Ausgangssignale von Kraftaufnehmern
Funktionweise eines elektrischen DMS-Kraftaufnehmers
Die auf den Kraftaufnehmer wirkende Kraft erzeugt eine mechanische Spannung in der Verformungszone des Sensors. Je nach Dicke der Verformungszone wird eine Dehnung im Metallkörper herbeigeführt. Auf den Stellen mit der höchsten Dehnung sind mindestens vier Dehnmessstreifen (DMS) aufgeklebt. Diese verformen sich gemeinsam mit dem Grundkörperl und ändern dabei ihren ohmschen Wiederstand. Vier DMS werden zu einer Wheatstonschen Brücke zusammengeschaltet. Diese wird an zwei Punkten mit einer Speisespannung (EX+, EX-) versorgt. Ist der Aufnehmer lastfrei, so betrögt das Ausgangssignal (SI+, SI-) 0V. Durch Belastung des Aufnehmers wird die Brücke verstimmt und eine kleine Ausgangspannung von maximal 20mV erzeugt. Das analoge Signal wird dem Messverstärker zugeführt. Die Qualität des Ausgangssignals ist direkt proportional zur Qualität der Speisespannung, die ebenfalls im Messverstärker erzeugt wird. Fehlbelastungen wie Querkräfte führen je nach ihrer Richtung und Sensortyp zu sehr starken oder sehr schwachen Signaländerungen. In einem nächsten Schritt wird das verstärkte Signal ausgewertet (z.B. durch Schaltkontakte) oder aber digitalisiert
Beispiel für einen üblichen Kraftaufnehmer
Brückenwiderstand 350 Ohm
Empfindlichkeit 1000N = 2mV/V
Speisespannung 10V
Signal bei Nennlast 1000N = 2mV/v * 10V = 20mV/V
Signaländerung bei 0,1% Laständerung: 2mV/V *0,01% *10V= 0,02 mV
Möglichkeiten der Signalverarbeitung
Bauformen von Messverstärkern
