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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Normalspannungssensorsystem gemäß dem Patentanspruch 1, einen Normalspannungssensor zur Verwendung in einem derartigen Normalspannungssensorsystem gemäß dem Patentanspruch 14 sowie eine Steuerungseinheit zur Verwendung in einem derartigen Normalspannungssensorsystem gemäß dem Patentanspruch 15.
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Um mechanische Normal- und Scherspannungen zu messen, müssen die Messwandler so in das Bauteil integriert werden, dass sie den zu messenden Kraftfluss erfassen können. Ist dieser Kraftfluss inhomogen, sind üblicherweise flächige Sensoren notwendig. Druckmessfolien auf elastomerer Basis, die für jeweils eine Messung in das Bauteil eingefügt werden, bilden die Verteilung der aufgetretenen Maximalspannungen durch Farbveränderungen ab. Dies ist üblicherweise jedoch ungenau, kann nicht elektronisch erfasst werden und es ist pro Messung jeweils eine unbenutzte Druckmessfolie zu verbauen, wieder zu entfernen und auszuwerten, was diese Art der Erfassung von Normal- und Scherspannungen unattraktiv macht.
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Mit Hilfe elektronischer Druckmessfolien lassen sich Normalspannungsverteilungen kontinuierlich sowie elektronisch vermessen. Beispielsweise eine Matrix aus piezoresistiven Messwandlern liefert die Daten für ein räumlich aufgelöstes Bild. Alternativ können sich dielektrische Elastomersensoren (DES) für die Messung von mechanischen Normalspannungen eignen.
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Bis auf die dielektrischen Elastomersensoren eignen sich jedoch derartige bekannte Sensoren nur bedingt zur Messung von mechanischen Spannungen in elastomeren Körpern, weil die dielektrischen Elastomersensoren relativ großen Dehnungen nicht folgen können. Außerdem sind piezoresistive Druckmessfolien teuer, so dass sie vorzugsweise für diskontinuierliche Messungen verwendet werden.
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Aus der
DE 10 2020 216 234.4 (unveröffentlicht) ist eine Vorrichtung zur Erfassung von mechanischen Normalspannungen in einem Elastomerbauteil bekannt, mit einem Elastomerbauteil, mit wenigstens einem Normalspannungssensor, wobei der Normalspannungssensor wenigstens einen Resonator aufweist, dessen Eigenfrequenz von den zu erfassenden mechanischen Normalspannungen, vorzugsweise zumindest im Wesentlichen linear, abhängig ist, wobei wenigstens der Resonator derart in das Elastomerbauteil eingebettet ist, dass auf das Elastomerbauteil wirkende mechanische Normalspannungen die Eigenfrequenz des Resonators verändern können, und mit wenigstens einer Steuerungseinheit, welche ausgebildet ist, den Resonator zu Schwingungen in dessen Eigenfrequenz anzuregen und dessen Schwingungen zu erfassen, wobei die Steuerungseinheit ferner ausgebildet ist, aus den erfassten Schwingungen des Resonators die mechanischen Normalspannungen des Elastomerbauteils zu bestimmen.
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Mit anderen Worten wird ein Normalkraftsensor für elastomere Bauteile beschrieben, welcher aus einer sogenannten symmetrischen Mikrowellen-Streifenleitung besteht, die als Resonator ausgeführt ist. Entlang der Längsachse oberhalb und unterhalb eines Leiterstreifens befindet sich jeweils ein Dielektrikum, das auf seiner Außenfläche mit einer leitfähigen Schicht bedeckt ist und elektrisch auf Masse-Potenzial liegt. Die zu messende Normalkraft komprimiert die Streifenleitung entlang der Längsachse und verringert somit den Abstand zwischen dem mittig angeordneten Leiterstreifen und den beiden äußeren Masseflächen entlang der Längsachse, wodurch sich die Wellenimpedanz sowie die Rückflussdämpfung der Anordnung ändern. Bei der Kraftmessung wird die Streifenleitung mit einem Impedanz-Spektrometer verbunden, das die Wellenimpedanz und die Rückflussdämpfung auswertet und daraus das Messergebnis berechnet.
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Nachteilig an der Vorrichtung der
DE 10 2020 216 234.4 ist, dass auf diese Art und Weise lediglich die mittlere Normalspannung erfasst werden kann, welche in Mitte der Fläche des Normalspannungssensor wirkt.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Möglichkeiten zur Messung von Normalspannungen der eingangs beschriebenen Art zu verbessern. Insbesondere sollen unterschiedliche Normalspannungen, d.h. unterschiedliche Wertebereiche, gemessen werden können. Zumindest soll eine Alternative zu bekannten Möglichkeiten zur Messung von Normalspannungen geschaffen werden.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Normalspannungssensorsystem mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1, durch einen Normalspannungssensor mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 14 sowie durch eine Steuerungseinheit mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 15 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Somit betrifft die Erfindung ein Normalspannungssensorsystem mit wenigstens einem Normalspannungssensor mit wenigstens einem ersten Resonator mit einer ersten Eigenfrequenz, welche von einer zu erfassenden mechanischen ersten Normalspannungen, vorzugsweise zumindest im Wesentlichen linear, abhängig ist, mit wenigstens einem zweiten Resonator mit einer zweiten Eigenfrequenz, welche von einer zu erfassenden mechanischen zweiten Normalspannungen, vorzugsweise zumindest im Wesentlichen linear, abhängig ist, wobei der Normalspannungssensor ausgebildet ist, zwischen zwei Objekten derart angeordnet zu werden, so dass zwischen den Objekten wirkende mechanische Normalspannungen die Eigenfrequenzen der Resonatoren verändern können, und mit wenigstens einer Steuerungseinheit, welche ausgebildet ist, die Resonatoren des Normalspannungssensors zu Schwingungen in dessen Eigenfrequenzen anzuregen und dessen Schwingungen zu erfassen, wobei die Steuerungseinheit ferner ausgebildet ist, aus den erfassten Schwingungen der Resonatoren die mechanischen Normalspannungen des Elastomerbauteils zu bestimmen.
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Mit anderen Worten können erfindungsgemäß die mechanischen Normalspannungen mehrerer unterschiedlich ausgebildeter bzw. hinsichtlich ihrer Eigenfrequenzen ausgelegter Resonatoren sensorisch erfasst werden. Die Resonator können somit mechanische Normalspannungen in Form von Druckkräften und bzw. oder Zugkräften erfassen, indem die Kräfte das Schwingungsverhalten der Resonatoren derart beeinflussen, dass das Schwingungsverhalten des jeweiligen Resonators charakteristisch für die wirkenden mechanischen Normalspannungen sein kann. Werden nun die Resonatoren zu Schwingungen angeregt sowie wird das Schwingungsverhalten der Resonatoren erfasst und ausgewertet, kann hierdurch auf die anliegenden mechanischen Normalspannungen geschlossen werden. Hierdurch können mechanische Normalspannungen kontinuierlich sensorisch erfasst werden. Dabei können unterschiedliche Wertebereiche der Normalspannungen von den beiden unterschiedlichen Resonatoren erfasst werden, und nicht lediglich ein einziger Wertebereich eine üblicherweise mittleren Normalspannung, wie bisher bekannt. Somit können die auftretenden Normalspannungen in einem größeren Wertebereich ihrer Amplituden bzw. Stärken sensorisch erfasst werden als bisher bekannt.
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Vorteilhaft ist hierbei insbesondere, dass sich derartige Resonatoren zum Beispiel durch Vulkanisation, durch Drucken oder durch Kleben einfach, schnell, positionsgenau und bzw. oder robust herstellen lassen. Auch können derartige Resonatoren vergleichsweise flach ausgebildet werden. Ferner können derartige Resonatoren bzw. ein entsprechender Normalspannungssensor als einfaches Bauteil vergleichsweise kostengünstig zur Verfügung gestellt werden.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung sind die Resonatoren des Normalspannungssensors elastisch, vorzugsweise als leitfähige Flüssigkeit, ausgebildet. Auf diese Art und Weise können sich die Resonatoren den Bewegungen der Objekte, zwischen denen die Normalspannungen zu messen sind, flexibel anpassen und hierdurch die mechanische Normalspannungen vergleichsweise genau erfassen. Auch können die Resonatoren bzw. kann der entsprechende Normalspannungssensor aufgrund ihrer bzw. seiner elastischen Bauweise wesentlich stärkeren Dehnungen folgen als starre Messwandler.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind die Resonatoren des Normalspannungssensors als hochfrequenter Resonator ausgebildet. Unter einem hochfrequenten Resonator wird ein Resonator verstanden, welcher im Frequenzbereich hochfrequenter Schwingungen arbeiten kann. Hierunter werden Frequenzen im Bereich einer Frequenz von 1 bis 300 GHz verstanden.
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Vorteilhaft ist hieran, dass derart hohe Frequenzen entsprechend kleine Wellenlängen aufweisen und somit die Resonatoren mit vergleichsweise kleinen Abmessungen realisiert werden können. Auf diese Art und Weise können die vergleichsweise kleinen Resonatoren auch in einem sehr kleinen Normalspannungssensor integriert werden. Insgesamt kann ein kleiner Resonator es begünstigen, innerhalb eines Materials eingebettet zu werden.
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Vorteilhaft ist hieran auch, dass aufgrund der hohen Frequenz keine Wechselwirkung zwischen dem elektromagnetischen Feld der Resonatoren und einem umgebenden Material selbst auftreten kann, welche sich negativ auf die Funktionsweise auswirken könnte.
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Vorteilhaft ist hieran ferner, dass aufgrund seiner hohen Arbeitsfrequenz die Resonatoren sehr empfindlich für das Messwertsignal und damit auf Normalkraft bzw. auf Druck sein können. Dies kann die Messempfindlichkeit erhöhen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind die Resonatoren des Normalspannungssensors auf einer, vorzugsweise elastischen, Trägerschicht, vorzugsweise Trägerfolie, angeordnet. Dies kann die Umsetzung, insbesondere als flexible Ausgestaltung, begünstigen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind die Resonatoren des Normalspannungssensors ringförmig um eine Längsachse angeordnet, wobei die Längsachse der Richtung der zwischen den Objekten wirkende mechanische Normalspannungen entspricht. Dies kann eine möglichst gleichmäßige Anordnung der mehreren Resonatoren relativ zur Achse der zu erfassenden Normalspannungen entlang der Längsachse begünstigen und es ermöglichen, dass dieselben Normalspannungen gleichermaßen auf alle Resonatoren wirken und somit von diesen gleichermaßen erfasst werden können.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind die Resonatoren des Normalspannungssensors jeweils senkrecht zur Richtung der mechanischen Normalspannungen zwischen wenigstens einem Paar von elektrisch leitfähigen Leiterschichten und in einem Dielektrikum eingebettet angeordnet, wobei im Dielektrikum wenigstens eine Speiseleitung angeordnet ist, welcher sich parallel zu den Resonatoren erstreckt. Dies kann eine einfache Möglichkeit darstellen, die Resonatoren mit den hier beschriebenen Eigenschaften und Vorteilen umzusetzen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist der Normalspannungssensor wenigstens einen Anschluss auf, welcher parallel mit den Resonatoren und mit der Speiseleitung elektrisch leitfähig verbunden ist. Dies kann einen Zugriff, insbesondere der Steuerungseinheit, auf die erfassten Sensorwerte ermöglichen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist das Dielektrikum des Normalspannungssensors elastisch ausgebildet. Dies kann die Umsetzung der entsprechenden zuvor beschriebenen Eigenschaften auch seitens des Dielektrikums ermöglichen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind die Resonatoren des Normalspannungssensors sich, vorzugsweise U-förmig, flächig erstreckend ausgebildet, wobei die Resonatoren mit ihrer flächigen Erstreckungsebene senkrecht zur Richtung der mechanischen Normalspannungen in das Dielektrikum eingebettet sind. Dies kann es ermöglichen, die Resonatoren mit einer ausreichenden länglichen Erstreckung bei gleichzeitig kompakter Bauform umzusetzen. Dies kann eine großflächige sensorische Erfassung der mechanischen Normalspannungen begünstigen, was die Qualität der sensorisch erfassten Werte verbessern kann.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Steuerungseinheit ausgebildet, die Resonatoren des Normalspannungssensors mittels breitbandiger Impulse zu Schwingungen in deren Eigenfrequenzen anzuregen, deren Impulsantworten zu erfassen und aus den erfassten Impulsantworten die mechanischen Normalspannungen zu bestimmen. Dies kann eine Betriebsweise darstellen, die Resonatoren zu Schwingungen in ihrer jeweiligen Eigenfrequenz anzuregen und die entsprechenden Signale der Resonatoren zu erfassen bzw. zu empfangen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Steuerungseinheit ausgebildet, die Resonatoren des Normalspannungssensors kontinuierlich mit Schwingungen variabler Frequenz zu Schwingungen in deren Eigenfrequenz anzuregen, deren Schwingungen zu erfassen, aus der Resonanzfrequenz der erfassten Schwingungen die Übertragungsparametern zu bestimmen und aus den bestimmten Übertragungsparametern die mechanischen Normalspannungen zu bestimmen. Dies kann eine alternative Betriebsweise darstellen, die Resonatoren zu Schwingungen in ihrer jeweiligen Eigenfrequenz anzuregen und die entsprechenden Signale der Resonatoren zu erfassen bzw. zu empfangen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist der Normalspannungssensor ferner wenigstens einem dritten Resonator mit einer dritten Eigenfrequenz auf, welche von einer zu erfassenden mechanischen dritten Normalspannungen, vorzugsweise zumindest im Wesentlichen linear, abhängig ist. Dies kann die zuvor beschriebenen Möglichkeiten entsprechend auf eine dritten Resonator erweitern.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist der Normalspannungssensor ein Gehäuse auf, welches ausgebildet ist, zwischen den beiden Objekten angeordnet zu werden, wobei das Gehäuse ausgebildet ist, zwischen den Objekten wirkende mechanische Normalspannungen teilweise parallel an den Resonatoren vorbei zu übertragen. Mit anderen Worten kann der erfindungsgemäße Normalspannungssensor auf diese Art und Weise vergleichbar einer Kraftmessode ausgebildet werden, so dass die Normalspannungen wie zuvor beschrieben sensorisch erfasst werden können, ohne jedoch vollständig auf die Elemente des Normalspannungssensors zu wirken und diese ggfs. hierdurch zu überlasten bzw. zu beschädigen.
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Die vorliegende Erfindung betrifft auch einen Normalspannungssensor zur Verwendung in einem Normalspannungssensorsystem wie zuvor beschrieben. Hierdurch kann ein Normalspannungssensor zur Verfügung gestellt werden, um ein Normalspannungssensorsystem wie zuvor beschrieben umzusetzen und dessen Eigenschaften und Vorteile zu nutzen.
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Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Steuerungseinheit zur Verwendung in einem Normalspannungssensorsystem wie zuvor beschrieben. Hierdurch kann eine Steuerungseinheit geschaffen werden, um die zuvor beschriebene Vorrichtung zu realisieren und dessen Eigenschaften und Vorteile nutzen zu können. Auch kann die Steuerungseinheit universell verwendet werden, z.B. für ähnliche Vorrichtungen bzw. Mess-Systeme, bei entsprechender Anpassung der softwareseitigen Umsetzung der zuvor beschriebenen Funktionen auf den jeweiligen Anwendungsfall.
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Mit anderen Worten kann die Aufgabe der vorliegenden Erfindung insbesondere darin gesehen werden, eine Kraftmesseinrichtung zu schaffen, die mehrere Einzelkräfte gleichzeitig erfassen kann, um die Kraftverteilung in ihrer Messfläche zu bestimmen.
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Gelöst werden kann die Aufgabe insbesondere durch eine Kraftmesseinrichtung mit mindestens zwei Resonatoren, die durch ihre geometrischen Abmessungen auf unterschiedliche Frequenzen abgestimmt sind und von einer gemeinsamen Speiseleitung durch Feldkopplung angeregt werden können. Die gesamte Struktur aus der Speiseleitung und den gekoppelten Resonatoren kann als symmetrische Streifenleitung umgesetzt werden. Während konventionelle Streifenleitungen aus starren Materialien bestehen, kann im Gegensatz hierzu die erfindungsgemäße Kraftmesseinrichtung aus elastischen Materialien bestehen. Die Streifenleitungen können insbesondere mit leitfähiger Tinte erzeugt werden, die auf metallischen Nanopartikeln basieren und deshalb Dehnungen von etwa 1% zulassen kann, bevor die damit gedruckten Strukturen ihre Leitfähigkeit verlieren. Als Träger der Leiterstrukturen kann eine elastische Folie dienen.
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Vorzugsweise kann an einem Steckverbinder der Kraftmesseinrichtung ein koaxiales Hochfrequenz-Kabel angeschlossen und mit einem Sende-Empfänger als Steuerungseinheit verbunden werden. Der Außenleiter des Steckverbinders kann elektrisch auf dem Masse-Potential liegen. Der Sende-Empfänger kann als sogenanntes „Software Defined Radio“ ausgeführt werden, dessen integrierte programmierbare Recheneinheit aus den Änderungen der einzelnen Resonanzfrequenzen bzw. der Rückflussdämpfungen die Kräfte berechnen kann, die auf die einzelnen Resonatoren einwirken.
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Die erfindungsgemäße Kraftmesseinrichtung kann sich durch eine geringe Bauhöhe von 2 mm < h < 10mm auszeichnen. Unter Vorgabe der maximalen zulässigen Kompression kann sich der Messbereich mit Hilfe des Elastizitätsmoduls des Dielektrikums vorbestimmen lassen. Die äußeren, geerdeten Masseflächen des Dielektrikums können die Kraftmesseinrichtung vor Störungen durch elektromagnetische Beeinflussung schützen. Aufgrund ihrer Elastizität kann die Messeinrichtung auch für gewölbte Flächen verwendet werden.
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Vorzugsweise kann die erfindungsgemäße Kraftmesseinrichtung für einen runden Querschnitt mit drei Messstellen umgesetzt werden, die am Umfang verteilt sind. Die Abmessungen der Leiterbahnen, d.h. ihre Länge und Breite, sowie deren Abstand können mit Hilfe einer Simulationsrechnung für die Rückflussdämpfung ermittelt werden. Die Abmessungen können so abgestimmt werden, dass die Resonanzen im Frequenzgang voneinander unterscheidbar sind. Gegebenenfalls kann die Speiseleitung mit einem ohmschen Widerstand abgeschlossen werden.
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Um die Güte der Resonatoren zu verbessern, können die Leiterstrukturen auf beide Seiten der Trägerfolie aufgedruckt werden, so dass sie kongruent verlaufen.
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Um Schäden an dem elastomeren Dielektrikum durch mechanische Überlastung zu vermeiden, kann die Kraftmesseinrichtung in ein metallisches Gehäuse integriert werden, das einen Teil des Kraftflusses übernimmt („Shunt“).
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Erfindungsgemäße Normalspannungssensorsysteme können insbesondere bei elastomeren Bauteilen wie beispielsweise Riemen, Luftfedern, Schläuchen, Gurten, Lagern etc. sowie in der Messtechnik allgemein eingesetzt werden.
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Ein Ausführungsbeispiel und weitere Vorteile der Erfindung werden nachstehend im Zusammenhang mit den folgenden Figuren erläutert. Darin zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Normalspannungssensors entlang der Längsachse betrachtet;
- 2 die Darstellung der 1 aufgeschnitten und abgerollt entlang der Längsachse betrachtet;
- 3 einen Schnitt A-A durch die 1 und 2 senkrecht zur Längsachse; und
- 4 die Darstellung der 3 mit Gehäuse.
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Die Beschreibung der o.g. Figuren erfolgt in zylindrischen Koordinaten mit einer Längsachse X, einer zur Längsachse X senkrecht ausgerichteten radialen Richtung R sowie einer um die Längsachse X umlaufenden Umfangsrichtung U. Die Längsachse X, die radiale Richtung R und die Umfangsrichtung U können gemeinsam auch als Raumrichtungen X, R, U bzw. als zylindrische Raumrichtungen X, R, U bezeichnet werden.
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Ein erfindungsgemäßer Normalspannungssensor 1 weist eine elastische Trägerschicht 10 auf, welche auch als Trägerfolie 10 bezeichnet werden kann. Die Trägerfolie 10 ist im Wesentlichen kreisrund ausgebildet, mit einem radialen Vorsprung. Entlang der Längsachse X von oben ist zum einen eine Speiseleitung 12 auf die Trägerfolie 10 aufgedruckt, welche ringförmig um die Längsachse X verläuft an einen Ende am Vorsprung der Trägerfolie 10 endet und dort mit einem Anschluss 13 in Form eines Steckers 13 elektrisch leitfähig verbunden ist. Radial außerhalb der Speiseleitung 12 ist, um 90° zum Stecker 13 in der Umfangsrichtung U versetzt, ist auf der gleichen Seite wie die Speiseleitung 12 ein erster U-förmiger Resonator 11 a mittels gedruckter elektrische leitfähiger Tinte aufgebracht. Es folgen jeweils um weitere 90° versetzt ein zweiter Resonator 11b und ein dritter Resonator 11 c gleicher Bauart, welche jedoch jeweils größer werdend hinsichtlich ihrer Erstreckung in der Umfangsrichtung U ausgebildet sind, siehe 1 und 2.
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Entlang der Längsachse X ist die Trägerfolie 10 mit den Resonatoren 11 a, 11b, 11c und der Speiseleitung 12 beidseitig in ein flexibles Dielektrikum 14 eingebettet, siehe 3. Das Dielektrikum 14 ist entlang der Längsachse X beidseitig zwischen elektrisch leitfähigen Leiterschichten 15 in Form von Masseflächen 15 angeordnet. Die Trägerfolie 10 ist entlang der Längsachse X genau mittig zwischen den beiden Masseflächen 15 angeordnet, so dass ein Abstand h von der Trägerfolie 10 zu jeder der beiden Masseflächen 15 im unbelasteten Zustand des Normalspannungssensors 1 gleich ist.
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Der Normalspannungssensor bildet gemeinsam mit einer Steuerungseinheit (nicht dargestellt) ein Normalspannungssensorsystem. Seitens der Steuerungseinheit können die Resonatoren 11 a, 11b, 11c des Normalspannungssensors 1 zu Schwingungen in der jeweiligen Eigenfrequenz angeregt und diese Schwingungen seitens der Steuerungseinheit 1 erfasst werden. Aus den erfassten Schwingungen der Resonatoren 11a, 11b, 11c kann die Steuerungseinheit die mechanischen Normalspannungen F entlang der Längsachse X bestimmen.
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Wird somit, mit anderen Worten, der Abstand h zwischen den Masseflächen 15 und den Resonatoren 11 a, 11b, 11c durch die einwirkende Normalspannung F verringert, so wirkt sich dies auf die Eigenfrequenz der Resonatoren 11 a, 11b, 11c aus, d.h. die Eigenfrequenzen werden verstimmt. Dies kann seitens der Steuerungseinheit erfasst bzw. erkannt und hieraus die anliegende mechanische Normalspannung F entlang der Längsachse X bestimmt werden. Dabei können unterschiedliche starke Normalspannungen F zu unterschiedlichen deutlichen Verstimmungen der Resonatoren 11 a, 11b, 11c führen, welche jeweils auf einen Wertebereich der Normalspannungen F ausgelegt sein können. Entsprechend kann je nach anliegender Normalspannung F einer der Resonatoren 11 a, 11b, 11c stärker verstimmt werden als die anderen beiden Resonatoren 11a, 11b, 11c und dann genau dessen Sensorwerte zur Bestimmung der anliegenden mechanischen Normalspannung F entlang der Längsachse X verwendet werden. Dies kann die Messgenauigkeit erhöhen, da über den Wertebereich der zu erfassenden Normalspannungen F aller drei Resonatoren 11a, 11b, 11c jeweils einer der drei Resonatoren 11 a, 11b, 11c entsprechend sensitiv ausgebildet sein kann, um insgesamt den gesamten Wertebereich der zu erfassenden Normalspannungen F mit höherer Genauigkeit abzudecken bzw. zu erfassen als bisher seitens derartiger Normalspannungssensoren mit lediglich einem Resonator bekannt ist.
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Um die auf den Normalspannungssensor 1 wirkenden Normalspannungen F zu reduzieren, kann der Normalspannungssensor 1 in einem Gehäuse 16 vergleichbar einem Kraftmessdose angeordnet sein. Die Verbindung zu Objekten (nicht dargestellt), zwischen denen die Normalspannungen F sensorisch wie zuvor beschrieben erfasst werden sollen, kann entlang der Längsachse X auf der einen Seite über einen Gehäuseboden 16a und auf der gegenüberliegenden Seite über einen Gehäusedeckel 16b erfolgen. Parallel zum Normalspannungssensor 1 können die Normalspannungen F über Gehäusewände 16c des Gehäuses 16 geleitet werden, siehe 4.
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Bezugszeichenliste
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- A-A
- Schnitt
- F
- mechanische Normalspannungen bzw. Richtung der mechanischen Normalspannungen
- h
- Abstand zwischen Trägerschicht 10 und Masseflächen 15
- R
- radiale Richtung
- U
- Umfangsrichtung
- X
- Längsachse
- 1
- Normalspannungssensor
- 10
- Trägerschicht; Trägerfolie
- 11a
- erster Resonator
- 11b
- zweiter Resonator
- 11 c
- dritter Resonator
- 12
- Speiseleitung
- 13
- Anschluss; Stecker
- 14
- Dielektrikum
- 15
- elektrisch leitfähige Leiterschichten; Masseflächen
- 16
- Gehäuse
- 16a
- Gehäuseboden
- 16b
- Gehäusedeckel
- 16c
- Gehäusewände
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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