Messbrücke mit DMS
Dehnungsmessstreifen, kurz DMS, wurden erfunden von Arthur Claude Ruge 1938 in Massachusetts, USA. Er erkannte den linearen Zusammenhang zwischen der Längenausdehnung eines Leiters und dessen elektrischen Widerstand und wie man dies zur Messung von Biegung und Stauchung nutzen kann.
Der Aufbau eines elektrischen DMS ist einfach: Ein hauchdünner Leiter befindet sich auf einer Trägerfolie. Für die Leiterbahnen wird aufgrund der hohen Temperatur-Stabilität gerne Konstantan verwendet.
Dehnungsmessstreifen DMS - Aufbau
Zusammenhang Dehnung zur Widerstandsänderung
ΔR = k * ε | Längenausdehnung ε = Δl/l
. R k-Faktor beschreibt die Dehnungsempfindlichkeit
oder ΔR = k * ε * R
Beispiel: Die Dehnung von ε = 0,2% eines DMS mit k-Faktor von 2 bewirkt eine Widerstandserhöhung von 0,4%.
Viertel-, Halb-, und Vollbrücke
Üblicherweise werden 1 oder 2 oder 4 DMS in einer Wheatstone´schen Brücke verbaut. Daraus resultieren die Bezeichnungen Viertel-, Halb-, Vollbrücke. Der Nennwiderstand R0 aller DMS sind dabei üblicherweise gleich. Typische Werte im unbelasteten Zustand sind R0 = 120, 350, 700 oder 1000 Ω.
Die Vollbrücke hat dabei die höchste Empfindlichkeit (4-fache Empfindlichkeit gegenüber der Viertelbrücke). Da sich Störeinflüssen wie Temperaturdrift auf alle vier DMS gleichermaßen auswirkt, resultiert eine effektive Kompensation dieser Störgrößen . Beim Verbau der DMS ist darauf zu achten, dass je zwei gedehnt und zwei gestaucht werden.
Wheatstone DMS Messbrücke - Viertel-, Halb-, Vollbrücke
Aufgabe: Vollbrücke mit DMS
- Die verwendeten DMS einer Vollbrücke haben einen Widerstand R0 von 700 Ω, eine maximale Dehnung ε von 4 mm/m und einen k-Faktor von 2,1. Wie groß ist die maximale Widerstandänderung ΔR der Dehnungsmessstreifen?
- Berechnen Sie die für diesen Fall die maximale Brückenspannung Ubr. Die Versorgungspannung U der Messbrücke sei 10 V.