelagert ist. Außer den in bekannter Weise angeordneten Dünnfilm-Dehnungsmeßstreifen 4 mit Anschlußpunkten 4a, 4b, 4c, 4d befinden sich erfindungsgemäß auch noch Widerstände 5 und Kondensatoren 6 auf der Federscheibe 2, und zwar am äußeren Rand, der nicht oder nur wenig durch die eingeleitete Kraft F beeinflußt wird. Auch Verbindungsleitungen und Anschlußpunkte sind auf der Federscheibe 2 vorgesehen. Außerdem ist auch eine integrierte Schaltung 7 angeordnet, die einerseits für eine stabile Speisespannung für die Anordnung sorgt und andererseits der Aufarbeitung des Meßsignals dient. So besteht die integrierte Schaltung7 z.B. bei einer frequenzanalogen Signal-Aufbereitungsschaltung, d.h. einem Spannungs-Frequenz-Wandler, aus einem Integrierer, einem Monoflop und einem Analogschalter.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Anordnung aller Teile auf der Federscheibe bestehen darin, daß die Festwiderstände in demselben Prozeß und mit demselben Material wie die Düniifilm-Dehnungsmeßstreifen hergestellt werden können, so daß z.B. ein sehr preiswertes Widerstandsnetz- werk hoher Präzision entsteht. Desgleichen können auch die Kondensatorbeläge vorzugsweise gleichzeitig mit den niederohmigen Anschlußpunkten und internen Verbindungsleitungen hergestellt werden. Beispielsweise besteht das Material für die Dehnungsmeßstreifen und Festwiderstände aus einer CrNi-Legierung, während als Material für Verbindungsleitungen, Anschlußpunkte und Kondensatorbeläge Gold geeignet ist. Sowohl die Festwiderstände als auch die Kondensatoren können vorteilhafterweise mit einem Lasertrimmer in situ abgeglichen werden, wie es auch für die Dehnungsmeßstreifen bekannt und üblich ist. Ein weiterer Vorteil ist, daß alle Bauteile, die auf das Meßergebnis Einfluß haben können, den gleichen Umweltbedingungen, wie z.B. Temperatur, Feuchtigkeit, unterworfen sind.

Claims

Patentansprüche rl.) Meßwertauf'nehmer für mechanische Größen bestehend aus einer innerhalb eines biegesteifen Randes angeordneten Federscheibe mit Dünnfilm-Dehnungsmeßstreifen und einem Organ zur Übertragung der zu messenden Größe auf die Federscheibe, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem der mechanischen Beanspruchung nicht oder nur wenig unterworfenen Teil der Federscheibe (2) auch Widerstände (5) und/oder Kondensatoren (6) sowie Verbindungsleitungen und Anschlußpunkte einer Auswerteschaltung in Dünnfilmtechnik aufgebracht sind.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstände (5) im gleichen Arbeitsgang und aus dem gleichen Widerstandsmaterial wie die Dehnungsmeßstreifen hergestellt sind.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Beige der Kondensatoren (6) im gleichen Arbeitsgang und aus dem gleichen Material wie die Verbindungsbitungen hergestellt sind.
4. Anordnung nach einem der AnsprUche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, n daß auf dem mechanisch unbeanspruchten Teil der Federscheibe (2) auch eine integrierte Schaltung (7) angeordnet ist.