DE3425147A1

DE3425147A1 - Anordnung zur verringerung des einflusses des kriechfehlers auf das messsignal bei dehnungsmessstreifen-aufnehmern

Info

Publication number: DE3425147A1
Application number: DE19843425147
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl.-Ing. 6103 Griesheim Schlachter
Original assignee: Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH
Current assignee: Hottinger Bruel and Kjaer GmbH
Priority date: 1984-07-07
Filing date: 1984-07-07
Publication date: 1986-02-06
Also published as: DE3425147C2

Description

Anordnung zur Einstellung des Kriechfehlers bei Deh-
nungsmeßstreifen-Aufnehmern Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Einstellung des Kriechfehlers bei Dehnungsmeßstreifen-Aufnehmern.
Zufolge des nicht ganz idealen elastischen Verhaltens des elastischen Bauteils (z. B. Biegefeder) und/oder der darauf angebrachten Dehnungsmeßstreifen ändert sich bei solchen Aufnehmern mit der Zeit die Ausgangsspannung trotz gleichbleibender Belastung, es entsteht ein sogenannter Kriechfehler.
Es ist bekannt, den Kriechfehler durch konstruktive Maßnahmen zu beeinflussen, beispielsweise durch bestimmte Applikation der Dehnungsmeßstreifen, eine geeignete Dehnungsmeßstreifen-Geometrie mit in bestimmter Weise angeordneten Meßgitter-Umkehrstellen, sowie durch Auswahl von Material entsprechender Härte für das elastische Bauteil oder einen Kraftnebenschluß. Weiterhin ist es bekannt (DE-PS 20 49 620) , zusätzliche Meßgitter-Umkehrstellen vorzusehen, die bei Bedarf zuschaltbar sind. Diese Maßnahmen müssen vor Fertigstellung des Aufnehmers durchgeführt werden bzw. können nur bei nicht abgedeckten bzw. nicht gekapselten Aufnehmern erfolgen. Teilweise kann nur eine Beeinflussung in Richtung eines negativen Kriechens erfolgen bzw.
müssen unerwünschte Nebeneffekte, wie Erniedrigung des Kennwertes, Veränderung des Brückenabgleichs, der Temperaturkoeffizienten des Nullpunkts bzw. der Empfindlichkeit und/oder des Ausgangswiderstandes der Aufnehmer in Kauf genommen werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einstellung des Kriechfehlers auch nach erfolgter Montage des Aufnehmers zu ermöglichen und die Nachteile der bisher bekannten Anordnungen bzw. Verfahren zu vermindern bzw. zu vermeiden. Diese Aufgabe wird bei einer Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 dadurch gelöst, daß der Aufnehmer mit mindestens zwei Dehnungsmeßstreifen-Vollbrücken versehen ist, deren Kriechfehler sich in Betrag und/oder Vorzeichen voneinander unterscheiden, die Ausgangsleitungen der Vollbrücken über elektrische Widerstände zusammengeschaltet sind und die Widerstände in den Ausgangsleitungen so bemessen sind, daß sich die Kriechfehler der einzelnen Vollbrücken in vorgebbarem Verhältnis auf den Kriechfehler des Dehnungsmeßstreifen-Aufnehmers insgesamt auswirken. Auf diese Weise ist es möglich, durch geeignete Wahl bzw. Einstellung der Widerstände außerhalb des fertigen Aufnehmers, beispielsweise im Schaltkasten, den Kriechfehler des Aufnehmers bedarfsweise so einzustellen, daß er innerhalb der gewünschten Fehlertoleranzspanne liegt, bzw. den Kriechfehler vollständig zu Null zu machen.
In den weiteren Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.
Anhand der Abbildung ist die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel erläutert. Die Abbildung zeigt das Schaltbild eines Aufnehmers mit acht zu zwei Vollbrücken 1, 2 geschalteten Dehnungsmeßstreifen R1 bis R4 und R5 bis R8. Die beiden Vollbrücken 1, 2 sind in an sich bekannter und daher nicht dargestellter Weise auf einem dem Einfluß der zu messenden Größe, z. B.
einer Kraft, unterliegenden elastischen Bauteil, z. B. einer Biegefeder, appliziert. Die beiden Vollbrücken unterscheiden sich voneinander durch die Größe und/oder das Vorzeichen ihres Kriechfehlers.
Das elastische Bauteil bildet zusammen mit den darauf applizierten beiden Vollbrücken 1, 2 den Aufnehmer A, der als eine Einheit in Vergußmasse eingebettet, gekapselt oder dgl. sein kann.
Die Speisung der Vollbrücken 1, 2 erfolgt in bekannter Weise über die Widerstände R15 bis R18 (z. R. für Kalibrierung, Temperaturkoeffizient der Empfindlichkeit, Linearität).
In der Ausgangsleitung 3 der Brücke 1 liegt ein Widerstand R9 und in der Ausgangsleitung 4 derselben Brücke liegt ein Widerstand R11. In gleicher Weise liegen in den Ausgangsleitungen 5 und 6 der Brücke 2 die Widerstände R10 bzw. R12. Die Ausgangsleitungen 3 und 5 sind über die Widerstände R9, R10 und die Ausgangsleitungen 4 und 6 über die Widerstände R11, R12 zusammengeschaltet. Das Verhältnis der Widerstände R9 zu RIO bzw. R11 zu R12 ist jeweils so gewählt, daß sich die Kriechfehler der Brücken 1 und 2 im gewünschten Maß auf den Kriechfehler des Aufnehmers insgesamt auswirken, die Einflüsse der beiden Brücken sind also entsprechend gewichtet.
Wählt man bei unterschiedlichem Vorzeichen des Kriechfehlers für die Widerstände ein umgekehrtes Verhältnis wie das Verhältnis der Kriechfehler der beiden Brücken zueinander, so erreicht man, daß dr Kriechfehler des Aufnehmers insgesamt zu Null geht.
Zweckmäßigerweise beträgt die Summe der Widerstände R9 und R10 bzw. R11 und R12 in den jeweils zusammengeschalteten Ausgangsleitungen 3 und 5 bzw. 4 und 6 etwa den 10 - 20fachen Wert des Widerstandes einer Vollbrücke. Damit wird einerseits erreicht, daß die Brücken sich gegenseitig wenig belasten. Andererseits ist damit der Ausgangswiderstand noch niedrig genug, um den Anschluß an einen hochohmigen Verstärker sicherzustellen.
Bei einer erprobten Ausführung mit einem Brückenwiderstandswert von 350Q, einem Kriechfehler der Brücke 1 von + 1 O/oo und der Brücke 2 von - 0,4 0/ovo betrugen die Widerstandswerte für die Widerstände R9, Ril je ein k # und für die Widerstände R10, R12 je vier kQ.
Gemäß einer anderen Variante der Erfindung setzt man die Ausgangswiderstände der Brücke mit dem kleineren Kriechfehler zu Null und ermittelt empirisch oder rechnerisch die erforderlichen Ausgangswiderstände für die andere Brücke. Als Beispiel sei angenommen ein Brückenwiderstand von 350R, , ein Kriechfehler der Brücke 1 von + 1 °/00 und der Brücke 2 von - 4 °/00.
Bei einem Widerstandswert für die Widerstände R9, R11 zu OQ ergibt sich für die Widerstände R10, R12 ein Wert von je 500R, Bei dieser Variante liegt der Ausgangswiderstand des Aufnehmers insgesamt zwischen dem halben und dem vollen Widerstand einer Brücke..Er kann dann in üblicher Weise mittels der Widerstände R13, R14 auf den Nennausgangswiderstand für den Aufnehmer gebracht werden.
Gemäß einer weiteren Variante der Erfindung kann die Einstellung des Kriechfehlers auch temperaturabhängig erfolgen, indem für die Widerstände R9 bis R12 entsprechend temperaturabhängige Widerstände (PTC, NTC) allein und/oder in Kombination mit Shunts verwendet werden.
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Claims

Anordnung zur Einstellung des Kriechfehlers bei Oehnungsmeßstreifen-Aufnehmern Patentansprüche: 1. Anordnung zur Einstellung des Kriechfehlers bei Dehnungsmeßstreifen-Aufnehmern, dadurch gekennzeichnet, daß - der Aufnehmer mit mindestens zwei Dehnungsmeßstreifen-Vollbrücken (1, 2) versehen ist, deren Kriechfehler sich in Betrag und/oder Vorzeichen voneinander unterscheiden, - die Ausgangsleitungen (3, 4, 5, 6) der VollbrOcken (1 2) über elektrische Widerstände (R9, R?O, R11, R12) zusammengeschaltet sind und - die Widerstände (R9 bis R12) in den Ausgangsleitungen (3 bis 6) so bemessen sind, daß sich die Kriechfehler der einzelnen Vollbrücken (1, 2) in vorgebbarem Verhältnis auf den Kriechfehler des Dehnungsmeßstreifen-Aufnehmers insgesamt auswirken.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Werte der Widerstände (R9 : R10 bzw.
R11 : R12) in den jeweils zusammengeschalteten Ausgangs leitungen (3, 5, 4, 6) zueinander umgekehrt verhalten wie die Kriechfehler der jeweiligen Vollbrücken (1, 2) 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der Werte der Widerstände (R9, R10 bzw. R11, R12) in jeder der zusammengeschalteten Ausgangsleitungen (3, 5 bzw. 4, 6) etwa das 10 - 20fache des Widerstandswertes einer Vollbrücke beträgt.
4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die Widerstände (R9 bis R12) in den Ausgangsleitungen (3 bis 6) temperaturabhängige Widerstände verwendet sind.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die temperaturabhängigen Widerstände in ihrem Temperaturverlauf durch Shunts einstellbar sind.