DE2234690A1

DE2234690A1 - Manometer mit digitalanzeige

Info

Publication number: DE2234690A1
Application number: DE19722234690
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl Phys Lotz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1972-07-14
Filing date: 1972-07-14
Publication date: 1974-01-24
Also published as: JPS4946478A

Description

Manometer mit Digi+alanzeige Die Erfindung bezieht sich auf ein Manometer mit Digitalanzeige.
Es sind derartige Manometer bekannt, bei denen die digitale Anzeige über ein von einem Motor angetriebenes Zahlenrollenwerk bewerkstelligt wird. Die Dynamik der nach dem Kraftvergleichsprinzip arbeitenden Geräte hängt im wesentlichen von der Einstellzeit der Zahlenrollenwerke ab. Diese Einstellzeit beträgt etwa 2,5 bis 40 sec, je nach Meßbereich. Bei den verwendeten kraftvergleichenden Meßwerken wird die Gegenkraft mit Hilfe einer von einem Nullmotor gespannten Feder erzeugt. Der Nullabgriff erfolgt entweder fotoelektrisch oder mittels eines Differentialtransformators.
In ihrem Aufbau sind die bekannten Geräte relativ aufwendig, sie weisen eine große Anzahl von mechanischem Verschleiß ausgesetzten Teilen auf, die Einsteilgeschwindigkeit ist für viele Anwendungen, insbesondere für Reihenmessungen, unzureichend.
Es besteht demgemäß die Aufgabe, ein möglichst einfach aufgebautes Manometer mit Digitalanzeige zu schaffen, welches die oben angegebenen Nachteile der-bekannten Geräte nicht aufweist.
Als eine Lösung dieser Aufgabe wird ein Manometer mit Digitalanzeige angesehen, das-gekennzeichnet ist durch einen Federbalg oder eine den Eingangsdruckraum abschließende Membran als Druck-traft-Umformer, eine kraftschlüssig angekoppelte Biegefeder mit Dehnungsmeßstreifen in Brückenschaltung und einen, eine- elektronische Ziffernanzeige betreibenden Analog-Digital-Umsetzer, dem das analoge meßwertproportionale Ausgangssignal der Brückenschaltung zugeführt ist.
Das den Druck-Eraft-Umformer und die Biegefeder mit Dehnungsmeßstreifen-Brückenschaltung umfassende Meßwerk ist sehr einfach aufgebaut und arbeitet praktisch trägheitsfrei, so daß in Verbindung mit der elektronischen Ziffernanzeige eine erheblich schnellere Einstellgeschwindigkeit als die der bekannten Geräte erreicht werden kann. Das Meßwerk kann in einer geschlossenen Kammer angeordnet sein, die lediglich einen Druckeinlaß und eine Durchführung für elektrische Leitungen aufweist. Diese Kemmer ist leicht auswechselbar in dem eigentlichen Manometergehäuse angebracht.
Da das elektrische Meßsignal infolge der getroffenen Schaltungsanordnung sowohl als analoges wie auch als digitales Signal vorliegt, können ohne Schwierigkeit neben der Anzeige weitere Digital- oder Analogausgänge zum Anschluß an Datenverarbeitungseinrichtungen vorgesehen werden.
Ein in der Meßdiagonale der Brückenschaltung liegende Widerstand, an dem die meßwertproportionale Spannung abnehmbar ist, kann beispielsweise durch Serien- oder Parallelschaltung weiterer Widerstände veränderlich gemacht werden, so daß die vorteilhafte Möglichkeit besteht, die digitale Anzeige in verschiedenen Druckdimensionen vornehmen zu können.
Zur Erläuterung der Erfindung ist in der Figur 1 die Schaltungsanordnung schematisch angegeben.
In der Figur 2 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt.
Figur 1: Der zu messende Druck p wird in einem Bederbalg 14 in eine Kraft umgeformt. Der Federbalg 11 ist kraftschlüssig mit einer Biegefeder 16 gekoppelt. Auf der Biegefeder 16 sind in bekannter Weise Dehnungsmeßstreifen 25 angebracht, die in einer Widerstandsbrückenschaltung 26 liegen. Das Ausgangssignal der.Brückenschatung 26 wird in dem Verstärker 27 verstärkt und als eingeprägter Strom einem Widerstand 28 zugeführt, an dem eine meßwertproportionale Spannung als analoges Signal abnehmbar ist. Diese Spannung ist einem Analog-Digital-Umsetzer 22 zugeführt, der eine elektronische Ziffernanzeige 21 betreibt. Wird ein dem Eingangsdruck p proportionales elektrisches Ausgangssignal für weitere Anwendungszwecke, beispielsweise zur Datenverarbeitung, gewünscht, so kann dieses sowohl in analoger Form über den Anschluß 24 oder in digitaler Form über den- Anschluß 29 entnommen werden.
Zur Versorgung sämtlicher elektrischer Bauteile mit elekfrischer Energie ist eine gemeinsame Stromversorgung in Form einer mit Netzspannung betriebenen Konstantspannungsquelle 30 vorgesehen.
Die bei einer Änderung der Dimension der Ziffernanzeige notwendige Änderung der Meßspanne kann in einfacher Weise dadurch vorgenommen werden, daß dem Widerstand 28 weitere Widerstände 28' parallel oder in Reihe zuschaltbar sind.
Es kann eo beispielsweise von der Druckdimension mmWS auf die Dimension bar1' oder "psi" umgeschaltet werden.
In der Figur 2 ist eine bevorzugte Ausführungsform eines Meßwerks dargestellt. Die das gesamte Meßwerk enthaltende Kammer 1 setzt sich aus drei koaxial und trennbar miteinander verbundenen Hohlzylindern 2, 3 und 4 sowie einer oberen und einer unteren Deckplatte 5, 6 zusammen. In dem ersten Kammerabschnitt 8, der von dem Hohlzylinder 2, der oberen Deckplatte 5 und einer Zwischenplatte 7 gebildet wird, ist der Federball 11 angeordnet, der auf der oberen Deckplatte 5 befestigt ist und durch eine Bohrung 12 mit dem Meßdruck p beaufschlagt wird. Die Abschlußplatte 13 des Federbalgs 11 trägt einen zentrisch angebrachten Bolzen 14, der durch eine Öffnung 15 in der Zwischenplatte 7 in den zweiten Kammerabschnitt 9 ragt. Im zweiten Kammerabschnitt 9 befindet sich eine auf der Zwischenplatte 7 befestigte, flachbauende Biegefeder 16 mit zentraler Krafteinleitung, vorzugsweise nach dem deutschen Patent 1 125 204. Der Bolzen 14, der mit der Biegefeder 16 kraftschlüssig verbunden ist, überträgt die von dem Meßdruck p im Federbalg 11 erzeugte Kraft. Die dadurch verursachte Oberflächendehnung der Biegefeder 16 wird mittels der dort in bekannter Weise aufgebrachten Dehnungsmeßstreifen in Widerstandsbrückenschaltung in ein elektrisches Signal umgeformt.
Als Überlastsicherung sind in der Öffnung 15 in der Zwischenplatte 7 Anschläge 36 angebracht, gegen die sich die Abschlußplatte 13 des Federbalgs 11 im Überlastfall anlegt. Mit den Befestigungsschrauben 17 für die Biegefeder 16 sind gleichzeitig Leiterplatten 18 befestigt, welche elektrische Schaltungselemente tragen, die zum Aufbau der Widerstandsbrücke und eines Vorverstärkers benötigt werden. Die Meßdiagonale der Widerstandsbrückenschaltung steht mit einer im dritten Kammerabschnitt 10 befindlichen Leiterplatte 19 in Verbindung, die gleichzeitig als Zwischenplatte diesen dritten Kammerabschnitt 10 nach innen begrenzt. Auf der Leiterplatte 19 ist der Verstärker 27 für das Brückenausgangssignal und die Konstantspannungsquelle 30 zur Versorgung der elektrischen Schaltungsteile angebracht. Eine Öffnung 20 in der unteren Deckplatte 6 der Kammer 1 dient zur Durchführung der elektrischen Leitungen vom Netz und zu dem mit der elektronischen Ziffernanzeige kombinierten Analog-Digital-Umsetzer.
Zur Durchführung von Reparaturen oder bei einem Wechsel des Meßbereichs können die- einzelnen Kammerabschnitte 8, 9 und 10 jeweils voneinander getrennt und durch andere ersetzt werden. Verschiedene Druckmeßbereiche können durch entsprechende Wahl der wirksamen Fläche des Federbalgs 11 bæw. seiner Abschlußplatte 13. dargestellt werden.
Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform besteht die Kammer 1 lediglich aus den Kammerabschnitte-n 8 und 9, die dann von der unteren Deckplatte 6 abgeschlossen sind.
Der Verstärker 27 und die KonstantspannungsqueIle 30 sind dann auf gesonderten Leiterplatten außerhalb der Kammer 1 im Gehäuse des Manometers angeordnet. Die die rammer 1 bildenden Hohlzylinder 2 und 3 sowie die Deckplatte 5 und 6 können in diesem Fall fest miteinander verschweißt sein, so daß das Meßwerk vor Umwelteinflüssen gut geschützt ist.
Da das Meßwerk nur aus wenigen und relativ billigen Teilen besteht, kann die ganze Kammer im Bedarfsfall ausgewechselt werden.
10 Patentansprüche - 2 Figuren

Claims

Patentansprüche Manometer mit Digitalanzeige, gekennzeichnet durch einen Federbalg (11) oder eine den Eingangsdruckrauin abschließende Membran als Druck-Kraft-Umformer; eine kraftschlüssig angekoppelte Biegefeder (16) mit Dehnungsmeßstreifen (25) in Brückenschaltung und einen, eine elektronische Ziffernanzeige (21) treibenden Analog-Digital-Umsetzer (22), dem das analoge, meßwertproportionale Ausgangssignal der Brückenschaltung (26) zugeführt ist.
2. Manometer nach Anspruch 1, dadurch -gekennzeichnet, daß das Druck-Kraft-Umformer und Biegefeder (16) mit.

Brückenschaltung (26) umfassende Meßwerk in einer geschlossenen Kammer (1) angeordnet ist.
3. Manometer nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb der Kammer (1) elektronische Schaltungen zur Verstärkung des Meßsignals und zur Erzeugung der Speisespannung für die elektrischen Teile des Meßwerks angeordnet sind.
4. Manometer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronischen Schaltungen in einem weiteren Abschnitt (10) der das Meßwerk enthaltenden Kammer (1) angeordnet sind.
5. Manometer nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (1) zur Aufnahme des Meßwerks im wesentlichen aus mehreren koaxial trennbar oder fest miteinander verbundenen Hohlzylindern (2, 3, 4) sowie einer oberen und einer unteren Deckplatte (5, 6) besteht.
6. Manometer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten Kammerabschnitt (8) der durch eine Öffnung (12) in der Deckplatte (5) mit dem Meßdruck (p) beaufschlagte Federbalg (11) angeordnet ist, dessen Abschlußplatte (13) einen zentrisch angebrachten Bolzen (14,) trägt, der durch eine Öffnung (15) in einer den ersten Eammerabschnitt (8) abschließenden Zwischenplatte (7) ragt, und daß in den folgenden zweiten Kammerabschnitt (9) auf der Zwischenplatte (7) eine mit DehnungsmeEstreifen (25) bestückte, mit dem Bolzen (14) kraftschlüssig verbundene Biegefeder (16) angebracht ist, sowie bei terplatten (18) mit den zum Aufbau einer Widerstandsbrücke (26) nötigen Schaltungselementen.
7. Manometer nach Anspruch 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß in einem dritten Kammerabschnitt (10) eine vorzugsweise als Leiterplatte (19) ausgebildete Zwischenplatte angeordnet ist mit einem an die Meßdiagonale der Widerstandsbrücke (26) angeschlossenen Verstärker (27) und einer Brücke und Verstärker speisenden Konstantspannungsquelle (30).
8. Manometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in der Meßdiagonalen der Brückenschaltung (26) liegende Widerstand (28,- 28'), an dem eine meßwertproportionale Spannung abnehmbar ist, veränderlich ist.
9. Manometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Ausgänge (24, 29) zur Entnahme des Meßsignals in analoger und/oder digitaler Form vorgesehen sind.
10. Manometer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Öffnung (15) in der den ersten Kammer;abschnitt-(8) abschließenden Zwischenplatte (7) Anschläge (36) angeordnet sind, denen die Abschlußplatte (13) des Federbalgs (11) im Überlastfall anliegt.

L e e r s e i t e