Bei Durchführung im Fachbereich „Elektrotechnik“ wäre die Vorfertigung des Gehäuses günstiger; der Schüler sollte die Schaltung verstehen.
Zur Demonstration des Aufklebens und der Anwendung von Dehnmessstreifen (DMS).
| Abmessungen (L x B x H) über alles | 160 x 120 x 50 | mm³ |
| Masse | ca. 300 | g |
| Stromversorgung | 9-V-Blockbatterie 6F22 | |
| Stromverbrauch (mit oder ohne LED) | 20 | mA |
| Schutzart | IP10 | |
| Material | Gehäuse: Stahlblech 1,5 mm Wägefläche: Plexiglas 6 mm | |
| Funktionsprinzip | DMS-Vollbrücke auf Doppel-Biegebalken
(misst Gewicht, nicht Masse) | |
| Messbereich (Biegebalken auswechselbar) | -199,9 .. 199,9 | g |
| -1,999 .. 1,999 | kg | |
| Genauigkeit | ≈ 5 | lsb |
| Nullpunkteinstellung, Tara-Kompensation | mittels Potenziometer (fein), Spindeltrimmer (grob) | |
| Kalibrierung | mittels Referenz-Massestück und 2 Spindeltrimmern | |
| Parallelführung | Doppel-Biegebalken | |
| Schiefladungs-Kompensation | Symmetrische Platzierung der 4 DMS | |
| Kontrolle der waagerechten Aufstellung | keine (Libelle) | |
Arbeitszeit:
Da das Praktikum im Fachbereich „Maschinenbau“ durchgeführt wird,
steht die Erläuterung der Elektronik nicht im Mittelpunkt!
Die Schaltung wird Punkt für Punkt vom Muster kopiert.
Bei Durchführung im Fachbereich „Elektrotechnik“ wäre die
Vorfertigung des Gehäuses günstiger;
der Schüler sollte die Schaltung verstehen.
Zum Einsatz kommt ein (gefundenes) Paneel-Voltmeter (Conrad Bestellnummer 130230-62 oder 130435-62, vom Strommodul ist R6 zu entfernen).
Der Schaltkreis INA126P wurde als kostenloses Muster von Texas Instruments beschafft.
Alle anderen Bauteile sind bei H.-J. Schneider oder in gängigen Bastelkisten auf Lager. R5 ist das vorn zugängliche Potenziometer.
Die vier Dehnmessstreifen der Waage sind zu einer Vollbrückenschaltung
(Brückenfaktor 4) verschaltet.
Zur einfachen Nullpunkt-Einstellung sind den vier Brückenzweigen Widerstände
R2, R5,
R4 sowie R13 parallel geschaltet.
Mittels zweier Potenziometer, R13 für grob und R5 für fein, wird die unbelastete Brücke auf 0 V Diagonalspannung abgeglichen.
Die Ausgangsspannung der Brücke wird über den Instrumentationsverstärker IC1 einstellbar verstärkt und auf das Potenzial COM des Paneelvoltmeters umgesetzt. Die Verstärkungseinstellung erfolgt ebenfalls über zwei Potenziometer, R14 (grob) und R6 (fein).
Das Paneelvoltmeter hat einen Eingangsspannungsbereich von ± 200 mV.
Außerdem stellt es eine Referenzspannung von ca. 2,5 V zwischen
Anschluss 9V (Betriebsspannung +) und COM bereit,
wobei der Strom in COM max. 50 mA betragen darf.
Als Stromquelle darf der Anschluss COM nicht dienen.
→ Diese Referenzspannung ist die Brückenspeisespannung.
Die Vollbrücke der DMS ist der Haupt-Stromverbraucher dieser Schaltung.
Sie schluckt ca. 20 mA.
Ein 9-V-Block mit typischerweise 0,5 Ah Kapazität
(Quelle: Conrad,
Datenblatt zu Bestell-Nummer 650153-62)
ist nach 25 Betriebsstunden verbraucht.
Daher erscheint es sinnvoll, den Strom zusätzlich für die Beleuchtung des
Einschalters zu verwenden, als deutliche Einschalt-Anzeige.
→ Deshalb befindet sich der Wippschalter S1
mit eingebauter Leuchtdiode am negativen Pol der Batterie.
Die LED wurde im Schalter umgepolt.
Der Widerstand R11 sorgt dafür,
dass der LED-Strom niemals größer als der DMS-Brückenstrom ist,
d. h. der Stromfluss in den Anschluss COM ist stets positiv.
Die Maßzeichnungen der Abwicklungen befinden sich auf den beigefügten Blättern.
Für die zu biegenden Blechteile (1, 5, 6) befinden sich experimentell gefundene Biege-Hinweise ebenfalls auf diesen Blättern.
Ohne Stückzahl: 1 Stück (pro Waage).
n = Anzahl verschiedener Biegebalken-Blechdicken
Alle Arbeitsgänge unter Aufsicht! Verwendete Maschinen und Geräte erklären. Nicht genutzte Maschinen (bspw. Drehbank) ebenfalls erklären und typische Begriffe nennen (bspw. „Support“, „Reitstock“ …)