DE10100381C2 - Klemmbox für einen Sensoranschluß innerhalb eines Anschlußkonzepts für Meßverstärker - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Klemmbox für einen Sensoranschluß innerhalb eines innovativen Anschlußkonzepts für Meßverstärker.

Beispielsweise zeigt die DE 44 34 553 A1 einen Felddaten-Digitalwandler der als rückwirkungsloses Zwischenglied zwischen einer Aktor/Sensor-Ebene und einer Mess-/Steuer-/Regelungsebene angeordnet ist. Es wird also mit dieser Anordnung eine rechnerische Beziehung zwischen den Signalen am Eingang und am Ausgang hergestellt. Der Verkabelungsaufwand zwischen den Ebenen bleibt unberücksichtigt.

Bei Messungen, beispielsweise an Dieselmotoren bzw. deren Teilen, werden Sensoren und daran angeschlossene Meßverstärker eingesetzt. Derartige Sensoren und Meßverstärker sind marktgängig, z. B. von der Firma Spectris (Hottinger Typ MGC-plus) erhältlich. Bei den laufend durchgeführten Messungen ergibt sich die Notwendigkeit, eine bestimmte Meßstellenanzahl und Qualität der Meßergebnisse zu haben.

Bislang fand ein Klemmbrett zum Anschließen der Sensoren Verwendung, das mit unsicherer Schraubklemmung und schlechter Übersichtlichkeit behaftet war. Bei Vielkanalmessungen ergab sich eine große Anzahl von Anschlußkabeln einer Länge von jeweils etwa 15 m bis 30 m zwischen Klemmbrett und Meßverstärker, mit je einer Leitung pro Sensor. Die Kanalzahl betrug beispielsweise zweiunddreißig. Jeder Ausgang des Meßverstärkers mußte mit BNC-Kabeln mit der Anschlußbox des Meßrechners verbunden werden.

Somit war das Risiko einer Vertauschung der Anschlußleitungen und der BNC- Kabel bei diesen Vielkanalmessungen groß, und eine Fehlersuche sehr schwierig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Klemmbox im Rahmen eines neuen zeitsparenden und sicheren Anschlußkonzepts zu entwickeln, mittels der der Verkabelungsaufwand deutlch reduzierbar ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruch 1 gelöst; weitere Ausgestaltungen sind in den abhängigen Patentansprüchen an­ geführt.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen nachstehend näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 zeigt die Gesamtansicht einer Achtfach-Klemmbox,

Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht eines Ausschnitts der Klemmbox der Fig. 1,

Fig. 3 eine Frontansicht einer Anschlußeinheit,

Fig. 4 die Rückansicht der Anschlußeinheit,

Fig. 5 eine Frontansicht einer Sonderausführung einer Anschlußeinheit und

Fig. 6 einen Meßaufbau, mit Klemmbox, Anschlußeinheit (Rückansicht) und Meßrechner.

Kern der Erfindung ist eine neuartige Klemmbox 1. Die Klemmbox 1 ist aus Alu­ minium hergestellt, weist mehrere Klemmtaster 2 zur sicheren Klemmung der Anschlußleitungen der Sensoren mit kleinem Übergangswiderstand auf. Zu die­ sem Zweck sind die Kontakte der Klemmtaster 2 bevorzugt vergoldet und federnd ausgelegt. Vergoldete Federkontakte gewährleisten vibrationsunempfindliche, reproduzierbare Übergangswiderstände R_ü < 0,01 Ohm. Im Ausführungsbeispiel sind an einer Klemmbox 1 zweiunddreißig Klemmtaster 2 für acht Meßkanäle vorgesehen.

Es sind Steckmöglichkeiten für Kurzschluß-Jumper 3 vorhanden, mit denen je­ weils eine von drei Steckpositionen für die Betriebsarten 1/4-Meßbrücke, 1/2- Brücke, sowie 3-Leiter-Technik auswählbar sind. Spezielle Jumper 3A, die mit integrierten Potentiometern bestückt sind, ermöglichen die Kompensation der Leitungswiderstände, sowie den Anschluß von Sensoren mit R_o ungleich 120 Ohm, wie beispielsweise solcher mit 350 Ohm, die ebenfalls handelsüblich sind. Jeder Sensorkanal kann durch einen Taster mit einem Shuntwiderstand belegt werden, wodurch die gesamte Meßkette vom Sensor bis zum Meßrechner 16 ü­ berprüfbar ist (für R_o = 120 Ohm gibt das beispielsweise ein Kalibrierungssignal von 0,250 mV/V).

Die Klemmbox 1 mit all ihren acht Kanälen wird über einen einzigen Sammelste­ cker 4 an das Anschlußkabel 5 angekuppelt, und die Verbindung von acht Senso­ ren mit der Anschlußeinheit 6 erfolgt über ein einziges Kabel 5.

Die Anschlußeinheit 6 ist mit dem Meßverstärker 11, beispielsweise vom Typ MGC-plus der Fa. Spectris, Hottinger, fest verbunden und bildet eine Einheit. Sämtliche Verbindungen zwischen Sensor-Eingang (mittels der Vielpolstecker 13 bzw. 14) und Meßverstärker-Ausgang 15 bzw. die Umsetzung auf SUB-D-Norm erfolgt in der Anschlußeinheit 6, bzw. zwischen Anschlußeinheit 6 bzw. 6A und dem Meßverstärker 11 durch fest verdrahtete Kabel 12. Über BNC-Buchsen 7 kann jeder der sechzehn Kanäle wahlweise als Eingang oder Monitor-Ausgang genutzt werden. Die gewünschte Funktion wird mit einem Schalter 8 ausgewählt und durch LEDs 9 angezeigt. Sechzehn Sensoren können über zwei Vielpolste­ cker 13 bzw. 14 an die Anschlußeinheit angeschlossen werden. Die Verbindung zwischen Klemmbox 1 und Anschlußeinheit 6 erfolgt über öl- und kraftstoffbestän­ dige, vieladrige, geschirmte Anschlußkabel 5. Ein Übersprechen liegt unterhalb der Meßschwelle und kann vernachlässigt werden.

Eine Sonderausführung der Anschlußeinheit 6A erlaubt den Anschluß von Senso­ ren des Typs Freigitter-DMS mit starker Temperaturabhängigkeit von R_o. Durch Zuschalten von Festwiderständen und/oder eines Präzisionspotentiometers kann die aus temperaturabhängigem Sensorwiderstand und Ergänzungswiderstand bestehende Halbbrücke wieder abgeglichen werden, d. h. in den Abgleichbereich des Meßverstärkers 11 gebracht werden. Ein Kurzschlußjumper 3A mit vergol­ deten Federkontakten wählt den gewünschten Festwiderstand aus.

Die technischen Vorteile der Erfindung sind:
Es gibt acht Anschlußmöglichkeiten für Sensoren pro Klemmbox 1, die übersicht­ lich und symmetrisch angeordnet sind. Durch Umstecken eines Jumpers 3 kön­ nen die Anschlußvarianten 1/4-Brücke, 1/2-Brücke und 3-Leitertechnik gewählt werden. Spezielle Jumper 3A mit integrierten Potentiometern ermöglichen eine Leitungskompensation bzw. den Anschluß von Sensoren mit R₀ ungleich 120 Ohm. Die Sensoranschlußleitungen werden sicher durch Klemmtaster 2 ange­ schlossen.

Wegen der integrierten Kalibrierfunktion für Standardsensoren (R₀ = 120 Ohm) für jeden Kanal kann ein einfacher Test der gesamten Meßkette vorgenommen wer­ den. Der Anschluß der von den Sensoren kommenden Kabel auf die Klemmbox 1 und der Kabel 5 auf die Anschlußeinheit 6 ist steckbar und beliebig verlängerbar.

Die Verbindung von der Klemmbox 1 (mit acht Kanälen) zum Meßverstärker 11 erfolgt mit einem einzigen Kabel 5.

Die Klemmbox 1 ist stoßfest und ihr Design mit erhabenen Stegen 10 schützt die Jumper 3 bzw. 3A und die Klemmtaster 2 vor einer Beschädigung.

Die Anschlußeinheit 6 ist fest mit dem Meßverstärker 11 verbunden und ermög­ licht die Einspeisung externer Signale bzw. die Kontrolle der Sensorsignale mit zusätzlichen Meßgeräten, z. B. Oszillografen, sowie auch eine optische Anzeige der Input/Output-Funktion.

Für sechzehn angeschlossene Sensoren müssen nur zwei Leitungen 5 (ange­ schlossen an die Vielpolstecker 13 und 14 der Anschlußeinheit) und ein Anschlußkabel 17, somit insgesamt nur drei Leitungen zwischen den Klemmbo­ xen 1 und dem Meßrechner 16 verlegt werden. Bisher waren dazu sechzehn Anschlußleitungen von Klemmbrett zum Meßverstärker, sechzehn BNC-Kabel vom Meßverstärker zur Anschlußbox des Meßrechners, sowie eine Anschlußbox mit Verbindungsleitung zum Meßrechner erforderlich. Dadurch ergibt sich nun eine erhebliche Zeiteinsparung bei der Verkabelung von Meßvorhaben am Pro­ bestand, zumal eine stationäre Verkabelung aller Probestände zu aufwendig und wenig sinnvoll wäre, weil der Umfang und die Charakteristik der Meßvorhaben stark variiert. Eine Vertauschung der Kanäle durch falsche Verdrahtung ist durch die Steckerkodierung ausgeschlossen.

Insbesondere bei künftig steigenden Anforderungen bezüglich der Meßstellenzahl (künftig bis zu 128) und der Meßqualität bei gleichzeitiger Reduzierung der für Versuche zur Verfügung stehenden Zeit kommt der Erfindung eine große Be­ deutung zu.

Bezugszeichenliste

1

Klemmbox

2

Klemmtaster

3

Kurzschluß-Jumper

3

A Jumper (mit integrierten Potentiometern)

4

Sammelstecker

5

Anschlußkabel

6

Anschlußeinheit

6

A Anschlußeinheit (Sonderbauart)

7

BNC-Buchsen

8

Schalter

9

LED

10

Stege

11

Meßverstärker

12

Kabel

13

Vielpolstecker

14

Vielpolstecker

15

Anschluß (für Meßrechner)

16

Meßrechner

17

Verbindungskabel

Claims (7)

1. Klemmbox (1) für einen Sensoranschluß, zu einem weiterführendem Anschluß an eine Anschlußeinheit (6) eines Meßverstärkers (11), ausgestattet mit Klemmtastern (2) zum Anschluß von mehreren Sensoren, die über einen Sammelstecker (4) und ein einziges Kabel (5) an die Anschlußeinheit (6) ankuppelbar ist, wobei die Anschlusseinheit (6) und der Meßverstärker (11) als Einheit bereitgestellt sind, bei der sämtliche Verbindungen zwischen einem Sensor-Eingang (13 bzw. 14) an der Anschlusseinheit (6) für die Klemmbox (1) und einem Meßverstärker-Ausgang (15) des Meßverstärkers (11) durch fest verdrahtete Kabel (12) hergestellt sind.

2. Klemmbox nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese aus A­ luminium hergestellt ist.

3. Klemmbox nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß deren Klemmtaster (2) mit vergoldeten Federkontakten ausgestattet sind.

4. Klemmbox nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine integrierte Kalibrierfunktion für Standardsensoren. Mittels Jum­ pern (3A) mit integrierten Potentiometern können Sensoren mit R_O = 120 Ohm gemessen werden.

5. Klemmbox nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine integrierte Steckmöglichkeit von Jumpern (3A) mit integrierten Potentiometern für eine Kompensation von Leitungswiderständen und/oder den Anschluß unterschiedlicher Sensoren (R_O = 120 Ohm; R_O = 350 Ohm).

6. Klemmbox nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Steckmöglichkeit, bei der mittels Kurzschluß-Jumpern (3) eine Auswahl aus mehreren Anschlußvarianten (beispielsweise 1/4-Meßbrücke, 1/2-Meßbrücke oder 3-Leiter-Technik) erfolgt.

7. Klemmbox nach einem der vorhergehenden Ansprüche, angeordnet in ei­ ner Meßkette, die aus dieser Klemmbox (1), der Anschlußeinheit (6) des Meßverstärkers (6) und einem Meßrechner (16) besteht.