CH684768A5 - Verstärker-Anordnung. - Google Patents

Description

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CH 684 768 A5

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Beschreibung

In der industriellen Anwendung von piezoelektrischen Messketten wird der dazu notwendige Ladungsverstärker möglichst nah an den Sensor herangebracht.

Nach dem gegenwärtigen Stand der Technik werden die Ladungsverstärker als sogenannte Vor-ort-Verstärker in Spritzwasser dichten Metallkästchen untergebracht, die in der Sensorumgebung auf das Messobjekt geschraubt werden. Das verstärkte Niederimpedanzsignal wird dann über normale Messleitungen den Datenverarbeitungsgeräten zugeleitet.

Gemäss der Erfindung wird an Stelle eines Vorortverstärker-Kästchens ein Hülsenverstärker vorgesehen, der an einem Ende direkten Eingang vom Sensor erhält, am andern Ende Teil eines an sich bekannten Steckers bildet, der mit Flansch versehen oder auch direkt in Gehäusen montiert werden kann. Dadurch wird eine modulare Universalität der Einbaumöglichkeiten erreicht, wie nachstehend dargelegt werden soll.

Das Konzept setzt einen in Hybridform miniaturisierten Ladungsverstärker, sowie einen dazu passenden Speiseprint voraus, die beide - Rücken an Rücken - verlötet und in der Schutzhülse montiert werden. Bedingung dieser Schutzhülse ist, dass deren Aussendimension D kleiner als 15 mm sein muss, um in einen Steckersockel - beispielsweise in den Amphenol Rundsteckverbinder C91D der Firma Amphenol-Tuchel Electronics GmbH - eingebaut: werden zu können. Der Hybridladungsverstär-ker, wie auch der Speiseprint, müssen daher einen hohen Grad der Miniaturisierung erreichen, sie müssen in eine Bohrung vom Innendurchmesser 13.0 mm einbaubar sein.

Unter diesen Voraussetzungen lässt sich ein höchst preiswertes und damit konkurrenzfähiges neues Anwendungskonzept erstellen, das sowohl für verschiedene Piezosensorarten, wie auch für verschiedene Einbauarten des Ladungsverstärkers anwendbar ist, wodurch ein neues modulares Anwendungskonzept entsteht.

Die Erfindung soll anhand der folgenden Figuren näher erklärt werden:

Es zeigen:

Fig. 1 Stand der Technik Vorortverstärker mit Sensor

Fig. 2 Schnitt durch eine erfindungsgemässe Anordnung

Fig. 3 Anordnung nach Fig. 2, jedoch in Perspektive gezeigt

Fig. 4 Variante zu Fig. 2

Fig. 5 Variante zu Fig. 2

Fig. 6 Mehrfachanordnung

Gemäss Fig. 1 besteht eine piezoelektrische Messkette für industrielle Anwendung entsprechend dem Stand der Technik aus dem Sensor 1, dem Verbindungskabel 2, dem Anschluss-Stecker 3 und dem Verstärkerkasten 4.

Im Verstärkerkasten 4, dem Vorortverstärker, befindet sich üblicherweise ein Ladungsverstärker, der meist auf dem Speiseprint montiert ist. Die mehradrige Signalleitung 6 ist über den Mehrpolstecker 5 mit dem Verstärkerkasten 4 dicht verbunden. Der Verstärkerkasten 4 ist mit einem verschraubbaren Deckel 7 versehen und kann selber aufgeschraubt werden.

Die erfindungsgemässe Einbauanordnung nach Fig. 2 besteht wiederum aus dem Sensor 1, dem Verbindungskabel 2 und dem Anschluss-Stecker 3 einerseits, wobei das Verbindungskabel 2 eine beliebige Länge aufweisen kann und normalerweise einadrig, koaxial, abgeschirmt und hochisolierend ausgeführt ist.

Der dazugehörende Steckersockelverstärker 10 weist einen bekannten Steckersockel 11 auf, wie er beispielsweise bei dem eingangs erwähnten Rundsteckverbinder verwendet wird, in welchen ein Hülsengehäuse 12 dicht eingepresst ist. Im Hülsengehäuse 12 befinden sich der Hybrid-Ladungsverstär-ker 13 und der Hybrid-Speiseprint 14 Rücken an Rücken verlötet. Die koaxiale Steckerbuchse 15 ist dicht in das Hülsengehäuse 12 eingeschraubt. Der Steckersockel 11 hat eine Mehrzahl von Kontaktstiften 16 genormt angeordnet, sowie ein Steckergewinde 17, auf welches der Anschluss-Stecker 18 passt. Das Gehäusegewinde 19 ist etwas grösser ausgeführt. Es dient zum Einschrauben des Stekkersockels 11 in ein Gehäuse. Es kann aber auch mit einer Mutter 21 ein beliebiger Montageflansch 20 montiert werden, an dem der Sockel 11 mittels eines Sockelflansches 23 anliegt. Mit den Lötverbindungen 22 sind die Anschluss-Stellen der Hybridverstärker 13, 14 mit den Kontaktstiften 16 und dem Signaleingang der Steckerbuchse 15 verbunden.

In Fig. 3 ist die erfindungsgemässe Ladungsverstärker-Anordnung von Fig. 2 nochmals, jedoch in Perspektive, gezeigt.

Fig. 4 zeigt eine Variante zu Fig. 2. Dabei ist der Flansch 23 des Steckersockels 11 entfernt, so dass die erfindungsgemässe Ladungsverstärker-Anordnung in Pfeilrichtung in ein Maschinengehäuse 30 direkt via Gewinde 19 eingebaut werden kann. Dieselbe Einbaurichtung kann aber auch mit Montage-Flansch 20, Fig. 2, erreicht werden.

Fig. 5 zeigt eine weitere Variante zu Fig. 2. Dabei ist der Steckersockel 11 durch Überdrehen so vereinfacht worden, dass Gewinde 19 und Sockelflansch 23 entfernt wurden. Dadurch ist die erfindungsgemässe Anordnung ein Steckerverstärker, wie er in Kabelanordnungen verwendet werden kann. Für gewisse Anwendungen ist es auch möglich, den Anschlussteil 42 direkt mit einem Sensor 41 zu vereinigen, so dass die Kabelverbindung wegfällt.

Fig. 6 zeigt erfindungsgemässe Varianten von Fig. 2. Die einzelnen, als Vortortverstärker dienenden Steckersockelverstärker 10, deren Hülsengehäuse 12 jeweils den Hybrid-Ladungsverstärker 13 und den Hybrid-Speiseprint 14 enthält und in den Steckersockel 11 eingepresst ist, sind nebeneinander auf der Montageschiene 35 montiert, und mit Hilfe des Sockelflansches 23 und der Mutter 21 gehalten.

Die Beispiele zeigen, dass durch den Einbau des

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Hülsengehäuses 12 in einem Steckersockel 11 gegenüber dem Stand der Technik Fig. 1 eine wesentliche konstruktive und preisliche Vereinfachung erreicht werden kann. Voraussetzung dazu ist ein ebenfalls erfindungsgemässer Hybrid-Ladungsver-stärker 13 und ein Hybrid-Speiseprint 14, die Rük-ken an Rücken zusammengelötet werden können und in eine Bohrung von 13 mm Durchmesser einschiebbar sind. Jede grössere Variante kann nicht erfindungsgemäss in einem Steckersockel 11 - wie heute in der Industrie-Elektronik allgemein verwendet - montiert werden

Durch die erwähnten konstruktiven Massnahmen ist somit eine neue Ladungsverstärker-Anordnung geschaffen worden, die universelle Einbaumöglichkeiten mit einfachsten und damit preiswerten Mitteln kombiniert. Die Erfindung erschliesst deshalb neue Anwendungen für piezoelektrische Messketten. Sofern die Miniaturisierung auch für andere Sensorverfahren, wie solche mit Dehnmess-Streifen, kapazitive oder piezoresistive erreichbar ist, so lässt sich die Erfindung auch auf solche Verfahren anwenden. Die weitere Möglichkeit der einfachen Modifizierung des Steckersockels 11 durch Abdrehen des Flansches 23 oder des Flansches 23 und des Gewindes 19 ergibt zusätzliche Universalität. Zudem kann die Steckerbuchse 15 in Fig. 2 durch Integration mit einem Sensor 41 zum Anschlussteil 42 modifiziert werden, wodurch eine sehr kompakte Anordnung direkt mit Anschluss-Stecker 18 erreicht wird.

Die Vorteile der Erfindung gegenüber dem Stand der Technik, Fig. 1, sind damit eindeutig dargelegt.

Claims (10)

Patentansprüche

1. Verstärkeranordnung zur Messung mechanischer Grössen mit einer Messkette, welche mindestens einen Sensor und einen Vorortverstärker um-fasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorort-Verstärker als Steckersockel-Verstärker (10) in ein Hülsengehäuse (12) von 13 mm Innendurchmesser eingebaut ist, so dass das Hülsengehäuse (12) mit dem passenden Aussendurchmesser direkt in einen Steckersockel (11), wie er für Mehrpolstecker von Mess-Signalleitungen verwendet wird, eingebaut werden kann.

2. Verstärkeranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorortverstärker mindestens einen Hybrid-Ladungsverstärker (13) und einen Hybrid-Speiseprint (14) umfasst, die Rük-ken an Rücken verlötet und deren Leitpfade mit einer Eingangs-Steckerbuchse (15) und Kontaktstiften (16) via Lötverbindurgen (22) verbunden sind.

3. Verstärkeranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Steckersockel (11) einen Sockelflansch (23) aufweist.

4. Verstärkeranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Montage-Flansch (20) für den Steckersockel (11) zur Montage und Abdichtung des Steckersockel Verstärkers (10) verwendet wird, wobei der Sockelflansch (23) des Steckersockels (11) an dem Montageflansch (20) anliegt.

5. Verstärkeranordnung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der

Steckersockelverstärker (10) mit Hilfe eines Gewindes (19) des Steckersockels (11) direkt in ein Gehäuse, z.B. in ein Maschinengehäuse (30), eingeschraubt werden kann.

6. Verstärkeranordnung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Steckersockel-Verstärker als Kabelverstärker ausgebildet ist.

7. Verstärkeranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das der Steckersockel-Verstärker (10) an einen Anschlussteil (42) angeschlossen ist, der einstückig mit dem Sensor (41) verbunden ist.

8. Verstärkeranordnung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Steckersockelverstärkem (10, auf einer gemeinsamen Montageschiene (35) montiert sind, die Teil eines Verstärkerkastens oder eines Werkzeuges oder einer Maschine sein kann.

9. Verstärkeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens einen Sensor (1) und einen Vorortverstärker (10) umfassende Messkette eine piezoelektrische ist.

10. Verstärkeranordnung nach einem der Ansprüche 1, 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Messkette nach einem kapazitiven, piezoresistiven oder faseroptischen Messverfahren oder mit Dehnmessstreifen arbeitet.

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