DE1806065C - Meßgerat zum elektrischen Messen von Prufkraften, Verformungen oder ähnlichen technischen Vorgangen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein aus einem mit zwei Schleifern auf einem gemeinsamen Arm ausgerüsteten Potentiometern und mehreren Gebern untereinander verschiedener Linearität bestehendes Meßgerät zum elektrischen Messen von Prüfkräften, Verformungen oder ähnlichen technischen Vorgängen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, mit einem aus Potentiometer und mehreren Gebern untereinander verschiedener Linearität ίο bestehenden Meßgerät ein genaues Anzeigen der Meßwerte zu ermöglichen. In den meisten Fällen sind nämlich die Geber oder Widerstände nicht linear, so daß sich in der graphischen Darstellung Kurven ergeben. Eine exakte Anzeige eines Meßwertes durch den Zeiger des Potentiometers ist jedoch nur dadurch zu erzielen, daß die Abweichungen der Kurven oder Geraden in umgekehrter Richtung als künstliche Nichtlinearität des Potentiometers verwirklicht weiden und damit die Nichtlinearität der ao Geber und Widerstände kompensieren.

Es ist eine Vorrichtung (deutsches GebiauchsiTiuster 1817 633) zum elektrischen Messen der Prüfkräfle bei der Werkstoffprüfung mit einer der Werkstoffrolle zugeordneten externen Meßbrücke und einer inneren, einen Rcgelwidcrstand aufweisenden Meßbrücke bekannt, mit dessen Hilfe der Widerstand der internen Brücke dem von den IMifkräften abhängigen Widerstand der externen Brücke angeglichen wird. Es ist dabei /wischen dem Zeiger und dem Schle'fkontr'.t des Regelwiderstandes ein aus zwei Tcilh-beln und einer durch eine Feder auf eine Kurvenseheib.·: angedrückten Rolle bestehendes Korrekturglicd angeordnet, welches die Anzeige linearer Änderungen der Prüfkräftc auf der linear geteilten Anzeigeskala des Regclwidcrstandes ermöglicht. Wild die Bahn der Kurvenscheibe geschickt gebogen, so kann damit tatsächlich eine beliebige Kurvenknimmung in die Charakteristik des Potentiometers hincinsimulicrt werden.

Dieses bekannte Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß es einmal emc erhebliche Reibung im Potentiometer mit sich bringt, zum anderen kann ein solches Potentiometer nur für eine einzige Schlcifbahn einer Kurvenscheibe eingerichtet werden. Wt-η η nämlich an ein solches Meßgerät mehrere Cicbcr angeschlossen werden sollen, deren Nichtlinearität untereinander verschieden ist, so müßte für jeden Geber ein gesondertes, vollständiges Potentiometer verwendet werden, was jedoch einen bedeutenden Kostenaufwand bedeutet. In nachteiliger Weise würde sicli außerdem das an sich tchon große Reib- oder Schlcifmomcnt der mehreren Potentiometer addieren, so daß dieser Betrag sehr fcchncll so groß werden kann, daß der Stellmotor tiiclit mehr in der Lage wäre, das ganze Paket aus Polcntiomctcrn durchzudrehen.

Ferner ist ein elektrisches Feindrahtpotentiometcr zum Abgreifen der Stellung von gering belastbaren Meßgeräten bekannt (deutsche Patentschrift 907 351), bei dem zwar zwei Schleifer Verwendung finden, zwischen denen aber kein Spannungsteiler angeordnet ist, über den die Diagonnlspannung abgegriffen werden könnte.

Bei einer außerdem bekannten Anordnung (deutsche Auslcgcschrift 1 222 280) zur Verhinderung der Fehlanzeige des zu registrierenden Mittelwertes einer umlaufenden Meßgröße werden zwei galvanisch voneinander getrennte und um 180° gegeneinander versetzte Schleifer benutzt, eine Maßnahme, mit der die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe insofern jedoch nicht gelöst werden kann, als Nichtlinearitäten, die wenige Prozent vom Endwert ausmachen, ausgeglichen werden sollen, weswegen in sinnvoller Weise der Abstand der erfindungsgemäßen Schleifer auch nur wenige Prozent der Gesamtlänge der Schlcifbahn beträgt.

Schließlich behandelt die französische Patentschrift 1 203 079 lediglich eine Schaltung mit mehreren Potentiometern, wobei aber bei keinem dieser Potentiometer zwei nahe beieinanderliegende Schleifer Verwendung finden und in der Literaturstelle P f 1 i e r, »Elektrische Meßgeräte und Meßverfahren« (1957), werden auf den Seiten 231 und 232 nur Brückenschaltungen offenbart, in denen ein Potentiometer lediglich zum Abgleich und damit zur Messung der Lage eines Fehlers herangezogen wird.

Gegenüber diesem bekannten Stand der Technik und zur Lösung der gestellten Aufgabe liegen erfindungsgemäß die beiden Schleifer des Referenzpetentiometers nahe beieinander, und es wird die Diagonalspannung über einen zwischen diesen beiden Schleifern angeordneten Spannungsteiler abgegriffen, welcher seinerseits als in Abhängigkeit vom Drehwinkel des Hauptpotentiometers verstellbares, mit einem weiteren Schleifer versehenes Hilfspotentiomete; ausgebildet ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die winkelabhängige Verstellung des Hilfsnotentiometers durch eine auf der Achse des Hauptpotentiometers befestigte Kurvenscheibe und mittels einer Rolle. Außerdem ist erfindungsgemäß jedem Geber eine gesonderte, auswechselbare Kurvenscheibe zugeordnet, und bei mehreren Kurvenscheiben mit entsprechenden Hilfspotentiorne'e^rn werden beim Übergang von einem der Geber auf den anderen Geber die Anschlüsse des Hilfspotentiometers umgeschaltet. Das erfindungsgemäße Meßgerät findet in zweckmäßiger Weise bei der Kraftmessung in Werksiofiprüfmaschinen Anwendung.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in der Zeichnung und der nachfolgenden Beschreibung erläutert.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise und schematisch dargestellt, und zwar veranschaulicht

Fig. 1 eine normale Potentiometerschaltung,

F i g. 2 eine graphische Wiedergabe der Aufgabenstellung,

Fig. 3 einen Ausschnitt aus einer bekannten Meßanordnung und

F i g. 4 das erfindiingsgcmäße Meßgerät.

In F i g. I sind mit 1 und 2 die beiden Widerstände benannt, die mit dem Potentiometer 3 zu einer Brückenschaltung vereinigt sind, die von einer Batterie 4 gespeist wird. Über die beiden Leitungen 5 und 6 werden die Diagonalspannungen der Wide!- standskombination 1/2 sowie des Potentiometers 3 zu einem Verstärker 7 geführt, der die DifFercnzspannung 5/6 verstärkt und einem Stellmotor 8 zuführt, mit dessen Welle 9 sowohl der Schleifer des Potentiometers 3 als auch ein Zeiger 10 verbunden ist. Da der Motor 8 sich bemüht, das Potentiometer 3 so zu verstellen, dafl c'ie DifTerenzspannung 5/6 zu Null führt, kann auf einer Skala hinter dem Zeiger 10 das Verhältnis der Widerstände 1 und 2 abgelesen

werden. Mit Jl₁ 12 und 13 sind die Anschlüsse un dem Potentiometer 3 bezeichnet,

In der graphischen Darstellung gemäß Fig. 2 ist über der Achse 14 der Meßwert aufgetragen, der gemessen werden soll, wahrend auf der Achse 15 das Verhältnis der Widerstände 1/2 der F i g. 1 aufgetragen ist. Bei strenger Linearität der Widerstände würde sich eine Gerade 16 ergeben, jedoch ergibt sich in den meisten Fällen beispielsweise eine Kurve 17.

In Fig. 3 ist mit 18 die Achse eines Potentiometers benannt. Der Arm 19, der den Schleifer 20 trägt, der seinerseits auf der Widerstandswicklung 21 schleift, ist jedoch nicht fest mit der Achse 18 verbunden, sondern sitzt vielmehr lose und verdrehbar auf dieser. Andererseits ist der Arm 22 fest mit der Achse 18 verbunden. Zwischen dem Ende 23 des Armes 22 und dem Punkt 24 des Armes 19 sind zwei gelenkige Glieder 25, 26 angeordnet, deren Verbindungsstelle, als Schleifer 27 ausgebildet, auf ao der Bahn 28 einer Kurvenscheibe schleift. Die Punkte 23 und 24 werden durch tine Feder 29 zusammengezogen, wodurch der Schleifer 27 immer gegen die Bahn 28 gepreßt wird. Wenn nun die Achse 18 des Potentiometers beispielsweise durch as einen Stellmotors der Fig. 1 verdreht wird, so folgt der Schleifer 20 dieser Drehung nicht direkt, sondern verzerrt durch die Lage der Bahn 28. Wird diese Bahn geschickt gebogen, so kann damit eine beliebige Kurvenkrümmung in die Charakteristik des Potentiometers hineinsimuliert werden. Diese Ausführung hat aber die vorstehend erwähnten Mangel.

In der die Erfindung darstellenden F i g. 4 ist mit 30 die Achse des Potentiometers bezeichnet, welches in Fig. 1 mit 3 benannt wurde. Diese Achse 30 tragt den Arm 31, auf dessen freiem Ende sich die beiden Schleifer 32 und 33 befinden, die beide mit geringem Abstand nnf der Wicklung 34 des Potentiometers schleifen. Diese Wicklung ist über die beiden Anschlüsse 35 und 36 in den elektrischen Aufbau des Meßgerätes eingeschaltet, wobei diese Anschlüsse den Anschlüssen 11 und 12 der Fig. 1 entsprechen. Während jedoch in Fig. 1 der Schleifer des Potentiometers 3 über den Anschluß 13 an die Leitung 5 zum Verstärker 7 gelegt ist, gibt es erfindungsgemäß von den beiden Schleifern 32 und 33 iwei getrennte Leitungen 37 und 38, die an die beiden Enden der Wicklung 39 des Hilfspotentiometers 40 führen. Erst der Schleifer 41 dieses Hilfspotentio-Dieters ist mit der Leitung 42 verbunden, die der Leitung S der F i g. 1 entspricht und zum Verstärker 7 führt. Das Hilfspotentiome'.cr 40 seinerseits wird über eine Rolle 43 und ein. Kurvenscheibe 44 Von der Welle 30 aus beeinflußt.

Die Arbeit mit diesem erfindungsgemäßen Meßgerät, das bevorzugt bei der Kraftmessung von Werkstoffprü.fmaschinen Anwendung finden kann, geht wie folgt vor sich: Beträgt die Abweichung des Meßwertaufnehmers 1/2 von der exakten Linearität beispielsweise ± 1 %>, so wird zunächst der Abstand der beiden Schleifer 32 und 33 (I⁴' i g. 4) so gewählt, daß er jedenfalls größer ist als ± 1 %> des Meß bercichsumfanges des Potentiometers. Je nach Lage des Schleifers 41 wird dann ein Meßwert abgegrifTeii, der zwischen dem des Schleifers 32 und 33 liegt. Durch entsprechende Wahl der Kurvenscheibe 44 kann dieser Abgriff nun über den ganzen Meßbereich beliebig variiert werden. Die Nichtlinearität des Gebers 1/2 kann also durch Einsetzen einer empirisch geformten oder vorausberechneten Kurvenscheibe 44 begradigt werden.

Sollen mehrere Geber 1/2 angeschlossen werden, so kann immer wieder dasselbe Potentiometer 30 bis 34 verwendet werden. Entweder kann jedem Geber 1/2 eine gesonderte Kurvenscheibe 44 zugeordnet werden, die mit Auswechseln des Gebers gleichfalls ausgewechselt wird, oder wo dies nicht zulässig ist, braucht man doch zumindest nur mehrere Kurvenscheiben 44 mit Hilfspotentiometern 40 anzuordnen, um dann beim Übergang von einem Geber auf den anderen Geher einfach die Anschlüsse der verschiedenen Hilfspotentiometer 40, nämlich die Leitungen 37, 38 υ ,1 42, umzuschalten.

Der Reibungswiderstand des Potentiometers 30 bis 34 ist gering, da gegenüber Fig. 3 der Schlitten wechselt, der, an die Laufbahn 25 angepreßt, auf dieser gleiten muß. Außerdem verbilligt sich die Anlage dadurch, daß alle Teile der Fig. 4 handelsübliche Geräte sind, die nicht, wie dies in Fig. 3 der Fall ist, durch komplizierte mechanische Hebel und Gelenke vervollständigt werden müssen.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Aus einem mit zwei Schleifern auf einem gemeinsamen Arm ausgerüsteten Potentiometer und mehreren Gebern untereinander verschiedener Linearität bestehendes Meßgerät zum elektrischen Messen von Prüfkräflen, Verformungen oder ähnlichen technischen Vorgängen, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schleifer (32, 33) des Referenzpotentiometers nahe beieinanderliegen und die Diagonalspannung über einen zwischen diesen beiden Schleifern angeordneten Spannungsteiler (40) abgegriffen wird, welcher semerseits als in Abhängigkeit vom Drehwinkel des Hauptpotentiometers (30 bis 34) verstellbares, mit einem Schleifer (41) versehenes Hilfspotentiometer (40) ■ausgebildet ist.

2. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die winkelabhängige Verstellung des Hilfspotentiometers (40) durch eine auf der Achse (30) des Hauptpotentiometers (30 bis 34) befestigte Kurvenscheibe (44) und mittels einer Rolle (43) erfolgt.

3 Meßgerät nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Geber (1/2) eine gesonderte, auswechselbare Kurvenscheibe (44) zugeordnet ist.

η. Meßgerät nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren Kurvenscheiben (44) mit entsprechenden Hilfspotentiometern (40) beim übergang von einem Geber (1) auf den anderen Geber (2) die Anschlüsse des Hilffpotentiometers (40) umgeschaltet werden.

5. Meßgerät nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Gerät bei der Kraftmessung in Werkstoffprüfmaschinen Verwendung findet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnuneen