DE3306729A1 - Elektromechanischer sensor zur kraftmessung - Google Patents

Description

• Elektromechanischer Sensor zur Kraftmessun
• Die Erfindung betrifft einen elektromechanischen Sensor zur Kraftmessung, der aus in einer Brückenschaltung angeordneten Dehnungsmeßstreifen besteht, die auf einem Kraftaufnehmer angeordnet sind.
• Derartige Sensoren werden für den Einsatz in Meßgeräten zur Messung mechanischer Größen, wie z.B. Druck, Kraft, Gewicht, benötigt, da diese Geräte in zunehmendem Maße elektrische Anzeigensysteme enthalten, um die Meßwerte der Datenverarbeitung zugänglich zu machen.
• Zur Umsetzung mechanischer in elektrische Größen sind Dehnungsmeßstreifen bekannt, welche im allgemeinen in einer Brückenschaltung aus vier Dehnungsmeßstreifen verwendet werden. Diese Dehnungsmeßstreifen sind beispielsweise auf Druckaufnehmern wie Meßfedern, Torsionsstäben oder Federplatten angeordnet, wobei die Brückenschaltung bei Krafteinwirkung auf die Druckaufnehmer durch die Verformung verstimmt wird und dadurch von der Brückenschaltung ein der Kraftanwendung proportionales elektrisches Signal geliefert wird.
• Zu der angeführten Umsetzung mechanischer in elektrische Größen werden einfach aufgebaute, d.h. kostengünstige Sensoren benötigt. Diese sollen eine Messung sowohl kleiner als auch großer Kräfte ermöglichen.
• Im Gegensatz zu dieser Forderung fanden bisher für beispielsweise kommerzielle elektronische Waagensysteme als Druckaufnehmer Voll körper Verwendung, die außen mit brückenmäßig angeordneten Dehnungsmeßstreifen beklebt und in axialer Richtung belastet werden. Diese Systeme eignen sich jedoch nur für große Belastungen, da bei kleinen Belastungen (g-kg-Bereich) mechanische Instabilitäten auftreten, oder die zu messenden elektrischen Signale extrem klein werden.
• Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen einfach aufgebauten elektromechanischs-n Sensor zur Kraftmessung anzugeben, der insbesondere für den Einsatz bei elektronischen Waagen, z.B. Personenwaagen, eingesetzt werden kann.
• Diese Aufgabe wird bei einem elektromechanischen Sensor der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß er als Kraftaufnehmer einen Hohlzylinder aufweist, der in radialer Richtung belastet wird, daß an diametral gegenüberliegenden Stellen je ein Dehnungsmeßstreifen auf der Innen- und Außenseite des Hohlzylinders angeordn-et ist, und daß die Dehnungsmeßstreifen an den Stellen der Hohlzylinderwandung angeordnet sind, die um ca. 900 gegenüber der Krafteinwirkung versetzt sind.
• Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Sensors sind in den Unteransprüchen angeführt.
• Die Vorteile des Gegenstandes der Erfindung werden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
• In der einzigen Figur ist mit 1 ein Hohlzylinder bezeichnet, der in Richtung der Pfeile 2 einer Krafteinwirkung, beispielsweise einem Druck, ausgesetzt werden kann. In einer Ebene, die ungefähr senkrecht zur Kraftrichtung steht, sind an diametral gegenüberliegenden Stellen des Hohlzylinders 1 vier Dehnungsmeßstreifen angeordnet, wovon jeweils zwei auf der Außenwandung und jeweils zwei auf der Innenwandung des Hohlzylinders 1 befestigt sind. In der Figur sind dabei nur die Dehnungsmeßstreifen 3 bzw. 4 zu erkennen, die auf der Außen-bzw. Innenwandung des Hohlzylinders 1 in Blickrichtung angeordnet sind. Die dazugehörenden Meßstreifen sind auf der gleichen Stelle auf der Innen- bzw. Außenwandung des Hohlzylinders 1 angeordnet. Dabei können je zwei Dehnungsmeßstreifen aus einem Stück bestehen und um die Kante des Hohlzylinders 1 geklebt und somit in einem Arbeitsgang aufgebracht werden. Die auf der Vorder- bzw.
• Rückseite des gleichen Zylinderstückes angebrachten Dehnungsmeßstreifen liefern genau entgegengesetzte Signale so daß eine exakte Kompensation in einer Brückenschaltung aus den beiden Paaren möglich ist.
• Die Anordnung der Dehnungsmeßstreifen in der Ebene, die senkrecht zur Kraftrichtung steht, hat den Vorteil, daß dort bei Krafteinwirkung die Stellen stärkster Krümmung sind und damit das größstmögliche Ausgangssignal erhalten werden kann.
• Bei dem Einsatz als Kraftmessungs-Sensor in einer elektronischen Personenwaage können beispielsweise unter der Trittplatte vier derartige Elemente angeordnet werden, wodurch sich eine besonders preisgünstige Waagenkonstruktion ergibt.
• Die Dehnungsmeßstreifen 3 bzw. 4 bestehen vorteilshaft aus einer dünnen, nicht selbsttragenden und mit einer Kunststoffolie stoffschlüssig verbundenen Widerstandsschicht, wobei die Widerstandsschicht von einer Kontaktschicht überlappt wird und mit dieser stoffschlüssig verbunden ist. Derartige Dehnungsmeßstreifen sind aus der DE-C2-29 16 425 bekannt, wobei sich die Kunststofffolie leicht auf dem Druckaufnehmer, beispielsweise mittels eines Klebers, befestigen läßt.
• 3 Patentansprüche 1 Figur - Leerseite -

Claims (3)

1. Patentansprüche r Elektromechanischer Sensor zur Kraftmessung, der aus in einer Brückenschaltung angeordneten Dehnungsmeßstreifen besteht, die auf einem Kraftaufnehmer angeordnet sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t, daß er als Kraftaufnehmer einen Hohlzylinder (1) aufweist, der in radialer Richtung (2) belastet wird, daß an diametral gegenüberliegenden Stellen je ein Dehnungsmeßstreifen (3, 4) auf der Innen- und Außenseite des Hohlzylinders (1) angeordnet ist, und daß die Dehnungsmeßstreifen (3, 4) an den Stellen der Hohlzylinderwandung angeordnet sind, die um ca. 900 gegenüber der Krafteinwirkung (2) versetzt sind.
2. 2. Sensor nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die an der Vorder- und Rückseite desselben Hohlzylinderstückes angeordneten Dehnungsmeßstreifen einstückig verbunden sind.
3. 3. Sensor nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Dehnungsmeßstreifen (3,4) aus einer dünnen, nicht selbsttragenden und mit einer Kunststoffolie stoffschlüssig verbundenen Widerstandsschicht bestehen, und daß die Widerstandsschicht von einer Kontaktschicht überlappt und mit 25 dieser stoffschlüssig verbunden ist.