DE2052170A1

DE2052170A1 - Verfahren zur Herstellung von Wandlersystemen

Info

Publication number: DE2052170A1
Application number: DE19702052170
Authority: DE
Inventors: Robert Eugene Pasadena Cahf Talmo (V St A )
Original assignee: Deutsche ITT Industries GmbH
Current assignee: TDK Micronas GmbH
Priority date: 1969-10-28
Filing date: 1970-10-23
Publication date: 1971-05-06
Also published as: DE2052170B2; GB1267465A; FR2066641A5; JPS4920239B1

Description

Patentanwalt

Dipl. Phys. Leo T h u 1

Stuttgart

R.E. Talmo - 4

DEUTSCHE ITT INDUSTRIES GMBH, 78 Freiburg, Hans-Bunte-Str.19

Verfahren zur Herstellung von Wandlersystemen.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Wandlersystemen mit Dehnmeßstreifen, bei dem die Dehnmeßstreifen mit einem Bindemittel auf einem Freiträger befestigt werden.

Bisher wurden Dehnmeßstreifen auf beiden Seiten von Freiträgern angebracht und in einer Brückenschaltung betrieben. Das Ausgangssignal der Brücke ist dann proportional der Bewegung des freien Endes des Freiträgers. Die Einrichtung wirkt als Wandler, die mechanische Bewegung in ein elektrisches Signal verwandelt.

Früher wurde ein Epoxydharz als Bindemittel zwischen dem Dehnmeßstreifen und dem Freiträger verwendet. Bei hohen Temperaturen jedoch "kriecht" das Epoxydharz. Es ist nicht elastisch beim Dehnen und Zusammendrücken des Freiträgers, Dies bedeutet, dass der Dehnmeßstreifen nicht fest auf der Oberfläche des Freiträgers bleibt und sich mit ihm bewegt. Der Dehnmeßstreifen gibt falsche Werte in die Brückenschaltung.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Verbinden von Dehnmeßstreifen mit Freiträgern anzugeben, bei dem die geschilderten Nachteile nicht auftreten. Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass das Bindemittel eine Glasschicht, dünner als o,o5o8 Millimeter ist, die durch Hitze

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und eine gegenüber dem Glas positive elektrische Gleichspannung an den Metallteilen während der Aufheizzeit mit den Dehnmeßstreifen und dem Preiträger verbunden wird.

Vorteilhafterweise läuft das Verfahren mit den folgenden Schritten ab:

a) Zusammenhalten der Glasschichten, die aus Corning 774o Pyrex-Glas, und der Dehnmeßstreifen, die aus Silizium bestehen, auf einem Preiträger, der aus einem Nickelstahl mit 35 bis 45 Gewichtsprozenten Nickel gefertigt ist;

b) Aufheizen der Glasschichten und der Dehnmeßstreifen

" auf eine Temperatur zwisohen 37o und 4]5o Grad Celsius (7oo bis 8oo Grad Fahrenheit);

c) Anlegen einer gegenüber der Glasschicht positiven Gleichspannung an die Dehnmeßstreifen während der Aufheizung, die zwischen 2oo und jjoo Volt beträgt.

Wesentlich ist auch, dass nach dem Verbinden-der Dehnmeßstreifen mit den Glasschichten, die Glasschichten und der Preiträger in Kontakt miteinander sind und aufgeheizt werden und danach Anlegen einer gegenüber den Glasschichten positiven Gleichspannung an den Preiträger erfolgt.

Die Glasschichten weisen dabei eine Dicke auf, die zwischen o,o254 und 0,0508 Millimeter (ο,οοΐ und o,oo2 inch) liegt.

Mit dem erfindungsgemässen Verfahren werden hervorragende Ergebnisse beim Befestigen von Dehnmeßstreifen auf Freiträgern erreicht. Bei der vorgeschlagenen kritischen Dicke der Glasschichten, kriechen diese noch nicht bei hohen Temperaturen und brechen aber auch nicht während des Abkühlungsprozesses. Werden zuerst die Dehnmeßstreifen mit den Glasschichten verbunden und dann mit dem Preiträger, dann lassen sich zwisohen beiden Verfahrensschritten Sichtprüfungen einfügen.

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Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 die Seitenansicht eines Wandlersystems; Fig. 2 und

Fig. 3 Varianten des Wandlersystemes.

In Fig. 1 ist ein Freiträger Io dargestellt, der mit seinem linken Ende in einer Stütze 11 eingespannt ist. Ein Dehnmeßstreifen 12 ist mit dem Freiträger Io durch eine Glasschicht 13 verbunden. Ein weiterer Dehnmeßstreifen 14 ist auf der gegenüberliegenden Seite des Freiträgers Io mit diesem durch eine weitere Glasschicht I5 verbunden. Die Dehnmeßstreifen 12 und 14 sowie die Glasschichten 13 und 15 sind identisch miteinander.

Obwohl keine der Materialien, Temperaturen und elektrischen Spannungen kritisch sind, ist die Dicke der Glasschichten und 15 kritisch; die Dicke muss kleiner als 0,0508 Millimeter (o,oo2 inch) und grosser als o,o254 Millimeter (ο,οοΐ inch) sein.

Am besten ist der Freiträger Io aus einem Nickelstahl hergestellt, der 35 bis 45 Gewichtsprozente Nickel enthält. Die Dehnmeßstreifen 12 und 14 sind am besten aus monokristallinem Silizium gefertigt, während die Glasschichten aus Corning 774o Pyrex-Glas bestehen.

In Fig. 2 ist ein Dehnmeßstreifen 12 mit einer Glasschicht auf einem Freiträger 16 gezeigt. Eine leichte Feder 17 hält alle drei Schichten zusammen. Eine Batterie 18 ist von dem Dehnmeßstreifen 12 an die Glasschicht I3 angeschaltet. Der Dehnmeßstreifen 12 ist deshalb in Bezug auf die Glasschicht positiv angeschlossen. Die Batterie l8 gibt eine Spannung ab, die am besten zwischen I50 und 3oo Volt liegt. Diese Spannung liegt an, während die Temperatur des Dehnmeßstreifens

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und der Glasschicht 13 zwischen 37o bis 43o Grad Celsium (7oo bis 800 Grad Fahrenheit) liegt.

•Die elektrische Spannung wird erst an die Teile angelegt, wenn sie den Temperaturbereich von 37o bis 43o Grad Celsius erreicht haben. Sofort nach dem Anlegen der Spannung geht der Strom aus der Batterie 18 auf einen Spitzenwert von 5 Mikroampere und er nimmt dann im Laufe der Zeit exponential auf ungefähr 0,5 Mikroampere ab. Die Zelt hierfür beträgt ungefähr fünf Minuten. Nach dem der Strom von seinem Spitzenwert auf ungefähr 60 % dieses Wertes gefallen ist, ist die Verbindung zwischen dem Dehnmeßstreifen 12 und der Glasschicht 13 fertiggestellt, so dass dies e Teile abgekühlt werden können und die Batterie 18 entfernt werden kann.

In Fig. 3 wird ein mit einer Glasschicht IjJ verbundener Dehnmeßstreifen 12 durch eine Feder 17 leicht gegen einen Freiträger Io gedrückt. Eine Stütze I9 ist unter dem Freiträger Io angebracht. Die Batterie 18 ist in Bezug auf die Glasschicht I3 positiv an den Freiträger Io angeschlossen. Von hier an folgen genau die gleichen Schritte wie beim Verbinden des Dehnmeßstreifens 12 mit der GlasBchicht 13. Das bedeutet, dass die Temperatur der Teile lo, 12 und I3 zwischen 370 und 430 Grad Celsius (7oo bis 800 Grad Fahrenheit) liegt. Nach dem der Strom aus der Batterie 18 vom Spitzenwert wieder auf 60 % gefallen ist, ist der Verbindungsprozess vorbei und die Teile können abkühlen, und die Batterie entfernt werden. Bis hierher wurde die Verbindung des Dehnmeßstreifens 12 mit dem Freiträger Io erklärt. Der Dehnmeßstreifen wird exakt genauso an den Freiträger Io angebracht. Die Stromspitze beim Verbinden mit dem Freiträger Io wird etwa 2o Mikroampere betragen.

Die Dauer des Verfahrens um eine Verbindung zu erhalten, wird normalerweise zwischen 2 und 2o Minuten betragen.

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Wie oben ausgesagt, kriecht Glas mit einer Dicke von 0,0508 Millimeter (o,oo2 inch) oder mehr bei hohen Temperaturen. In solchen Fällen geben die Dehnmeßstreifen 12 und 14 ein fehlerhaftes Signal ab. Werden Jedoch die Glasschichten I3 und 15 zwischen 0,0508 Millimeter (o,oo2 inch) und o,o254 Millimeter (ο,οοΐ inch) dick gemacht, ist das Problem des Kriechens überwunden. Weiterhin kann gesagt werden, dass während des Aufheizungsprozesses gefunden wurde, dass Glasschichten von 0,0508 Millimeter Dicke oder stärker während des Abkühlens zerbrechen. Auch dieses Problem wird durch Verwendung der vorgeschlagenen Glasdioken von 0,0508 bis o,o254 Millimeter gelöst.

Es sei angemerkt, dass die Reihenfolge der Verfahrensschritte nicht kritisoh ist. Wenn jedoch ein Dehnmeßstreifen mit einer Glasschicht verbunden wird, bevor die Glassohicht mit dem Freiträger Io verbunden ist, kann eine Sichtprüfung der Verbindung herausfinden, ob die Verbindung sicher ist oder nicht. Der Ablauf der Schritte in dieser Reihenfolge ist besser. Wenn die Glasschicht mit dem Freiträger Io verbunden ist, kann eine Sichtprüfung der Eoken des Dehnmeßstreifens erfolgen.

Es sei angemerkt, dass die Höhe des Stromes aus der Batterie 18 nicht kritisch 1st. Nur typische Werte wurden angegeben. Die Glasschicht muss mindestens eine solohe Dicke aufweisen, dass beim Anlegen der Batteriespannung kein Durchschlag erfolgt oder eine Funkenstrecke entsteht.

4 Patentansprüche

1 Blatt Zeichnung mit j5 Figuren

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Claims

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Patentansprüche

Verfahren zur Herstellung von Wandlersystemen mit Dehnmeßstreifen, bei denen die Dehnmeßstreifen mit einem Bindemittel auf einen Freiträger befestigt werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel eine Glasschicht (13, 15), dünner als o,o5o8 Millimeter (o,oo2 inch) 1st, die durch Hitze und eine gegenüber dem Glas positive elektrische Oleichspannung an den Metallteilen während der Aufheizzeit mit den Dehnmeßstreifen (12, 14) und dem Freiträger (lo) verbunden wird.
2. Verfahren nach Anspruoh 1, dadurch gekennzeichnet, dass es folgende Schritte enthält:

a) Zusammenhalten der Glasschiohten (15, 15), die aus Corning 774o Pyrex-Ölas, und der Dehnmeßstreifen

(12, 14), die aus Silizium bestehen, auf einem Freiträger (lo), der aus einem Nickelstahl mit 35 bis 45 Gewichtsprozenten Nickel gefertigt ist;

b) Aufheizen der Glasschiohten (13, 15) und der Dehnmeßstreifen (12, 14) auf eine Temperatur zwischen 37o und 430 Grad Celsius (7oo bis 800 Grad Fahrenheit);

ο) Anlegen einer gegenüber der GlasscMcht positiven Gleichspannung an die Dehnmeßstreifen während der Aufheizung, die zwischen 2oo und 300 Volt beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Verbinden der Dehnmeßstreifen (12, 14) mit den Olasschichten (13, 15),die Glasschiohten und der Freiträger (lo) in Kontakt miteinander sind und aufgeheilt werden und danach Anlegen einer gegenüber den Glassohichten positiven Gleichspannung an den Freiträger erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruoh 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Glasschiohten (13,15) zwischen 0,0254 Millimeter und 0,0508 Millimeter (ο,οοΐ bis o,oo2 inch) dick sind.

2l.lo.197o wp/Va 10981 9/1282 ./.