DE658571C

DE658571C - Device for measuring forces with a magnetoelastic load cell exposed to variable temperatures

Info

Publication number: DE658571C
Application number: DES118769D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Theodor Deeg
Original assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Priority date: 1935-06-22
Filing date: 1935-06-22
Publication date: 1938-04-12

Description

Einrichtung zum Messen von Kräften riiit einer veränderlichen Temperaturen ausgesetzten magnetoelastischen Meßdose Die Erfindung bezieht sich auf Einrichtungen zum :Messen von Kräften mit sogenannten magnetoelastischen Meßdosen. Eine solche Meßdose besteht aus einem Eisenkörper, der ganz oder zum Teil den zu messenden Kräften ausgesetzt ist und eine Wicklung trägt, die an eine Stromquelle angeschlossen ist. Durch die auf den Meßdosenkörper wirkenden Kräfte wird der magnetische Leitwert geändert, so @ daß ein geeignetes, an die Wicklung der Meßdose angeschlossenes elektrisches Meßgerät zur Bestimmung der zu messenden Kräfte benutzt werden kann. Vorzugsweise wird die Wicklung der Meßdose an eine Wechselstromquelle angeschlossen und das elektrische Meßgerät so geschaltet, daß es von der Größe des Wechselstromwiderstandes der Wicklung beeinflußt wird.Device for measuring forces with a variable temperature exposed magnetoelastic load cell The invention relates to devices for: measuring forces with so-called magnetoelastic load cells. Such Load cell consists of an iron body, which wholly or partly the forces to be measured is exposed and carries a winding that is connected to a power source. The magnetic conductance is determined by the forces acting on the measuring cell body changed so @ that a suitable electrical connected to the winding of the load cell Measuring device can be used to determine the forces to be measured. Preferably the winding of the load cell is connected to an alternating current source and the electrical Meter switched so that it depends on the size of the alternating current resistance of the winding being affected.

Es hat sich nun herausgestellt, daß in diesem Falle die Anzeige in erheblichem Maße durch Änderungen der Temperatur der Meßdose beeinflußt wird. Dies hat zunächst seinen Grund in der bekannten Erscheinung, daß die magnetische Permeabilität der für die Herstellung des Körpers der Meßdose in Betracht kommenden Werkstoffe von der Temperatur abhängig ist.It has now been found that in this case the display in is influenced to a considerable extent by changes in the temperature of the load cell. this has its reason first of all in the well-known phenomenon that the magnetic permeability the materials to be considered for the manufacture of the body of the load cell depends on the temperature.

Die diesbezüglichen Verhältnisse sind aus Fig. = der Zeichnung zu erkennen. Diese zeigt die Magnetisierungskurven eines für den vorliegenden Zweck geeigneten Werkstoffes bei drei verschiedenen Temperaturen. Man sieht daraus, daß die Sättigung mit steigender Temperatur abnimmt, die Magnetisierbarkeit bei schwachen Feldern aber ansteigt. So haben die Magnetisierungskurven für zwei verschiedene Temperaturen einen Punkt gemeinsam. Arbeitet man nun bei der Messung mit der einem solchen Punkt entsprechenden Aussteuerung, so wird bei den beiden Temperaturen, für die sich die Magnetisierungskurven in diesem Punkte schneiden, kein Unterschied in der Anzeige auftreten. Liegt die Magnetisierung unterhalb des Schnittpunktes, so wird der Wechselstromwiderstand der Meßdosenwicklung mit steigender Temperatur größer; arbeitet man dagegen oberhalb dieses Punktes, so wird der Wechselstromwiderstand um so kleiner, je größer die Temperatur wird. Soll die Abweichung in einem Temperaturbereich von t1 ... t2 möglichst klein sein, so liegt der günstigste Arbeitspunkt so, daß für eine bestimmte Temperatur t zwischen t1 und t2 bei einer Steigerung der Temperatur von t1 auf t der Wechselstromwiderstand steigt und bei einer weiteren Steigerung von t nach 12 wieder um das gleiche Maß fällt. Der Temperaturfehler ist also dann möglichst gering, wenn eine solche Aussteuerung der Meßdosenwicklung gewählt wird, daß die Magnetisierung des Körpers der Meßdose an der unteren und an der oberen Grenze des Bereichs der Temperaturänderungen gleich groß ist.The relevant relationships can be seen from Fig. = The drawing. This shows the magnetization curves of a material suitable for the present purpose at three different temperatures. It can be seen from this that the saturation decreases with increasing temperature, but the magnetizability increases with weak fields. The magnetization curves for two different temperatures have one point in common. If you now work with the level corresponding to such a point during the measurement, there will be no difference in the display at the two temperatures for which the magnetization curves intersect at this point. If the magnetization is below the point of intersection, the alternating current resistance of the load cell winding increases with increasing temperature; On the other hand, if you work above this point, the higher the temperature, the smaller the alternating current resistance. If the deviation in a temperature range from t1 ... t2 is to be as small as possible, the most favorable operating point is such that for a certain temperature t between t1 and t2 the alternating current resistance rises when the temperature rises from t1 to t and when the temperature rises further falls again by the same amount from t to 12. The temperature error is therefore as small as possible if a modulation of the load cell winding is selected such that the magnetization of the load cell body is the same at the lower and upper limit of the range of temperature changes.

Wenn also z. B. die Änderung der Anzeige, innerhalb eines Temperaturbereichs von -2o .°#:. . . , +6o' C möglichst gering sein soll, so wäre gemäß der Erfindung eine Aussteuerung zu wählen, die dem Schnittpunkt der mit -2o' und +6o' bezeichneten Kurven in Fig. i entspricht. In der Fig. i ist diese Aussteuerung durch die mit o bezeichnete gestrichelte Linie angedeutet.So if z. B. the change of the display, within a temperature range from -2o. ° # :. . . , + 6o 'C should be as low as possible, so would be according to the invention to choose a level that corresponds to the intersection of those marked with -2o 'and + 6o' Curves in Fig. I corresponds. In Fig. I this modulation is through the with o indicated dashed line indicated.

Der Einfluß der Temperatur auf die Magnetisierung und insbesondere auf die Sättigung ist ferner um so kleiner, je weiter die Arbeitstemperatur von der Umwandlungstemperatur, dem sogenannten Curie-Punkt, entfernt ist. Man wird daher möglichst Werkstoffe mit einem Curie-Punkt über 5oo ° verwenden.The influence of temperature on magnetization and in particular on the saturation is furthermore the smaller, the further the working temperature of the transition temperature, the so-called Curie point, is removed. One will therefore If possible, use materials with a Curie point above 500 °.

Bei Anschluß der Meßdosenwicklung an Wechselstrom kommt aber noch ein weiterer Fehler hinzu, der besonders dann erhebliche Werte erreichen kann, wenn der Körper der Meßdose massiv hergestellt oder zumindest` nicht fein genug unterteilt wird, um die Bildung von Wirbelströmen zu vermeiden. Besonders bei massiven Stücken, wie sie für Druckmeßkörper aus Festigkeitsgründen zweckmäßig sind, ist nicht der ganze Querschnitt gleichmäßig mit Kraftlinien durchsetzt. Die Magnetisierung nimmt vielmehr infolge der abschirmenden Wirkung der Wirbelströme nach innen zu immer mehr ab. Der Grad der Abnahme ist abhängig von der Größe der Wirbelströme und diese wieder von dem spezifischen Widerstand des Werkstoffes. ,je größer der spezifische Widerstand ist, desto tiefer dringt die Magnetisierung in das Innere ein, desto größer ist also der Fluß und mit ihm der Wechselstromwiderstand der Meßdosenwicklung.When the load cell winding is connected to alternating current, it still comes Another error is added, which can reach considerable values especially when the body of the load cell is made massive or at least not subdivided finely enough to avoid the formation of eddy currents. Especially with massive pieces, as they are useful for pressure gauges for reasons of strength, is not the entire cross-section evenly interspersed with lines of force. The magnetization increases rather, because of the shielding effect of the eddy currents towards the inside more off. The degree of decrease depends on the size of the eddy currents and these again on the specific resistance of the material. , the greater the specific Resistance is, the deeper the magnetization penetrates into the interior, the more So the flux is greater and with it the alternating current resistance of the load cell winding.

Da der spezifische Widerstand mit der Temperatur steigt, so steigt damit auch der Wechselstromwiderstand proportional dem Ausdruck ,u # p - f. Dabei ist ,u die wirksame Permeabilität, o der spezifische Widerstand des verwendeten Werkstoffes und f die Frequenz des Wechselstromes. Damit diese Größe temperaturunabhängig wird, muß der von. dem Widerstand herrührendeTemperatureinfluß gleich groß, aber von umgekehrtem Vorzeichen sein wie der von der Permeabilität herrührende. Die Erhöhung des spezifischen Widerstandes bei einer Zunahme der Temperatur ist also gleichbedeutend mit einer Vergrößerung der wirksamen Permeabilität. Der Arbeitspunkt, bei dem die geringste Temperaturänderung des Wechselstromwiderstandes auftritt, liegt daher bei liöherer Induktion als der Punkt, bei dem die bei Gleichstrom auftretende Induktion die gleiche bleibt. Er liegt um so höher, j e größer der Temperaturkoeffizient des spezifischen Widerstandes im Vergleich zu der Temperaturveränderlichkeit der wirksamen Permeabilität ist.Since the specific resistance increases with the temperature, the alternating current resistance increases proportionally to the expression, u # p - f. Here, u is the effective permeability, o the specific resistance of the material used and f the frequency of the alternating current. In order for this variable to be independent of temperature, the from. The temperature influence due to the resistance must be the same, but of the opposite sign as that due to the permeability. The increase in the specific resistance with an increase in temperature is therefore equivalent to an increase in the effective permeability. The working point at which the slightest change in temperature of the alternating current resistance occurs is therefore at a higher induction than the point at which the induction occurring with direct current remains the same. The greater the temperature coefficient of the specific resistance compared to the temperature variability of the effective permeability, the higher it is.

Gemäß der Erfindung wird daher bei an Wechselstrom angeschlossenen Meßdosen der ]Körper der Meßdose zweckmäßig aus einem ;Werkstoff hergestellt, bei dem sich, zumindest bei einer bestimmten Magnetisierung, diese in dem gleichen Betrage, aber mit entgegengesetztem Vorzeichen in Abhängigkeit von der Temperatur ändert wie der spezifische Widerstand.According to the invention, therefore, when connected to alternating current Load cells of the] body of the load cell expediently made from a material which, at least in the case of a certain magnetization, these differ in the same amount, but changes with the opposite sign depending on the temperature like the specific resistance.

Eine weitere Ursache für die bei Anschluß an Wechselstrom auftretenden Temperaturfehler liegt in der Temperaturabhängigkeit des Ohmschen Widerstandes der Meßdosenwicklung. Der Ohmsche Widerstand der zweckmäßig aus Kupfer hergestellten Meßdosenwicklung addiert sich vektoriell mit dem Induktionswiderstand der Wicklung, der bei massiven Stücken annähernd um 45' gegen den Ohmschen Widerstand in der Phase verschoben ist. Bei dünneren Stücken, bei denen der Wirbelstromeinfluß geringer ist, ist die Phasenverschiebung noch größer. In Fig. 2 bedeutet die Strecke 0A den Ohmschen Widerstand und AB den Induktionswiderstand der Wicklung bei einem starkwandigen Druckstück. Wenn eine Kraft auf den Körper der Meßdose wirkt, so vermindert sich der Induktionswiderstand auf den Betrag AB,.Another cause of the temperature errors that occur when connecting to alternating current is the temperature dependence of the ohmic resistance of the load cell winding. The ohmic resistance of the load cell winding, which is expediently made of copper, adds vectorially to the induction resistance of the winding, which in the case of solid pieces is shifted in phase by approximately 45 'with respect to the ohmic resistance. With thinner pieces, where the eddy current influence is less, the phase shift is even greater. In Fig. 2, the distance 0A means the ohmic resistance and AB the induction resistance of the winding in the case of a thick-walled pressure piece. When a force acts on the body of the load cell, the induction resistance is reduced to the amount AB,.

Wenn nun die Meßdosenwicklung in dem einen Brückenzweige einer an eine Wechselstromquelle angeschlossenen Brückenschaltung liegt, so ist die durch die Verstimmung im Diagonälzweig der Brückenschaltung auftretende Spannung durch das Produkt aus der Strecke BBl und der Stromstärke I in der Meßdosenwicklung gegeben. Bei Erwärmung steigt der Ohmsche Widerstand der Wicklung auf den Wert 0A'. Wird der Induktionswiderstand nun von der Temperatur nicht beeinflußt, so verschieben sich die Punkte B und Bi des Vektordiagramms parallel zu der Änderung des Ohmschen Widerstandes nach B' und B1'. In diesem Falle herrscht im Diagonalzweig der Brücke bei unbelasteter Meßdose eine Spannung, die dem Produkt aus der Strecke BB' und der Stromstärke I entspricht. Dies ergibt eine u. U. beträchtliche Verschiebung des Nullpunktes an dem im Diagonalzweig liegenden Meßgerät. Dieser Fehler läßt sich durch die sonst übliche Vorschaltung eines genügend hohen temperaturunabhängigen Widerstandes nicht verringern.If now the load cell winding in one of the bridge branches is on an AC power source is connected to the bridge circuit, then the through the detuning in the diagonal branch of the bridge circuit caused by voltage given the product of the distance BBl and the current I in the load cell winding. When heated, the ohmic resistance of the winding increases to the value 0A '. Will the induction resistance is not influenced by the temperature, so move it points B and Bi of the vector diagram are parallel to the change in ohmic Resistance to B 'and B1'. In this case, the diagonal branch of the bridge prevails with an unloaded load cell, a voltage which is the product of the distance BB 'and corresponds to the current I. This results in a possibly considerable shift of the zero point on the measuring device located in the diagonal branch. This mistake can be by the usual upstream connection of a sufficiently high temperature-independent Do not reduce resistance.

Ein einfaches, bekanntes Mittel, um den von den Änderungen des Ohmschen Widerstandes der Meßdosenwicklung herrührenden Fehler zu beseitigen, besteht darin, daß bei Verwendung einer Wechselstrom-Brückenschaltung in dem den Vergleichswiderstand enthaltenden Brückenzweig ein temperaturabhängiger Widerstand derart angeordnet ist, daß er im wesentlichen die Temperatur der Meßdose annimmt. Der Widerstand, der zweckmäßig aus Kupfer hergestellt wird, kann dann so bemessen werden, daß bei Temperaturänderungen der Meßdosenwicklung die Stromstärke in dem Diagonalzweige sich nicht oder nur unwesentlich ändert.A simple, well-known means of preventing the changes in the ohmic To eliminate errors resulting from the resistance of the load cell winding, consists in that when using an AC bridge circuit in which the comparison resistor containing bridge branch a temperature-dependent resistor arranged in such a way is that it essentially assumes the temperature of the load cell. The resistance, which is expediently made of copper can then be sized be that when the temperature of the load cell winding changes, the current in the Diagonal branches do not change or change only insignificantly.

Eine weitere Möglichkeit zur Beseitigung der Temperaturfehler, die den Vorteil aufweist, daß sie nicht eine Kompensation der infolge der Temperaturänderungen auftretenden Fehler bedeutet, sondern die Entstehung der Fehler an sich vermeidet, besteht darin, daß der Körper der Meßdose mit zwei Wicklungen versehen wird, von denen die eine einen Brückenzweig bildet, während die andere in Reihenschaltung mit dem Meßgerät an einen Vergleichswiderstand angeschlossen ist,` und daß die in der Primärwicklung der Meßdose fließende Stromstärke, vorzugsweise durch einen genügend hohen Vorwiderstand, von den Temperaturänderungen der Meßdosenwicklung unabhängig oder nahezu unabhängig gemacht wird.Another way to eliminate the temperature errors that has the advantage that it does not compensate for the temperature changes error that occurs, but rather avoids the occurrence of the error itself, consists in that the body of the load cell is provided with two windings, of one of which forms a bridge branch, while the other is connected in series is connected with the measuring device to a reference resistor, `and that the in the primary winding of the load cell, preferably through a sufficient current high series resistance, independent of the temperature changes in the load cell winding or made almost independent.

Man kann den Fehler aber auch dadurch von dem Meßgerät fernhalten, daß man eine phasenabhängige Meßeinrichtung benutzt und ihre Erregerphase senkrecht oder nahezu senkrecht zur Richtung des von dem Ohmschen Widerstand der Meßdosenwicklung herrührenden Spannungsabfalls einstellt. Als phasenabhängiges Meßgerät kann ein an einen fremderregten Synchronschalter angeschlossenes Gleichstrommeßgerät dienen oder ein dynamometrisches Meßgerät, dessen Feldwicklung an eine entsprechende in der Phase verschobene Spannung angeschlossen ist.But you can also keep the error away from the measuring device by that a phase-dependent measuring device is used and its excitation phase is perpendicular or almost perpendicular to the direction of the ohmic resistance of the load cell winding resulting voltage drop. As a phase-dependent measuring device, a DC current measuring device connected to a separately excited synchronous switch are used or a dynamometric measuring device whose field winding is connected to a corresponding in the phase shifted voltage is connected.

Durch die im vorstehenden angegebenen Maßnahmen ist es möglich, den Nullpunkt der Anzeige von der Temperatur unabhängig zu machen. Im allgemeinen bleibt aber auch in diesem Falle noch eine Temperaturabhängigkeit der Anzeige des Meßgerätes bei Belastung der Meßdose bestehen. Die Magnetisierungskurve des gepreßten Werkstoffes ändert sich mit der Temperatur nämlich nicht in genau dem gleichen Maße wie die des ungepreßten Werkstoffes. Im allgemeinen bringt eine Erwärmung eine Erhöhung der Empfindlichkeit, also eine Vergrößerung der Meßgerätanzeige mit sich. Man kann diesen Fehler dadurch beseitigen, daß man in den Meßgerätkreis einen zusätzlichen temperaturabhängigen Vorwiderstand legt, der die gleiche Temperatur annimmt wie die Meßdose. Dieser Widerstand wird zweckmäßig aus Kupfer hergestellt und in bifilarer Wicklung auf oder in dem Dosenkörper angebracht. Die Empfindlichkeitssteigerung ist durch diese Maßnahme dann ausgeglichen, wenn durch den Kupferwiderstand der wirksame Widerstand des gesamten Meßgerätkreises durch die Erwärmung in dem gleichen Maße steigt wie die Empfindlichkeit.By the measures specified above, it is possible to To make the zero point of the display independent of the temperature. Generally remains but also in this case there is still a temperature dependency of the display of the measuring device exist when the load cell is loaded. The magnetization curve of the pressed material does not change with temperature to exactly the same extent as that of the uncompressed material. In general, warming brings an increase the sensitivity, so an enlargement of the measuring device display with it. One can Eliminate this error by adding an additional one to the measuring instrument circuit temperature-dependent series resistor that assumes the same temperature as the load cell. This resistor is expediently made of copper and in bifilar form Winding mounted on or in the can body. The increase in sensitivity is balanced by this measure if the copper resistance causes the effective resistance of the entire meter circuit due to the heating in the same Measures increase as sensitivity increases.

In den Fig. 3 ... 8 sind einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes in Form von Schaltbildern dargestellt. Dabei handelt es sich durchweg um Wechselstrom-Brückenschaltungen. In sämtlichen Figuren ist die in einem der Brückenzweige liegende Meßdosenwicklung mit = bezeichnet, mit 2 ein zweckmäßig ähnlich wie die Meßdose gebauter Vergleichswiderstand und mit 3 und 4 Ohmsche Widerstände in den übrigen Brückenzweigen. An den Verbindungspunkten zwischen 3 und 4 bzw. i und 2 ist -die Brückenschaltung an die Klemmen zs, v eines Wechselstrom- oder Drehstromnetzes angeschlossen.In FIGS. 3 ... 8, some exemplary embodiments of the subject matter of the invention are shown in the form of circuit diagrams. These are all AC bridge circuits. In all of the figures, the load cell winding located in one of the bridge branches is denoted by =, with 2 a comparative resistor constructed appropriately similar to the load cell, and with 3 and 4 ohmic resistances in the other bridge branches. At the connection points between 3 and 4 or i and 2, the bridge circuit is connected to the terminals zs, v of an alternating current or three-phase network.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist in den den Vergleichswiderstand 2 enthaltenden Brückenzweig in bekannter Weise ein Kupferwiderstand 5 eingeschaltet, der in die Meßdose derart eingebaut ist, daß er ihre Temperatur annimmt. In dem Diagonalzweig a, b der Brükkenschaltung liegt ein Meßgerät 6. Bei richtiger Wahl des Widerstandes 5 läßt es sich erreichen, daß bei Temperaturänderungen der Meßdose das Potential an dem Punkt b in. der Brückenschaltung in dem gleichen Maße steigt und fällt wie das Potential an dem Punkte a, so daß der Diagonalzweig stromlos bleibt.In the embodiment of FIG. 3 is turned on in the comparison resistor 2 containing bridge arm in a known manner a copper resistor 5 incorporated in the load cell so as to take her temperature t. In the diagonal branch a, b of the bridge circuit there is a measuring device 6. If the resistor 5 is selected correctly, it can be achieved that when the temperature of the load cell changes, the potential at point b in the bridge circuit rises and falls to the same extent as the potential the point a, so that the diagonal branch remains de-energized.

Fig. 4 zeigt eine Anordnung, bei der die Meßdose mit zwei getrennten Wicklungen nach Art eines Transformators ausgerüstet ist. Die Primärwicklung i wird von dem Magnetisierungsstrom durchflossen, und in der Sekundärwicklung 7 wird dann nur die von dem Wechselfluß induzierte Spannung auftreten. Die Wicklung 7 ist einerseits mit dem an die Klemme v angeschlossenen Brückenpunkt verbunden, andererseits in Reihe mit dem Meßgerät 6 an den Punkt b angeschlossen. Wenn nun der in Reihe mit der Primärwicklung i liegende temperaturunabhängige Widerstand 3 genügend hoch bemessen ist, so ist die Stromstärke in der Wicklung i nahezu unabhängig von dem infolge der wechselnden Temperatur der Meßdose schwankenden Widerstand der Wicklung i. Infolgedessen ist auch der Fluß des Magnetfeldes in dem Körper der Meßdose und damit auch die von diesem in der Sekundärwicklung 7 induzierte Spannung von der Temperatur der Meßdose unabhängig. Somit wird auch die Anzeige des Meßgerätes 6 in der Nullage von Temperaturänderungen der Meßdose nicht beeinflußt. .Fig. 4 shows an arrangement in which the load cell with two separate Windings is equipped in the manner of a transformer. The primary winding i becomes traversed by the magnetizing current, and in the secondary winding 7 is then only the voltage induced by the alternating flux occur. The winding 7 is on the one hand connected to the bridge point connected to terminal v, on the other hand in Series connected to the measuring device 6 at point b. If now the one in series with the primary winding i lying temperature-independent resistor 3 dimensioned sufficiently high is, then the current intensity in the winding i is almost independent of the result the changing temperature of the load cell fluctuating resistance of the winding i. Consequently is also the flux of the magnetic field in the body of the load cell and thus also the from this in the secondary winding 7 induced voltage of the temperature of the Load cell independent. Thus, the display of the measuring device 6 is also in the zero position not influenced by temperature changes of the load cell. .

In Fig. 5 ist eine Schaltung dargestellt, bei der mit Hilfe eines phasenabhängigen Meßgerätes nur die Komponente der Diagonalspannung gemessen wird, die in der Phase um go ° gegen den infolge des Ohmschen Widerstandes der Meßdosenwicklung auftretenden Spannungsabfall verschoben ist. Zu diesem Zweck ist an ein Drehstromnetz za, v, w ein Phasenschieber 8 angeschlossen, mit dessen Hilfe die Phasenlage der Erregerwicklung g eines z. B. als Zungengleichrichter ausgebildeten Synchronschalters beliebig eingestellt werden kann. Der Kontakt io des Zungengleichrichters ist in Reihe mit einem Gleichstrommeßgerät ii zwischen die Diagonalpunkte a, b geschaltet. Bei richtiger Einstellung des Phasenschiebers wird die Anzeige des Meßgerätes ii unabhängig von den durch Temperaturschwankungen bewirkten Änderungen des Ohmschen Widerstandes der MeßdosenwiCklung. Bei Einweggleichrichtung kann der Gleichrichter auch parallel zum Meßgerät liegen. An Stelle eines Zungengleichrichters könnte auch ein fremderregter Synchronschalter anderer Bauart, z. B. auch ein fremdgesteuerter Sperrschichtgleichrichter, benutzt werden. .5 shows a circuit in which, with the aid of a phase-dependent measuring device, only the component of the diagonal voltage is measured which is shifted in phase by go ° against the voltage drop occurring as a result of the ohmic resistance of the load cell winding. For this purpose, a phase shifter 8 is connected to a three-phase network za, v, w, with the aid of which the phase position of the excitation winding g of a z. B. designed as a tongue rectifier synchronous switch can be set as desired. The contact io of the tongue rectifier is connected in series with a direct current meter ii between the diagonal points a, b . With the correct setting of the phase shifter, the display of the measuring device ii becomes independent of the changes in the ohmic resistance of the load cell winding caused by temperature fluctuations. In the case of half-wave rectification, the rectifier can also be parallel to the measuring device. Instead of a tongue rectifier, a separately excited synchronous switch of another type, e.g. B. also an externally controlled junction rectifier can be used. .

Fig. 6 zeigt eine Schaltung, bei der als phasenabhängiges Meßgerät ein Dynamometer verwendet wird, dessen Drehspule i, in dem Diagonalzweig a, b liegt. Um die gewünschte Phasenverschiebung von go ° zu erhalten, ist die Feldwicklung 13 des Dynamometers an die Klemmen w und o des Drehstromnetzes angeschlossen, an dessen Klemmen 2s, v die Brückenschaltung liegt.6 shows a circuit in which a dynamometer is used as the phase-dependent measuring device, the moving coil i, of which is located in the diagonal branch a, b . In order to obtain the desired phase shift of go °, the field winding 13 of the dynamometer is connected to the terminals w and o of the three-phase network, at whose terminals 2s, v the bridge circuit is connected.

In den Fig. 7 und 8 sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, bei denen auch eine gegebenenfalls noch bei Belastung der Meßdose auftretende Temperaturabhängigkeit der Anzeige ausgeglichen ist.In Figs. 7 and 8 embodiments of the invention are shown, in which there is also a temperature dependency that may still occur when the load cell is loaded the display is balanced.

Zu diesem Zweck ist bei der in Fig. 7 angegebenen Schaltung in Reihe mit der ähnlich der Anordnung nach Fig. q. vorgesehenen Sekundärwicklung 7 der Meßdose ein in diese eingebauter Kupferwiderstand 14 geschaltet. Auch der Vergleichswiderstand 2 ist ebenso wie die Meßdose mit einer Sekundärwicklung 15 versehen, und das Meßgerät 6 ist, gegebenenfalls unter Vorschaltung eines MTiderstandes 16, mit den Sekundärwicklungen 15 und 7 sowie mit dem Kupferwiderstand 14 in Reihe geschaltet. Die von Temperaturänderungen hervorgerufenen Abweichungen der Nullanzeige des Meßgerätes werden durch die Anordnung der Sekundärwicklung 7 gemäß Fig. q. vermieden. In gleicher Weise wirkt auch die Sekundärwicklung 15 der Vergleichsinduktivität. Die Empfindlichkeitsänderungen werden durch den temperaturabhängigen Widerstand 14 kompensiert, der zu diesem Zwecke in geeigneter Weise bemessen werden kann.For this purpose, the circuit indicated in FIG. 7 is in series with the similar to the arrangement of Fig. q. provided secondary winding 7 of the load cell a built-in copper resistor 14 is connected. Also the comparison resistance 2, like the load cell, is provided with a secondary winding 15, and the measuring device 6 is connected to the secondary windings, possibly with a M resistor 16 connected upstream 15 and 7 and connected in series with the copper resistor 14. That of temperature changes caused deviations of the zero display of the measuring device are caused by the arrangement the secondary winding 7 according to FIG. q. avoided. The also works in the same way Secondary winding 15 of the comparison inductance. The sensitivity changes will be compensated by the temperature-dependent resistor 14, which for this purpose in can be dimensioned appropriately.

Bei dem in Fig. 8 dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt der Ausgleich der Anzeigefehler in der Nullage durch Verwendung eines phasenabhängigen Meßgerätes in Form eines Synchronschalters, dessen Kontakt io ähnlich wie in Fig. 5 in Reihe mit einem Gleichstrommeßgerät, gegebenenfalls unter Vorschaltung eines Widerstandes 16, in der Meßdiagonale liegt. Die Erregerwicklung g des Synchronschalters ist zwecks Phaseneinstellung um go °, ähnlich wie die Feldwicklung des Dynamometers in Fig. 6, an die Klemmen w und o eines Drehstromnetzes angeschlossen. Zur Kompensation des Temperatureinflusses auf die Anzeige des Meßgerätes bei Belastung der Meßdose dient ein in diese eingebauter, in den Diagonalzweig eingeschalteter, geeignet bemessener Kupferwiderstand 17.In the embodiment shown in FIG. 8, the compensation takes place the display error in the zero position due to the use of a phase-dependent measuring device in the form of a synchronous switch, the contact of which io similar to that in FIG. 5 in series with a direct current meter, possibly with a resistor connected upstream 16, lies in the measuring diagonal. The excitation winding g of the synchronous switch is for the purpose Phase adjustment by go °, similar to the field winding of the dynamometer in Fig. 6, connected to terminals w and o of a three-phase network. For compensation the influence of temperature on the display of the measuring device when the load cell is loaded a suitably dimensioned one built into this and switched into the diagonal branch is used Copper resistor 17.

Die vorstehend für den Spezialfall einer Wechselstrombrücke mit Vergleichsinduktivität gezeigten Verbesserungen lassen sich sinngemäß auch auf andere Brückenschaltungen übertragen, ohne dadurch vom Wesen der Erfindung abzuweichen. So zeigt- Fig, g z. B. eine Schaltung mit temperaturkompensiertem Nullpunkt nach dem Prinzip der Maxwell-Brücke. Die Schaltung und Wirkungsweise entspricht hierbei der Fig. q, nur tritt an Stelle der Vergleichsinduktivität z ein Kondensator 17 mit Parallel- oder Reihenwiderstand 18 im Gegenzweig zur Meßdose 1, 7. In den anderen Brückenzweigen liegt j e ein Kondensator 3 und ig.The above for the special case of an AC bridge with reference inductance The improvements shown can also be applied to other bridge circuits transferred without thereby departing from the essence of the invention. Thus, Fig. G shows e.g. B. a circuit with temperature-compensated zero point based on the principle of the Maxwell bridge. The circuit and mode of operation corresponds to FIG. Q, only takes place the comparison inductance z is a capacitor 17 with parallel or series resistance 18 in the opposite branch to load cell 1, 7. A capacitor is located in each of the other bridge branches 3 and ig.

Claims

PATENTAL APPLICATIONS. i. Device for measuring forces with a magnetoelastic load cell exposed to variable temperatures by modulating the load cell winding in such a way that the magnetization of the Body of the load cell at the lower and upper limits of the range of temperature changes are the same size or approximately the same size.

2. Device according to claim i for a load cell winding fed with alternating current, characterized in that the Body of the load cell consists of a material in which, at least one certain magnetization, these in the same amount but with opposite The sign changes as a function of the temperature, as does the specific resistance.

3. Device for measuring forces exposed to variable temperatures magnetoelastic load cell and one connected to an alternating current source Bridge circuit, characterized in that the body of the load cell has two windings is provided, one of which forms a bridge branch, while the other in Series connection with the measuring device is connected to a comparison resistor, and that the current intensity flowing in the primary winding of the load cell, preferably through a sufficiently high series resistance, from the temperature changes in the load cell winding is made independent or nearly independent.

4. Device for measuring forces exposed to variable temperatures, connected to an AC power source Load cell, characterized by the use of a phase-dependent measuring device, lower their excitation phase right or nearly perpendicular to the direction the voltage drop resulting from the ohmic resistance of the load cell winding is set.

5. Device according to claim ¢ with one to a phase voltage a three-phase network connected - bridge circuit, characterized in that that in the diagonal branch of the bridge circuit a DC measuring device and a synchronous switch is arranged, the field winding of which is connected to the three-phase network via a phase shifter connected.

6. Device according to claim q. with one to one phase voltage bridge circuit connected to a three-phase network, characterized in that that the moving coil of a wattmeter is arranged in the diagonal branch of the bridge circuit whose field winding is connected to the opposite star voltage.

7. Device for measuring forces exposed to variable temperatures Magnetoelastic load cell, characterized in that to compensate for the through Changes in temperature of the load cell caused changes in the sensitivity of the measuring arrangement In the circuit of the measuring device, a temperature-dependent resistor is arranged in this way is that it essentially assumes the temperature of the load cell. B. Establishment according to Claim 7 with a bridge circuit connected to an alternating current source, characterized in that both the load cell arranged in a bridge arm as well as the comparison inductance arranged in another branch of the bridge a secondary winding is equipped and that the two secondary windings with the measuring device and a resistance exposed to the temperature of the load cell with positive Temperature coefficients are connected in series. G. Device according to claim 7 with a bridge circuit connected to an alternating current source, in which the load cell is located in a bridge branch, characterized in that in the diagonal branch a direct current meter, a synchronous switch, the excitation of which by go ° in the phase is shifted from the voltage to which the bridge circuit is connected and a resistor with a positive temperature coefficient exposed to the temperature of the load cell is arranged.