DE102010049816A1

DE102010049816A1 - Use of apparatus as e.g. strain gauge sensor simulator, using reset knob to fix multi-gear potentiometer in position, electrical-bridge detuned by multi-gear potentiometer and LCD-display measuring detuned voltage of bridge

Info

Publication number: DE102010049816A1
Application number: DE201010049816
Authority: DE
Inventors: wird später genannt werden Erfinder
Original assignee: DISYNET GmbH
Current assignee: DISYNET GmbH
Priority date: 2010-10-27
Filing date: 2010-10-27
Publication date: 2012-05-03

Abstract

The use of apparatus using a reset knob to fix a multi-gear potentiometer in a position. An electrical-bridge e.g. wheatstone bridge, is detuned by the multi-gear potentiometer, and an LCD-display measures detuned voltage of the electrical-bridge. The bridge has sensitivity of 12345 millvolt/volt. An internal millivolt voltage source is disabled, and the display is decoupled from the apparatus. The electrical-bridge is calibrated to a full load signal of the sensor if the electrical-bridge is attached to an electronic circuit.

Description

Bezeichnung der Erfindung: ebridge – DMS-Sensor-Simulator und Millivoltquelle mit Einstellmöglichkeit von beliebigen Ausgangssignalen (nicht diskrete Werte) zwischen –199 mV und +199 mV, Kalibrator und Speisespannungreferenz und -abfallprüfgerät in einem Gerät im Multimeterformat.Description of the Invention: ebridge strain gauge simulator and millivolt source capable of adjusting any output signals (non-discrete values) between -199 mV and +199 mV, calibrator and supply voltage reference and debris tester in a multimeter format device.

Begriffserklärungen:Definitions:

DMS

= Strain gages

full bridge

= Wheateston Bridge

Technisches Gebiet: MesstechnikTechnical field: metrology

Stand der Technik:State of the art:

Simulatorensimulators

Es gibt diverse Geräte auf dem Markt, mit denen es möglich ist, Sensoren, die auf Vollbrücken-DMS basieren, zu simulieren. Allerdings sind diese Geräte so ausgelegt, dass die Sensitivität des Gerätes in diskreten Schritten verändert werden muss, z. B. 1 mV/V, 2 mV/V usw. Es gibt auch Geräte, bei denen diese Werte in kleineren Schritten von 0,1 mV/V verändert werden können. Hiermit ist es also möglich, einen Sensor beispielsweise mit GENAU 2 mV/V zu simulieren.There are several devices on the market that can simulate sensors based on full-bridge strain gages. However, these devices are designed so that the sensitivity of the device must be changed in discrete steps, eg. 1 mV / V, 2 mV / V etc. There are also devices where these values can be changed in smaller steps of 0.1 mV / V. This makes it possible to simulate a sensor with EXACT 2 mV / V, for example.

Sensoren, die auf DMS basieren, liefern aber SELTEN genau 2 mV/V oder 1 mV/V, sondern beliebige Werte wie beispielsweise 1,2345 mV/V. Es gibt zurzeit kein Gerät, bei dem es möglich ist, beliebige Werte einzustellen. Hat ein Sensor also eine Empfindlichkeit von beispielsweise 1,2345 mV/V, dann kann man dies zurzeit nur mit einer Genauigkeit von 0,1 mV/V einstellen – in diesem Fall also 1,2 mV/V. Um eine Elektronik kalibrieren zu können, ist es notwendig, beliebige Empfindlichkeiten einstellen zu können.However, sensors based on strain gauges RARELY deliver exactly 2 mV / V or 1 mV / V, but arbitrary values such as 1.2345 mV / V. There is currently no device that allows you to set any values. If a sensor has a sensitivity of 1.2345 mV / V, for example, then you can only set this to an accuracy of 0.1 mV / V - in this case 1.2 mV / V. In order to be able to calibrate electronics, it is necessary to be able to set any sensitivity.

Die bisherigen Geräte verwenden sehr genaue und exakt aufeinander abgestimmte Widerstände (die damit auch sehr teuer sind), die notwendig sind, um eine bestimmte Empfindlichkeit wie beispielsweise 2 mV/V zu erzeugen.The previous devices use very accurate and precisely matched resistors (which are also very expensive), which are necessary to produce a certain sensitivity such as 2 mV / V.

Zwischenwerte können auch durch zusätzliche Widerstände, die ebenfalls sehr genau sein müssen, erzeugt werden, aber dann in diskreten Schritten. Da aber die Genauigkeit von Widerständen begrenzt ist, ist eine genauere Einstellung durch die Genauigkeit der Widerstände beschränkt.Intermediate values can also be generated by additional resistors, which must also be very accurate, but then in discrete steps. However, since the accuracy of resistors is limited, a more accurate setting is limited by the accuracy of the resistors.

MillivoltquellenMillivolt sources

Es gibt auch Geräte, mit denen Millivoltsignale erzeugt werden können. Diese funktionieren aber mit hohen Spannungen, die mittels Step-Down Bauelementen oder Transformatoren auf mV-Niveau verringert werden. Die Signale sind meistens nicht rauschfrei und eine hohe Genauigkeit nur mir viel Aufwand möglich.There are also devices with which millivolt signals can be generated. However, these work with high voltages, which are reduced by means of step-down components or transformers on mV level. The signals are usually not noise-free and high accuracy only a lot of effort possible.

SpannungsabfallmessungenVoltage drop measurements

Es ist möglich, den Spannungsabfall der Versorgungsspannung von DMS-basierten Sensoren, der durch lange Leitungen verursacht wird, mit der 6-Leiter-Technik zu messen. Dazu wird die Versorgungsspannung mittels sogenannter 'Sense-Leitungen' zur erzeugenden Spannungsquelle zurückgeführt, dort erneut gemessen und die Versorgungsspannung nachgeregelt. Dies ist aber nur möglich, wenn die Spannungsquelle eine entsprechende Regelmöglichkeit besitzt. Ist der Sensor aber defekt (Wackelkontakte), kann es hier zu falschen Ergebnissen führen.It is possible to measure the voltage drop of the supply voltage of strain gage-based sensors caused by long lines with the 6-wire technique. For this purpose, the supply voltage is returned by means of so-called 'sense lines' to the generating voltage source, there measured again and readjusted the supply voltage. But this is only possible if the voltage source has a corresponding control option. However, if the sensor is defective (loose contacts), it may lead to incorrect results.

Speisespannungs-ReferenzsignalSupply voltage reference signal

Weiterhin ist es möglich, Referenzsignale von beispielsweise 5 V oder 10 V zu erzeugen.Furthermore, it is possible to generate reference signals of, for example, 5V or 10V.

Alle Funktionen in einem GerätAll functions in one device

Natürlich ist es auch möglich, diese vorhandenen Geräte in einem zu kombinieren – dies wäre keine Neuigkeit.Of course, it is also possible to combine these existing devices in one - this would be no news.

Neuigkeiten:News:

Neu ist an der ebridge, dass die Empfindlichkeit kontinuierlich im positiven und negativen Bereich einstellbar ist (in der Standardausführung ist eine Verstimmung zwischen –199 mV und +199 mV geplant). Es können beliebige Widerstände benutzt werden, die weder aufeinander angepasst noch hoch genau sein müssen. Sie müssen nur als Wheatestonsche Brücke geschaltet sein, die mit einem Potentiometer verstimmt werden kann. Bei einem auf DMS basierenden Sensor wird diese Verstimmung mittels Belastung des Sensors erzeugt. Diese Belastung wird also durch dieses Potentiometer simuliert. Alle Bauteile sind analog und passiv, so dass keine interne Störquelle vorhanden ist. Es werden keine Transformatoren eingesetzt – als Spannungsquelle dienen nur handelsübliche Batterien mit analogem Spannungsregler.New to the ebridge is that the sensitivity is continuously adjustable in the positive and negative range (in the standard version, a detuning between -199 mV and +199 mV is planned). Any resistor can be used that does not have to be matched or highly accurate. They only have to be connected as a Wheateston bridge, which can be detuned with a potentiometer. In a DMS-based sensor, this detuning is generated by loading the sensor. This load is thus simulated by this potentiometer. All components are analog and passive, so there is no internal source of interference. No transformers are used - only commercially available batteries with analogue voltage regulator are used as the voltage source.

Um die ebridge als DMS-Simulator zu nutzen, wird die Brücke der ebridge mit der eingebauten und sehr genauen Spannungsquelle (Batterien mit analogem Spannungsregler) gespeist. Mittels eines Mehrgang-Potentiometers wird die Brücke verstimmt. Die eingebaute und sehr genaue LCD-Anzeige misst die verstimmte Spannung. Soll jetzt ein Sensor mit einer Empfindlichkeit von 1,2345 mV/V bei Volllast simuliert werden, muss das Potentiometer nur so lange gedreht werden, bis dieser Wert auf der Anzeige erscheint. Das Potentiometer wird mittels dessen Stellknopf in dieser Stellung fixiert. Die Brücke hat damit eine genaue Empfindlichkeit von 1,2345 mV/V. Die interne Spannungsquelle wird nun abgeschaltet und die Anzeige abgekoppelt. Die ebridge kann jetzt einen Sensor mit 1,2345 mV/V Empfindlichkeit bei Volllast ersetzen. Wird die ebridge jetzt an eine Elektronik angeschlossen, kann diese auf dem Volllastsignal des Sensors kalibriert werden. Jede andere Last und Sensorempfindlichkeit kann genauso simuliert werden, und zwar NICHT in diskreten Schritten, sondern kontinuierlich – die Genauigkeit wird NUR durch die Genauigkeit des Anzeigegeräts und NICHT durch die Genauigkeit der Widerstände bestimmt.To use the ebridge as a strain gauge simulator, the bridge of the ebridge is powered by the built-in and very accurate voltage source (batteries with analog voltage regulator). By means of a multi-turn potentiometer, the bridge is detuned. The built-in and very accurate LCD display measures the detuned voltage. If a sensor with a sensitivity of 1.2345 mV / V at full load is to be simulated, the potentiometer only has to be turned until this value appears on the display. The potentiometer is fixed in this position by means of its adjusting knob. The bridge thus has an accurate sensitivity of 1.2345 mV / V. The internal voltage source is now switched off and the display disconnected. The ebridge can now replace a sensor with 1.2345 mV / V sensitivity at full load. If the ebridge is now connected to electronics, it can be calibrated on the full load signal of the sensor. Any other load and sensor sensitivity can be simulated as well, NOT in discrete steps, but continuously - the accuracy is determined ONLY by the accuracy of the display and NOT by the accuracy of the resistors.

Mit der eingebauten Spannungsquelle ist die ebridge auch als hochpräzise und rauschfreie Millivoltquelle nutzbar. Da die eingebaute Spannungsquelle eine Batterie ist und die Ausgangsspannung nur durch die Verstimmung der Brücke erzeugt wird, besitzt die Quelle keinerlei aktive Bauelemente oder Störquellen (wie Verstärker, Spulen, Transformatoren etc.) und ist damit rauschfrei und hoch präzise – die Auflösung ist theoretisch unendlich.With the built-in voltage source, the ebridge can also be used as a high-precision and noise-free millivolt source. Since the built-in voltage source is a battery and the output voltage is generated only by the detuning of the bridge, the source has no active components or sources of interference (such as amplifiers, coils, transformers, etc.) and is thus noise-free and highly precise - the resolution is theoretically infinite ,

Die ebridge Anzeige kann auch benutzt werden, um eine anliegende, externe Spannung anzuzeigen um somit Spannungsabfälle, die durch lange Leitungen verursacht werden, auszugleichen.The ebridge display can also be used to indicate an external voltage applied, thus compensating for voltage drops caused by long lines.

Wird also die ebridge beispielsweise extern mit exakt 10 V gespeist, die Anzeige zeigt aber nur 9,9 V an, dann liegt dies am durch die Leitungslänge bedingten Spannungsabfall. Die Speisung kann nun an der externen Quelle so lange erhöht werden, bis die Anzeige genau 10 V anzeigt. Mit den 'Sense Leitungen' der ebridge ist es auch möglich – wie bei einem auf DMS basierten Sensor – den Spannungsabfall an einem entsprechenden Labornetzteil mit Sense-Regelung zu messen und abzugleichen (falls es diese Abgleichmöglichkeit besitzt).If, for example, the ebridge is powered externally with exactly 10 V, but the display shows only 9.9 V, this is due to the voltage drop caused by the cable length. The supply can now be increased at the external source until the display shows exactly 10V. With the 'sense cables' of the ebridge it is also possible - as with a sensor based on DMS - to measure and compare the voltage drop on a corresponding laboratory power supply with sense control (if it has this adjustment option).

Dass die eingebaute Batterie-Spannungsquelle auch als Referenzspannung benutzt werden kann, beispielsweise für DMS-basierte Sensoren, ist ein hilfreicher Nebeneffekt.The fact that the built-in battery voltage source can also be used as a reference voltage, for example for strain gauge-based sensors, is a helpful side effect.

Claims

Use of the device as a strain gauge sensor simulator using detectable potentiometers (the built-in battery voltage source is only needed initially to determine the sensitivity of the sensor to be simulated) and display.

Use of the instrument as a calibrator for DMS-based sensors using detectable potentiometers (the built-in battery voltage source is only needed initially to determine the sensitivity of the sensor to be simulated) and display.

Use of the device for measuring the voltage drop by means of detectable potentiometers, built-in battery voltage source and display.

Use of the device as a millivolt voltage source by means of detectable potentiometers, built-in battery voltage source with analog voltage regulator and display.

Because of the method used, and not because four different devices have been assembled here, the device can therefore be used in principle for all the applications described above, ie as - DMS simulator - Calibrator - Millivolt source - Voltage drop meter and - As a reference voltage source