DE3122549C2 - Simple insulation resistance measurement arrangement for strain gauge measurement technology - Google Patents

Description

2020th

Die Erfindung betrifft eine Isolationswiderstandsmeßanordnung. Diese Anordnung besteht aus einer Schaltung, die in Verbindung mit -einer Dehnungsmeßbrücke für Dehnungsmeßstreifen (DMS) bzw. einem Vergleichbaren Meßverstärker den Isolationswiderstand von DMS mit jener Speisespannung (Gleichspannung oder Trägerfrequenz) mißt, mit der auch der an die Meßbrücke angeschlossene DMS betrieben wird.The invention relates to an insulation resistance measuring arrangement. This arrangement consists of one Circuit that works in conjunction with a strain gauge for strain gauges (DMS) or a Comparable measuring amplifiers measure the insulation resistance of strain gauges with that supply voltage (direct voltage or carrier frequency), with which the strain gauge connected to the measuring bridge is also operated.

Beim Einsatz von Dehningsme^itreifen (DMS)spielt der Isolationswiderstand zwischen DMS-Leiter und dem im allgemeinen leitenden Baute i, auf dem der DMS befestigt (geklebt, geschweißt etc.) wurde, eine wichtige Rolle; Isolationswiderstände < 10 ΜΩ sind im allgemeinen schon recht störend. Die DMS-Gerätehersteller bieten daher auch Isolationsmeßgeräte an. Diese Geräte messen aber nur mit Gleichspannung, während die DMS oft auch mit Trägerfrequenz (TF) betrieben werden. Der störend wirksame Isolationswiderstand, das ist der ohmsche Widerstand im PaTallelersatzschaltbild det komplexen Isolationswiderstandes | 1 |, ist nun aber stark frequenzabhängig und bei einer TF von z. B. 5 kHz je nach Art und Zustand des DMS bis zu mehreren Größenordnungen kleiner als bei Gleichspannung | 1 |. Die Aussagefähigkeit von mit Gleichspannung ermittelten Isolationswiderständen ist entsprechend eingeschränkt. When using Dehningsme ^ itreifen (DMS) plays the insulation resistance between the strain gauge conductor and the generally conductive building i on which the DMS attached (glued, welded, etc.), an important one Role; Insulation resistances <10 ΜΩ are generally quite annoying. The DMS device manufacturer therefore also offer insulation measuring devices. However, these devices only measure with direct voltage, while the DMS can often also be operated with carrier frequency (TF). The disruptive insulation resistance, that is the ohmic resistance in the parallel equivalent circuit diagram det complex insulation resistance | 1 |, but is now strongly frequency-dependent and with a TF of z. B. 5 kHz Depending on the type and condition of the strain gauge, up to several orders of magnitude smaller than with direct voltage | 1 |. The informative value of insulation resistances determined with direct voltage is limited accordingly.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen möglichst einfachen Isolationsmesser zu schaffen, der den störend wirksamen Isolationswiderstand stets mit der Frequenz mißt, mit der auch der DMS betrieben wird.The invention is based on the object of creating an insulation knife that is as simple as possible always measures the disruptive insulation resistance with the frequency with which the strain gauge is operated will.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der zu messende Isolationswiderstand einem Zweig einer Wheatstoneschen Meßbrückenschaltung parallelgeschaltet werden kann, daß dieser Zweig und der andere, die Halbbrücke vervollständigende Zweig aus je einem gleichen ohmsehen Festwiderstand bestehen und w daß parallel zum anderen Festwiderstand Kapazitäten für den Phasenabgleich hinzugeschaltet werden können und daß die durch die Parallelschaltung des Isolationswiderstandes verursachte Widerstandsänderung, die ein Maß für die Größe des Isolationswiderstands ist, mit b5 einer Trägerfrequenzmeßbrücke bei der gleichen Frequenz gemessen wird, mit der auch der Dehnungsmeßstreifen betrieben wird.This object is inventively achieved in that the can be connected in parallel to be measured insulation resistance of a branch of a Wheatstone measuring bridge that this branch and the other, the half-bridge which completes branch of one same ohmsehen fixed resistor made and w that parallel to the other fixed resistor capacity for the phasing can be switched on and that the change in resistance caused by the parallel connection of the insulation resistance, which is a measure of the size of the insulation resistance, is measured with a carrier frequency measuring bridge at the same frequency as the strain gauge is operated.

\AR\\ AR \ κ: Ir .κ: Ir . IrIIrI -k-k RR. RR. RR. /V/ V 1*11 * 1 •1•1 + R,.+ R ,. Ri, = - Ri, = - RR. «D -«D -

k-\e\k- \ e \

hierin ist k der an der Meßbrücke eingestellte /r-Faktor, im allgemeinen k = l. Ein Isolationswiderstand von 1 ΜΩ bewirkt somit eine Abgleichdifferenz £=1 χ ΙΟ-³; 100 ΜΩ bewirken entsprechend £« 1 χ ΙΟ"⁵. Da die Genauigkeit der beiden 2 kΩ-Brücken widerstände sehr hoch gewählt werden kann, hängt die Genauigkeit der Isolationswiderstandsmessung praktisch nur von der Genauigkeit und Auflösung der Meßbrücke ab und ist somit automatisch an jene der Dehnungsmessung angepaßt. Da die Isolationswiderstände grundsätzlich nicht zur Korrektur gemessener Dehnungswerte geeignet sind I I |, sondern nur der Abschätzung einer maximalen Isolationsslörung dienen können, kommt der Genauigkeit der gemessenen Isolationäwider-oiandswerie sowieso nur eine begrenzte Bedeutung zu.here k is the / r-factor set on the measuring bridge, generally k = 1. An insulation resistance of 1 ΜΩ thus results in an adjustment difference £ = 1 χ ΙΟ- ³ ; 100 ΜΩ result in £ «1 χ ΙΟ" ^5. Since the accuracy of the two 2 kΩ bridge resistors can be selected to be very high, the accuracy of the insulation resistance measurement depends practically only on the accuracy and resolution of the measuring bridge and is therefore automatically adapted to that of the Since the insulation resistances are basically not suitable for correcting measured elongation values, but can only be used to estimate a maximum insulation fault, the accuracy of the measured insulation resistance is only of limited importance.

Die dargestellte Isolationswiderstandsmeßanordnung ist einfach im Aufbau, stets von ausreichender Genauigkeit, in der DMS-Technik universell einsetzbar und erstmals in der Lage, den stark frequenzabhängigen Isolationswiderstand bei der Frequenz zu ermitteln, mit der auch der DMS betrieben wird; durch die Art der Ermittlung wird ferner stets nur der Anteil des komplexen Isolationswiderstanries erfaßt, der in DMS-Schaltungen störend wirksam wird. Die zusätzliche Schallung läßt sich mit sehr geringem Aufwand auch in jede Dehnungsmeßbrücke integrieren, wie beispielhaft in Bild 2 dargestellt ist: 2 Eckpunkte einer Wheatstone-Schaltung aus 4 χ 2 kΩ sind ständig mit an der Speisespannungsquelle angeschlossen; die zusätzliche Belastung der Quelle ist vernachlässigbar. Ein weiterer Eckpunkt liegt an Erde, der vierte wird zum Schalter Sgeführt, der den Verstärker wahlweise mit der Dehnungsmcßschaltung oder der «/,-Meßschaltung verbindet. Der zusätzliche Raumbedarf ist minimal und an der Geräterückseite sind nur 2 weitere Anschlußbuchsen und ein einfacher Schalter unterzubringen. Eine derartige Kombination ist für den DMS-Anwender hilfreich und wird den Preis einer Dehnungsmeßbrücke nur unbedeutend erhöhen.The illustrated insulation resistance measuring arrangement is simple in structure, always of sufficient accuracy, Universally applicable in strain gage technology and for the first time able to handle the strongly frequency-dependent insulation resistance to be determined at the frequency with which the DMS is also operated; by the nature of the investigation Furthermore, only the part of the complex insulation resistance is always recorded, which is in the DMS circuits becomes disruptive. The additional formwork leaves can also be integrated into any strain gauge bridge with very little effort, as shown in Figure 2 is shown: 2 corner points of a Wheatstone circuit from 4 χ 2 kΩ are constantly connected to the supply voltage source connected; the additional load on the source is negligible. Another cornerstone is connected to earth, the fourth is led to switch S, which optionally controls the amplifier with the strain measurement circuit or the «/, - measuring circuit connects. The additional Space requirements are minimal and there are only 2 more connection sockets and a simple one on the rear of the device To accommodate switch. Such a combination is helpful for the DMS user and increases the price increase only insignificantly with a strain gauge.

Ist ein lünbau nicht möglich, so kann die Schaltung auch in einem Zusatzkästchen z. B. gemäß Bild 3 untergebracht werden, das dann anstelle einer DMS-VoII-brückc an eine vorhandene Dehnungsmeßbrückc angeschlossen wird.If a green building is not possible, the circuit can also in an additional box z. B. can be accommodated according to Figure 3, which then instead of a DMS-VoII-brückc connected to an existing strain gauge bridge will.

Hierzu 2 Uhu /cieliiunu'.cnFor this 2 eagle owls /cieliiunu'.cn

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: 1010 Isolationswiderstandsmeßanordnung für Dehnungsmeßstreifen, gekennzeichnet dadurch, daß der zu messende Isolationswiderstand einem Zweig einer Wheatstoneschen Meßbrückenschaltung parallelgeschaltet werden kann, daß dieser Zweig und der andere, die Halbbrücke vervollständigende Zweig aus je einem gleichen ohmschen Festwiderstand bestehen und daß parallel zum anderen Festwiderstand Kapazitäten für den Phasenabgleich hinzugeschaltet werden können und daß die durch die Parallelschaltung des Isolationswiderstandes verursachte Widerstandsänderung, die ein Maß is für die Größe des Isolationswiderstands ist, mit einer Trägerfrequenzmeßbrücke bei der gleichen Frequenz gemessen wird, mit der auch der Dehnungsmeßstreifen betrieben wird.Insulation resistance measuring arrangement for strain gauges, characterized in that the insulation resistance to be measured a branch of a Wheatstone measuring bridge circuit can be connected in parallel that this Branch and the other branch, which completes the half-bridge, each consists of an identical ohmic branch There are fixed resistance and that parallel to the other fixed resistance capacities for the phase adjustment can be switched on and that by the parallel connection of the insulation resistance caused change in resistance, which is a measure of the size of the insulation resistance, with a Carrier frequency measuring bridge is measured at the same frequency as the strain gauge is operated. Das Grundprinzip ist in Bild 1 schematiseh dargestellt: An eine Meßbrücke wird anstelle einer DMS-Halbbrücke eine Wheatstonesche Halbbrücke aus zwei Festwiderständen von z. B. 2 kO. angeschlossen. Die Meßbrücke wird dann wie üblich abgeglichen. Dem einen 2 Ι<Ω-Widerstand wird nun der zu messende Isolationswiderstand parallel geschaltet, d. h. in der gleichen Weise störend zur Wirkung gebracht, wie «r in einer DMS-Halbbrücke im ungünstigsten Fall störentr wirksam wird. Die Meßbrücke wird dann erneut abgeglichen. Falls die in der Meßbrücke für den Phasenabgleich vorgesehenen Kapazitäten nicht ausreichen — z. B. bei einem längeren Anschlußkabel — können dabei weitere Kapazitäten dem anderen Halbbrückenwidersland parallel geschaltet werden. Die Abgleichdifferenz, üblicherweise direkt als Dehnung ε ablesbar, ist ein Maß für die Größe des Isolationswiderstandes Ri₅. Es giltThe basic principle is shown schematically in Figure 1: Instead of a DMS half-bridge, a Wheatstone half-bridge consisting of two fixed resistors of z. B. 2 kO. connected. The measuring bridge is then adjusted as usual. The insulation resistance to be measured is now connected in parallel to the one 2 Ι <Ω resistor, ie it is made to have a disruptive effect in the same way as in a strain gauge half-bridge, in the worst case, it has a disruptive effect. The measuring bridge is then adjusted again. If the capacities provided in the measuring bridge for phase adjustment are not sufficient - e.g. B. with a longer connection cable - additional capacities can be connected in parallel to the other half-bridge cross country. The adjustment difference, usually directly readable as the expansion ε , is a measure of the size of the insulation resistance Ri ₅ . It applies