Vollbrücke
Kraftmessbolzen sind mit einer sogenannten Vollbrücke versehen.
Die Vollbrücke ist eine spannungsgespeiste Ausschlag-Widerstandsmessbrücke, die sich für die Messung von Widerstandsänderungen eignet. Sie besteht aus einem Widerstandsnetzwerk, bei dem die Brückenspannung gemessen und daraus der Widerstand berechnet wird und eignet sich besonders gut für Sensorik, da alle Widerstände als Sensorwiderstände fungieren, also veränderlich sind, und so eine sehr hohe Empfindlichkeit und eine Kompensation der Widerstandsänderung durch Temperatureinflüsse aufweisen.
Eine klassische Vollbrückenschaltung mit vier Widerständen zeigt folgende Abbildung.
Sie besteht aus einer Gleichspannungsquelle, über die 𝑈0 abfällt, der Brücke, über die 𝑈𝐵 abfällt und den vier Sensorwiderständen 𝑅1,4=𝑅−Δ𝑅 und 𝑅2,3=𝑅+Δ𝑅 , die einen Vorzeichenunterschied wegen Gleich- bzw. Gegensinnigkeit zueinander haben.
Die Brückenspannung errechnet sich nach Gleichung 4.2. Als Vollbrücke mit vier Sensor-widerständen, kann sie zu Gleichung 4.3 vereinfacht werden. Die Änderung der Ausgangsgröße (𝑈𝐵) bei Änderung der Eingangsgröße (𝑅) wird durch die Empfindlichkeit 𝐸 mit Gleichung 4.4 beschrieben. Für 𝑈𝐵 nach Gleichung 4.3 errechnet sich die Empfindlichkeit einer Vollbrücke in Gleichung 4.5. Im Vergleich mit den anderen Brücken ist festzustellen, dass die Empfindlichkeit doppelt so hoch gegenüber der Halb- und viermal so hoch gegenüber der Viertelbrücke gemäß ist.
