Der Drahtmesswandler

Das Kernstück des Drahtmesswandlers ( siehe Abb. 3: Leiterplatte mit Bauelementen ) ist die in der Abb. 1 sichtbare Wheatstonebrücke. Sie besteht aus vier 15 Ohm-Widerständen A, B , C und D. D ist ein 90 cm langer als Messelement dienender Konstantandraht  (Durchmesser 0,2 mm), der zwischen zwei Polklemmen frei durchhängt. Die Brücke wird an eine 6-V-Spannungsquelle angeschlossen. Neben dieser Messbrücke trägt die Leiterplatte noch einen Verstärker für das Messsignal.

Dieser Drahtmesswandler kann bei Höhne-Messtechnik  bestellt werden.

Abb. 1

Abb. 2

Abb. 3


Wenn  D belastet wird, dann zeigt das angeschlossene Messgerät von  f nach e fließende Elektronen  an. Eine Erklärung hierfür wird sofort gefunden. Die Leiter A, B , C und D, die anfangs übereinstimmende Widerstände hatten, werden nun nicht mehr von gleich starken Strömen durchflossen, denn der Draht D hat nun einen höheren Widerstand als die anderen Leiter, da er bei Belastung  länger und dünner wird. Zunächst verteilen sich die vom –Pol kommenden Elektronen je zur Hälfte auf B und C, dann aber zieht ein Teil der durch C fließenden Elektronen  den Leiter A wegen seines geringeren Widerstandes dem Draht D vor und nimmt den Weg über das Messgerät, welches eine der wirkenden Kraft proportionales Signal anzeigt.

Dieser Drahtmesswandler kann vielseitig verwendet werden, z.B. zum Aufbau einer einfachen Personenwaage (siehe Abb. 4 und  5). Diese besteht aus einem dicken Brett, welches unter der Last einer Person geringfügig gebogen wird. Mit einem Drahtmesswandler auf der Unterseite des Bretts ( siehe Abb. 5) wird die nicht sichtbare Durchbiegung des Bretts gemessen.

 

 

 

Abb. 4

Abb. 5


Änderung  ∆R des elektrischen Widerstands R bei einer Dehnung eines Drahtes der Länge L um ∆L

R ~ L/ A   →   R ·A/ L = Konstante = spezifischer Widerstand ρ

 →   R = L/A ·ρ

A · L = konstantes Volumen V    →    A = V / L

→    R = L2 · ρ / V

∆R = [(L + ∆L)2 – L2 ] · ρ / V     →      ∆R = (2 · L · ∆L + ∆L2) · ρ / V

∆R / R =  (2 · L · ∆L + ∆L2) / L2  = ∆L · (2 · L  + ∆L) / L2

∆L ist vernachlässigbar klein im Vergleich mit 2 · L.

→    ∆R / R  ≈  2 · ∆L/L

Die Änderung des relativen Widerstands ist doppelt so groß wie die der relativen Länge.

des