Funktionstest mit Shuntwiderstand
Shunt-Kalibrierung mit Dehnungsmessstreifen
Durch die Parallelschaltung eines Widerstandes Rp zu einem Dehnungsmessstreifen kann eine definierte Verstimmung der Messbrücke herbeigeführt werden.
Dies kann für einen Funktiontest benutzt werden.
Möchte man eine Messbrücke inklusive der Verdrahtung und des angeschlossenenen Messverstärkers regelmäßig auf ihre Funktion überprüfen, dann baut man einen Shunt Widerstand Rp ein.
Ein Sensor mit einem eingebautem Shunt Widerstand Rp hat dann 5 Anschlüsse: Ein Anschluss des Shunt-Widerstands ist fest mit der Speisespannung +Us oder -Us verbunden.
Am Messverstärker legt man den freien Anschluss des Shunt Widerstands Rp zum Beispiel mit einem Relais auf den positiven oder negativen Differenzeingang, um eine definierte Brückenverstimmung zu erzeugen.
Gleichung 1
Gleichung 2
Die Leitungswiderstände Rv können in der Spannungsanalyse vernachlässigt werden. Sensoren enthalten dagegen oft Abgleich- und Kompensationswiderstände in der Größenordnung von 10% des Brückenwiderstandes RDMS.
Das Vorzeichen der Brückenverstimmung Ud/Us ist davon abhängig, in welchem Brückenzweig der Shuntwiderstand eingesetzt wird: Durch die Parallelschaltung von Rp zu R1 wird der Widerstand in diesem Brückenzweig vermindert, es ergibt sich somit eine negative Brückenverstimmung.
Bei der Parallelschaltung von Rp zu R4 ergibt sich eine positive Brückenverstimmung.
Für den Betrag der Brückenverstimmung gilt:
Gleichung 3
Meist soll der Widerstand Rp bestimmt werden, so dass eine definierte Brückenverstimmung hervorgerufen wird.
Gleichung 4
Wenn anhand der Brückenverstimmung eine Dehnung vorgegeben werden soll, dann ist Ud / Us durch den bekannten Zusammenhang für die Viertelbrücke zu ersetzen:
Gleichung 5
Ausgewählte Shuntwiderstände
|
Dehnung in µm/m |
Ud/Us in mV/V |
Rp in Ohm für RDMS = 120 Ohm |
Rp in Ohm für RDMS = 350 Ohm |
Rp in Ohm für RDMS = 1000 Ohm |
| 1000 | 0,5 | 60120 | 175350 | 501000 |
| 2000 | 1,0 | 30120 | 87850 | 251000 |
| 4000 | 2,0 | 15120 | 44100 | 126000 |
