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1. WO1996005492 - FORCE OR EXTENSION SENSOR

Publication Number WO/1996/005492
Publication Date 22.02.1996
International Application No. PCT/DE1995/001053
International Filing Date 09.08.1995
Chapter 2 Demand Filed 23.01.1996
IPC
G01B 7/16 2006.01
GPHYSICS
01MEASURING; TESTING
BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
7Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic means
16for measuring the deformation in a solid, e.g. by resistance strain gauge
G01L 1/14 2006.01
GPHYSICS
01MEASURING; TESTING
LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
1Measuring force or stress, in general
14by measuring variations in capacitance or inductance of electrical elements, e.g. by measuring variations of frequency of electrical oscillators
CPC
G01B 7/22
GPHYSICS
01MEASURING; TESTING
BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
7Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic means
16for measuring deformation in a solid, e.g. by resistance strain gauge
22using change in capacitance
G01L 1/142
GPHYSICS
01MEASURING; TESTING
LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
1Measuring force or stress, in general
14by measuring variations in capacitance or inductance of electrical elements, e.g. by measuring variations of frequency of electrical oscillators
142using capacitors
Applicants
  • SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT [DE/DE]; Wittelsbacherplatz 2 D-80333 München, DE (AllExceptUS)
  • DOEMENS, Günter [DE/DE]; DE (UsOnly)
  • GILCH, Markus [DE/DE]; DE (UsOnly)
Inventors
  • DOEMENS, Günter; DE
  • GILCH, Markus; DE
Priority Data
P 44 29 050.016.08.1994DE
Publication Language German (DE)
Filing Language German (DE)
Designated States
Title
(DE) KRAFT- ODER DEHNUNGSSENSOR
(EN) FORCE OR EXTENSION SENSOR
(FR) CAPTEUR DE FORCE OU D'ALLONGEMENT
Abstract
(DE)
Der Kraft- oder Dehnungssensor besitzt einen Meßkondensator (Mk), dessen kammförmig ausgebildete und ineinandergreifende Elektrodenstrukturen (Es1, Es2) über zwei Befestigungspunkte (Bp1, Bp2) in Abhängigkeit von der zur messenden Kraft (F) oder der zu messenden Dehnung ($g(e)) parallel zueinander verstellbar sind. Die Gesamtkapazität des Meßkondensators (Mk) ist durch eine Parallelschaltung einzelner Elektrodenpaare bestimmt. Eine durch Änderung der Elektrodenabstände (d1) bewirkte Änderung der Gesamtkapazität des Meßkondensators (Mk) gibt Aufschluß über die zu messende Kraft (F) oder die zu messende Dehnung ($g(e)). Eine Veränderung der Elektrodenabstände durch temperaturbedingte Dehnungen wird dadurch kompensiert, daß in elektrischer Reihenschaltung zum Meßkondensator (Mk) ein identisch ausgebildeter und orthogonal zum Meßkondensator (Mk) angeordneter Kompensationskondensator (Kk) vorgesehen ist, wobei die Befestigungspunkte (Bp3, Bp4) dieses Kondensationskondensators (Kk) so gewählt sind, daß temperaturbedingte Änderungen des Elektrodenabstandes (d1, d3) von Meßkondensator (Mk) und Kompensationskondensator (Kk) umgekehrte Vorzeichen aufweisen.
(EN)
The invention concerns a force or extension sensor having a measuring capacitor (Mk) of which the comb-like, interlocking electrode structures (Es1, Es2) can be moved parallel to one another via two securing points (Bp1, Bp2) as a function of the force (F) or extension ($g(e)) to be measured. The total capacity of the measuring capacitor (Mk) is determined by a parallel assembly of individual electrode pairs. A variation in the total capacity of the measuring capacitor (Mk), caused by a variation in the distance (d1) between the electrodes, provides information about the force (F) or extension ($g(e)) to be measured. A variation in the distance between the electrodes caused by thermal extension is compensated as follows: a compensating capacitor (Kk), of identical design to that of the measuring capacitor (Mk) and perpendicular thereto, is connected in series relative to the measuring capacitor (Mk), the securing points (Bp3, Bp4) of this compensating capacitor (Kk) being selected such that thermal variations in the distance (d1, d3) between the electrodes of the measuring capacitor (Mk) and of the compensating capacitor (Kk) have opposite signs.
(FR)
L'invention concerne un capteur de force ou d'allongement présentant un condensateur de mesure (Mk) dont les structures d'électrodes (Es1, Es2) en forme de peigne et imbriquées les unes dans les autres peuvent être déplacées parallèlement les unes par rapport aux autres, au moyen de deux points de fixation (Bp1, Bp2), en fonction de la force (F) ou de l'allongement ($g(e)) à mesurer. La capacité totale du condensateur de mesure (Mk) est déterminée par un montage en parallèle de paires d'électrodes individuelles. Une variation de la capacité totale du condensateur de mesure (Mk), provoquée par une variation de la distance (d1) entre les électrodes, donne des indications sur la force (F) ou l'allongement ($g(e)) à mesurer. Une variation de la distance entre les électrodes provoquée par des allongements d'origine thermique est compensée comme suit: un condensateur de compensation (Kk), de conception identique à celle du condensateur de mesure (Mk) et situé perpendiculairement par rapport à ce dernier, est monté en série par rapport au condensateur de mesure (Mk), les points de fixation (Bp3, Bp4) de ce condensateur de compensation (Kk) étant choisis de sorte que les variations, d'origine thermique, de la distance (d1, d3) entre les électrodes du condensateur de mesure (Mk) et du condensateur de compensation (Kk) présentent des signes opposés.
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