DE1948934U

DE1948934U - Vorrichtung zur druckmessung.

Info

Publication number: DE1948934U
Application number: DES44912U
Authority: DE
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens Corp
Priority date: 1963-05-03
Filing date: 1963-05-03
Publication date: 1966-11-03

Description

ΪΑ. ^2 Τ 097*10.8.66 I

. Erlangen, den 2. 5. 1963 Aktiengesellschaft Werner-von-Siemens-Str. 50

PLA 63/1263

einrichtung zur Druckmessung

Neuerung
Die xm&JässWXBg betrifft eine ü-inrichtung zum Messen und/oder Registrieren eines Gas- oder Flüssigkeitsdruckes unter Verwendung einer Kammer mit nachgiebiger Wandung, deren druckabhängige Deformation mit Hilfe eines 7/andlers in eine elektrische Größe umgeformt und danach einem Meßwerk zugeführt wir G.

Drujkmesseinriclitungen mit einer Meßdose v/erden in der Technik auf außerordentlich vielen Gebieten mit Vorteil benutzt, beispielsweise zum Ermitteln des Gasdruckes in einem Behälter, des barometrischen Luftdruckes oder einer Druckdifferenz, beispielsweise an einer normierten Düse zur Bestimmung von Gas- oder Plüssigkeitsgeschwindigkeiten..

- 1 - Kin/bclio

PLA 63/1265

Bei den bekannten Druckmeßdosen ist die Deformation der nachgiebigen Wandung, die häufig' in Form einer elastischen Membran ausgebildet wird, im wesentlichen dem zu messenden Druck proportional. In vielen Fällen aber ist diese lineare Abhängigkeit unerwünscht. Je nach der vorliegenden Aufgabe kann es vorteilhaft sein, eine nichtlineare Abhängigkeit in Anwendung zu bringen, sei es, daß der Bereich· der niearigen Drücke besonders gedehnt werden soll, um die niedrigen Drücke mit größerer Genauigkeit messen su können, sei es, daß gerade der umgekehrte lall zweckmäßig erscheint, also bei höheren Drücken des· in Frage kommenden Meßbereiches die Anzeigeskala eine entsprechende Dehnung aufweisen soll.

uine derartige Beeinflussung des Skalencharakters kann an sich in der elektrischen Schaltung der an den Wandler angeschlossenen Meßeinrichtung erzielt werden. Die vom Wandler abgegebenen Spannungen sind im allgemeinen so klein,-daß sur Anzeige mit einem nicht zu empfindlichen Meßwerk· eine Verstärkung erforderlich ist. In dem erforderlichen Verstärker läßt sich die gewünscht-e Uichtlinearität durch ein passend bemessenes amplitudenabhängiges Übertragungsglied erzielen. Derartige .Einrichtungen weisen aber den Kachteil auf, daß ein verhältnismäßig großer Aufwand erforderlich wird. Diec. lot besonder^ dann nachteilig," wenn ein derartiger ICeßverstärker an sich niuht benötigt wird und somit die gesamte Keßeinrichtung verhältnismäßig einfach aufgebaut >:cein könnte»

Dieter 1'Ta.ehteil kann mit einer bekannten Druckmeßeinrichtung

- 2 - ' Kin/Scho"

PLA 63/1263

dadurch vermieden werden, daß die nachgiebige Wandung der Druckmeßeinrichtung mit einem ferromagnetische Werkstoff verbunden i.-t, und daß ein oder mehrere Permanentmagneten vorgesehen sind, welche der nachgiebigen Wandung eine mechanische Vorspannung erteilen. Die Bewegung der nachgiebigen Wandung -wird mittels eines Fühlstiftes einem elektromechanischen oder piezoeelektrischen Wandler zugeführt. Es können' auch Dehnungsmeßstreifen an der nachgiebigen Wandung befestigt sein, deren elektrischer-Widerstand sich in Abhängigkeit von aer Durchbiegung der Wandung ändert.

neuerungsgemäß

~,ine derartige Druckmeßeinrichtung kann dadurch verbessert werden, daß ein Magnet und mindestens ein in dessen Luftspalt relativ zum Magneten beweglich angeordneter magnetisch gesteuerter Halbleiterwiderstand vorgesehen sind, von denen einer mit der nachgiebigen //andung aer Kammer und der andere mit einem weniger deformierbaren Teil der Kammer verbunden ist. Der Halbleiterwiderstand bewegt si-jh ohne mechanikcheJVerbindung im Feld des Magneten ■ und ändert seinen elektri chen Widerstand entsprechend der .-.u--lenkung der nachgiebigen Wandung.

Heuerung

j:,in Au-: führungsbeispiel einer Einrichtung nach der tfd ict in der Zeichnung veranschaulicht. In Fi-;. 1 i-i't eine Meßdose schematis'ch dargestellt.

Fi..-;. 2 seigt eine besondere Ausführungsform des Halbleiterwiderstandes und seiner Anordnung im Luftspalt dec Magneten.

- 3 - Kin/ocho

PLA 63/1263

In Fig, 1 ist eine Meßdose mit 2, ihr nachgiebig ausgebildeter Deckel mit 1 und ein am Deckel 1 befestigter Permanentmagnet mit 3 bezeichnet. Das Gehäuse der Meßdose 2 ist so stabil aufgebaut, daß es sich durch den zu messenden Druck praktisch nicht verformt. Die Enden der Polschuhe des Magneten 3 bilden einen Luftspalt, in welchem ein magnetisch gesteuerter Halb-, leiterwiderstand 4 (Feldplatte} angeordnet ist, dessen Höhe mittels einer Vorrichtung 5 verstellt werden kann. Der Halbleiterwiderstand 4 besteht aus einem platten- oder scheibenförmigen Halbleiterkörper aus einer A .B -Verbindung, beispielsweise Indium—Antimonid, mit einer sehr hohen Träger-beweglichkeit bis zu mehr als 60 000 cm /Ysec, vorzugsweise etwa 20 000 bis 30 000 cm²/Vsec. Die elektrischen Anechlußleitungeh des Halbleiterwiderstandes 4. sind in der Figur der Einfachheit halber nicht dargestellt. Die Verstellvorrichtung 5 ist mittels einer gasdichten Drehdurchführung durch das Gehäuse der Meßdose 2 hindurchgeführt. Mit der Höhenverstellung des Halbleiterwiderstandes 4 kann -der in der Ruhelage der Y/andung 1 vom Feld des Magneten 3 durchsetzte Teil des Halbleiterwiderstandes 4 und damit die Kennlinie der Meßanordnung verändert werden. Die gleiche Wirkung kann beicpiolsweise aujh dadurch erzielt werden, daß anstelle des Permanentmagneten 3 ein Elektromagnet verwendet wird, mit dessen Magnetisierungsstrom eine vorbestimmte Stärke des magnetischen Feldes eingestellt werden kann.

;.ine besonder.-: vorteilhafte weitere Ausgestaltung einer derartigen Hinrichtung ergibt sich durch die Anordnung eines

. ■ PIA 63/1263

magnetIschen Nebenschlusses zum Luftspalt des Magneten 3. zur Änderung der Kennlinie der Meßanordnung. Zu diesem Zweck kann beispielsweise ein mitteln einer Antriebsvorrichtung"7 in der i^bene der Magnetpole schwenkbar angeordnetes Eibenjoch 6 vorgesehen sein«, Das Eisenjoch 6 wird durch eine Arretierung 7a jeweils in der eingestellten Lage festgehalten. In der dargestellten Stellung-des Eisenjoch.es 6 verläuft ein großer Teil der Kraftlinien des Magneten 3 durch" das Zi^enjoch 6 und das Feld im Luftspalt zwischen den Polschuhen wird entsprechend geschwächt. Durch Verdrehen des Eisenjoches 6 relativ zu den Polschuhen des Magneten 3 wird der Anteil des Magnetfeldes, das sich durch das Eisenjoch schließt, kleiner. Je nach der Stellung des ElsenJoches 6 kann somit die Arbeitskennlinie der Meßanordnung eingestellt werden. Diο gleiche Änderung des Feldes im Luftspalt kann auch durch Verstellen der Höhenlage des Ei.ienjoches 6 und damit seines senkrechten Abstandes von den Polschuhen des Magneten 3 erreicht werden.

Durch einen Druck P auf den Deckel 1 der Meßdose 2 wird der Deckel 1 aus seiner Ruhelage in Richtung auf den Boden aer Dose 2 au;.:gelenkt. Mit zunehmender Auslenkung des Deckels wird ein größerer Teil den Halbleiterwiderstandes 4 zwischen den Polochuhen des Magneten 3 vom Magnetfeld durchsetzt. Entsprechend der Widerstandserhöhung wird der Strom des Meßkreises, in welchem sich der Halbleiterwiderstand 4 befindet, vermindert. Der '//ideretand 4 kann aber beispielsweise in der Ruhelage des Magneten 3 auch zwischen den Polen des Magneten

- 5 - Kin/ocho

PLA 63/1263

angeordnet sein und mit zunehmender Auslenkung nach, oben am: dem Feld herausbewegt und der Meßstrom entsprechend erhöht werden.

Der Halbleiterwiderstand kann nach Fig; 2 vorteilhaft aus zwei Teilwiderständen 4a und 4b bestehen, die in der Bewegungsrichtung 'der Polschuhe des Magneten 3 nebeneinander angeordnet sind«. In der eingezeichneten Ruhelage des Deckels 1 und damit des Magneten 3 sind beide Widerstände 4a und 4b zu gleichen Teilen vom Feld des Magneten 3 durchsetzt. Mit zunehmender Auslenkung des Magneten 3 vermindert sich der vom Feld durchsetzte Teil des Widerstandes 4a, während ein entsprechend zunehmender Teil des Widerstandes 4b vom Magnetfeld durchsetzt wird. In gleicher Weise wird im Falle eines ünterdruckes ein größerer Teil des Widerstandes 4a vom Magnetfeld durchsetzt und damit der-Strom in diesem Widerstand vermindert. Eine derartige Anordnung kann vorteilhaft verwendet werden, wenn beispielsweise für eine Zweipunktregelung bei Erreichen eines vorgegebenen Überdruckes ein- und in gleicher 7/eise bei einem vorbestimmten Unterdruck ausgeschaltet werden soll.

2 Figuren

Schutzansprüche

Claims

097*10,8.66. / PLä 63/1263 Schutzansprüche

1. Einrichtung zum Messen und/oder Registrieren eines G-as-Gder Flüssigkeitsdruckes unter'Verwendung einer Kammer mit nachgiebiger Wandung, deren druckabhängige Deformation mit Hilfe eines Wandlers in eine elektrische Größe umgeformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Magnet (3) und mindestens ein in dessen Luftspalt relativ zum Magneten (3) beweglich angeordneter magnetisch gesteuerter Halbleiterwiderstand (4) vorgesehen sind, von denen einer mit der nachgiebigen Wandung (1) der Kammer (2) und der andere mit einem weniger deformierbaren Teil der Kammer (2) verbunden ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1,' dadurch gekennzeichnet, daß als Magnet (3) ein Permanentmagnet vorgesehen ist, dessen Pol, chuhe einen den Halbleiterwiderstand (4) enthaltenden Luftspalt bilden,

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

der Magnet (3) mit 'der nachgiebigen fandung (1) der Kammer (2) verbunden und der von den Polschuhen des Magneten (3) überdeckte Teil des Halbleiterwiderständes (4) durch eine Vorrichtung (5) einstellbar ist.

4» einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Elektromagnet mit einem einstellbaren Magnetisierungsstrom vorgesehen ist, .

- 7 - Kin/Echo

PIA 63/1263

5» einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet (3) mit einem magnetischen Nebenschluß mit einer veränderbaren magnetischen Kopplung vorgesehen ist.

6, Einrichtung nach Anspruch 5? dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzliches Eibenjoch (6) parallel zum Luftspalt des ü-Iagneten (3) vorgesehen ist, dessen magnetische Kopplung mit dem Magneten (3) durch Änderung des Abstandes seiner iincien von den Polschuhen des !Magneten (3) einstellbar ist.

Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß swei Haibleit erwiderstaände (4a, 4b) vorgesehen sind, die in der Bewegungsrichtung der nachgiebigen 'fandung (1) hintereinandergeschaltet sind.

- 8 - Kin/bcho