MethodeWas wird berechnet?
Ein hochohmiger Widerstand parallel zu einem Brückenzweig senkt dessen Widerstand und verstimmt die abgeglichene Brücke reproduzierbar – so lässt sich die gesamte Messkette ohne mechanische Belastung prüfen. Keils Beispiel: Für 0,5 mV/V an einer 120-Ω-Brücke ist nach Gl. 8.7 ein Shunt von 60 kΩ nötig; exakt sind es 59,94 kΩ.
Gleichungen
R_K = R_N·R/(R_N+R) (Keil Gl. 8.1)
U_M = ½U_B·R/(2R_N+R) (Keil Gl. 8.5)
U_M/U_B ≈ R/(4R_N) ⇒ R_N = U_B·R/(4U_M) (Keil Gl. 8.6, 8.7)
ε_sim = −4·(U_M/U_B)/k
GrenzenVoraussetzungen und typischer Fehler
Gilt für die abgeglichene Brücke mit konstanter Speisespannung; Leitungswiderstände zwischen Shunt und Zweig verändern das Signal bei Gleichspannung geringfügig, bei hoher Trägerfrequenz erheblich.
Den Shunt über die gesamte Halbbrücke statt über einen Zweig schalten oder das negative Vorzeichen des simulierten Signals als Fehler deuten.
EingabenWas du eingibst – und woher die Werte kommen
- Zweigwiderstand R (DMS) [Ω]
- Widerstand des Brückenzweigs, dem der Shunt parallelgeschaltet wird – bei einem selbst installierten DMS dessen Nennwiderstand (120 oder 350 Ω), bei einem fertigen Aufnehmer der Widerstand eines Brückenzweigs laut Datenblatt. Woher: DMS-Packung oder Aufnehmer-Datenblatt.
- Gewünschtes Kalibriersignal U_M/U_B [mV/V]
- Gewünschtes Prüfsignal in Millivolt Ausgangsspannung je Volt Speisespannung (mV/V). Ein Shunt ist ein bekannter Widerstand, der kurzzeitig parallel zu einem Brückenzweig geschaltet wird und dadurch eine definierte Belastung elektrisch nachbildet. Woher: eigener Prüfpunkt nahe dem Nennsignal oder Shunt-Kalibrierwert aus dem Aufnehmer-Prüfprotokoll.
- k-Faktor
- Der k-Faktor ist die Empfindlichkeit des Dehnungsmessstreifens: Er sagt, wie stark sich der elektrische Widerstand ändert, wenn der Streifen gedehnt wird (ΔR/R = k·ε). Ohne ihn lässt sich aus einem elektrischen Signal keine Dehnung berechnen. Woher: Er steht auf jeder DMS-Packung bzw. im Datenblatt des Herstellers, typisch 2,0 bis 2,1 für Konstantan-Folienstreifen; die Angabe gilt für Raumtemperatur. Der Wert muss auch im Messverstärker eingestellt sein.
- Speisespannung U_B [V]
- Die Brückenspeisespannung ist die Gleich- oder Wechselspannung, mit der der Messverstärker die Brückenschaltung versorgt. Das Messsignal ist proportional zu ihr – deshalb wird das Signal meist als Verhältnis mV/V angegeben und die Speisespannung nur für die absolute Signalspannung gebraucht. Woher: Einstellung am Messverstärker, üblich 2,5 V, 5 V oder 10 V; die Obergrenze bestimmt die Eigenerwärmung des DMS (siehe Rechner Speisespannung).
EinordnungWofür der Rechner da ist
Prüfen und Reproduzieren der Kalibrierung von Kraftaufnehmern und Wägezellen im eingebauten Zustand, Funktionskontrolle entfernter Messstellen, Skalierung von Datenerfassungssystemen.
Wie es weitergeht
- Zweigwiderstand und gewünschtes Kalibriersignal (z. B. Nennsignal des Aufnehmers) eintragen.
- Shunt aus der E-Reihe wählen, der dem exakten Wert am nächsten kommt, und das tatsächliche Signal zurückrechnen.
- Shunt möglichst am Aufnehmer zuschalten, bei 5-kHz-Trägerfrequenz kapazitive Kabelasymmetrien beachten.
QuelleFachliche Grundlage
Keil, Dehnungsmessstreifen, 2. Aufl. 2017, Abschn. 8.7.3 Nebenschlusskalibrierung, Gl. (8.1)–(8.7), Abb. 8.7.
Die Quelle belegt die Gleichungsstruktur und die Zahlenbeispiele; dieser Rechner ersetzt keine Kalibrierung der Messkette.
FAQHäufige Fragen
Ersetzt der Shunt eine Kalibrierung mit Kraft?
Nein, er reproduziert nur ein elektrisches Signal; die Zuordnung Signal ↔ Messgröße muss einmal mit Maßverkörperung erfolgen.
Warum ein negatives Signal?
Der Parallelwiderstand verringert den Zweigwiderstand wie eine Stauchung des DMS.
Welche Genauigkeit braucht der Shunt?
Mindestens die angestrebte Kalibriergenauigkeit, typisch 0,01 bis 0,1 %, und geringer Temperaturkoeffizient.
Im selben Cluster
Alle Dehnungsmessstreifen-Rechner