DE2630305A1

DE2630305A1 - Converter to change pressure measurement to frequency - uses elements for excitation of oscillations of cord with pressure applied and has stabiliser incorporated

Info

Publication number: DE2630305A1
Application number: DE19762630305
Authority: DE
Inventors: Theodor Prof Dr Ing Gast
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1976-07-06
Filing date: 1976-07-06
Publication date: 1978-01-12

Abstract

The appts. converts pressure to frequency and uses elements for excitation of oscillations of cord with pressure applied. A flexible measuring element (11) transmits the pressure vertically to the cord (17) The flexible measuring element (11) consist of bellows or a membrane. The bellows (11) is accommodated in a housing (10) and sealed to the surface of the housing (10) which points upwards. The lower end of the bellows (11) is sealed off by means of a plate (12). A crossed spring parallel guide (13) is fixed to the wall of the housing (10). It stabilizes and guides the bellows (11). A knife edge (15) is fixed to the sealing plate (12).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Umwandlung eines Drucks in eine Frequenz nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon eine solche Vorrichtung bekannt, bei der der zu messende Druck in Richtung der Saite angreift und bei der die Saite Transversalschwingungen ausführt. Diese Anordnung ist jedoch mit größerem technischen Aufwand verbunden und bietet Probleme in der Linearisierung zwischen Druck und Frequenz.The invention is based on a device for converting a Pressure in a frequency according to the preamble of the main claim. It is one of those Known device in which the pressure to be measured acts in the direction of the string and in which the string vibrates transversely. However, this arrangement is associated with greater technical effort and presents problems in linearization between pressure and frequency.

Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß bei einfacher Konstruktion ohne zusätzliche Hilfsmittel eine gute Linearität zwischen dem zu messenden Druck und der erhaltenen Ausgangsfrequenz vorliegt. Ein gutes Temperaturverhalten ist gegeben.Advantages of the invention The device according to the invention with the characterizing Features of the main claim has the advantage that with a simple construction Good linearity between the pressure to be measured without additional tools and the obtained output frequency is available. A good temperature behavior is given.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Vorrichtung möglich. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung eines Faltenbalgs als elastisches Meßglied und eine damit verbundene Schneide zur Übertragung der druckproportionalen Aus lenkung auf die Saite.The measures listed in the subclaims are advantageous Developments and improvements of the device specified in the main claim possible. The use of a bellows is particularly advantageous as an elastic one Measuring element and an associated cutting edge for transferring the pressure-proportional Steering out of the string.

Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Figur zeigt eine Vorrichtung mit einem Faltenbalg als elastisches Meßglied.Drawing An embodiment of the invention is shown in the drawing and explained in more detail in the following description. The figure shows a device with a bellows as an elastic measuring element.

Beschreibung der Erfindung In einem Gehäuse 10 ist ein Faltenbalg 11 vorgesehen, der dichtend an der nach obengerichteten Fläche des Gehäuses 10 befestigt ist. Am unteren Ende ist der Faltenbalg 11 durch eine Abschlußplatte 12 abgedichtet. Eine Kreuzfeder-Parallelführung 13, die an der Wandung des Gehäuses 10 mit Haltevorrichtungen 14 befestigt ist, dient der Stabilisierung und der parallen Führung des Faltenbalgs 11. Dazu ist die Abschlußplatte 12 im Zentrum der Kreuz-Parallelführung 13 mit dieser verbunden. An der Abschlußplatte 12 ist eine Schneide 15 angebracht, deren Schneidkante 16 auf eine gespannte Saite 17 drückt. Diese Saite 17 ist durch Haltevorrichtungen 18 an der Wandung des Gehäuses 10 befestigt. Zur Vorspannung des Systems und Verbesserung des elastischen Gesamtverhaltens sowie zur Meßbereichserweiterung ist zwischen der Abschlußplatte 12 und der oberen Gehäusewandung des Gehäuses 10 im Faltenbalg 11 eine Feder 19 vorgesehen. Eine erste Öffnung 20 im Gehäuse 10 führt zum Innenraum des Faltenbalgs 11 und eine zweite Öffnung 21 im Gehäuse 10 ist mit dem Außenraum des Faltenbalgs 11 verbunden.Description of the invention In a housing 10 is a bellows 11 is provided which is sealingly attached to the upwardly facing surface of the housing 10 is. At the lower end, the bellows 11 is sealed by an end plate 12. A cross spring parallel guide 13, which is attached to the wall of the housing 10 with holding devices 14 is attached, is used to stabilize and the parallel guidance of the bellows 11. For this purpose, the end plate 12 is in the center of the cross-parallel guide 13 with this tied together. On the end plate 12, a cutter 15 is attached, the cutting edge 16 presses on a tensioned string 17. This string 17 is by holding devices 18 attached to the wall of the housing 10. To preload and improve the system the overall elastic behavior as well as the expansion of the measuring range is between the End plate 12 and the upper housing wall of the housing 10 in the bellows 11 a spring 19 is provided. A first opening 20 in the housing 10 leads to the interior of the bellows 11 and a second opening 21 in the housing 10 is with the outside space of the bellows 11 connected.

Zur elektrodynamischen Selbsterregung der Saite 17 ist ein Schwingungserzeuger vorgesehen, der aus einem mit der Saite 17 zusammenwirkenden gehäusefesten Magneten 22 und einer mit der Saite in Wirkverbindung stehender Schwingschaltung besteht. Eine solche Schwingschaltung zur elektrodynamischen Selbsterregung eines schwingfähigen Systems benützt die Saite als induktiven Aufnehmer zur Aufnahme ihrer eigenen Schwingungen.Das an den Enden der Saite anstehende Spannungssignal wird verstärkt und als Strom wiederum der Saite zugeführt, wodurch deren Schwingung aufrechterhalten wird. Durch den Verstärkungsfaktor der Schwingschaltung 23 und eventuell vorhandener Dämpfungsglieder kann die Schwingung des Systems konstant eingestellt werden. Die aufgenommene Frequenz wird als Reßsignal für den zu messenden Druck oder für die zu messende Druckdifferenz einer in der Zeichnung nicht näher dargestellten Anzeig- oder Auswertevorrichtung zugeführt.A vibration generator is used for the electrodynamic self-excitation of the string 17 provided, which consists of a cooperating with the string 17 magnet fixed to the housing 22 and an oscillating circuit that is operatively connected to the string. Such an oscillating circuit for the electrodynamic self-excitation of an oscillatable Systems uses the string as an inductive pick-up to pick up its own vibrations The voltage signal at the ends of the string is amplified and then converted into a current fed to the string, whereby its vibration is maintained. By the gain factor the oscillating circuit 23 and any attenuators present can the oscillation of the system can be set constant. The recorded frequency is used as a rupture signal for the pressure to be measured or for the pressure difference to be measured a display or evaluation device not shown in detail in the drawing fed.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise sei pl, womit die erste Öffnung 20 beaufschlagt ist, der zu messende Druck und der Druck p2, mit der die zweite Öffnung 21 beaufschlagt ist, der Druck der umgebenden Atmosphäre oder ein Referenzdruck. Die Ausgangsfreqnz wird damit ein Naß für die Druckdifferenz zwischen dem Referenzdruck und dem zu messenden Druck. In analoger Anwendung kann natürlich der Referenzdruck p2 auch ein Vakuum sein, wodurch eine Absolutdruckmessung des Drucks pl ausführbar ist. Ebenso können Referenzdruck p2 und zu messender Druck pl an den Öffnungen 21 und 20 vertauscht werden, je nachdem, ob zur Erhöhung des zu messenden Drucks eine Erhöhung oder eine Verringerung der Ausgangsfrequenz erreicht werden soll.To explain the mode of operation, pl, which is the first opening 20 is applied, the pressure to be measured and the pressure p2 with which the second Opening 21 is acted upon, the pressure of the surrounding atmosphere or a reference pressure. The output frequency thus becomes a factor for the pressure difference between the reference pressure and the pressure to be measured. The reference pressure can of course be used in the same way p2 can also be a vacuum, whereby an absolute pressure measurement of the pressure p1 can be carried out is. The reference pressure p2 and the pressure p1 to be measured can also be provided at the openings 21 and 20 are swapped, depending on whether to increase the pressure to be measured a Increase or decrease the output frequency is to be achieved.

Durch den Druck pl, bzw. durch die Druckdifferenz der Drucke p1 und p2 erfolgt eine Aus lenkung des Faltenbalgs 11 und damit der Schneide 15. Diese Auslenkung wird auf die Seite 17 übertragen. Die Spannkraft der Saite 17 nimmt in guter Näherung quadratisch mit der Auslenkung der Schneide 15 zu. Da die Eigenfrequenzen der Saite 17 mit der Wurzel aus der Spannkraft der Saite wachsen, ist die Beziehung zwischen Druck und Frequenz in guter Näherung linear. Diese Beziehung kann durch folgende Gleichung wiedergegeben werden: (f Frequenz, 1 Länge der ausgelenkten Saite, E Elastizitätsmodul des Saitenwerkstoffs, 3 Dichte des Saitenwerkstoffs, s Auslenkung der Saite, lo Länge der unausgelenkten Saite) Anstelle des in der Figur dargestellten Faltenbalgs als elastisches Meßglied können auch andere elastische Meßglieder, wie z.B. eine Membran oder eine Bourdon-Feder Anwendung finden.The pressure p1 or the pressure difference between the pressures p1 and p2 results in a deflection of the bellows 11 and thus of the cutting edge 15. This deflection is transferred to the side 17. The tension of the string 17 increases in a good approximation quadratically with the deflection of the cutting edge 15. Since the natural frequencies of the string 17 grow with the square root of the tension force of the string, the relationship between pressure and frequency is linear to a good approximation. This relationship can be represented by the following equation: (f frequency, 1 length of the deflected string, E modulus of elasticity of the string material, 3 density of the string material, s deflection of the string, lo length of the undeflected string) Instead of the bellows shown in the figure as an elastic measuring element, other elastic measuring elements, such as a Diaphragm or a Bourdon spring are used.

In erweiterter Auslegung des Begriffs "Saite" kann darunter auch z.B. ein Metallstab (z.B. bei Vorliegen größerer Drücke) oder ein anderes mechanisches, schwingfähiges System, wie z.B. eine Schwingungsmembran, verstanden werden.In an expanded interpretation of the term "string", e.g. a metal rod (e.g. in the case of higher pressures) or some other mechanical, system that can vibrate, such as a vibrating membrane.

Claims

Claims / 1 device for converting a pressure into a frequency, with a string that can be acted upon by the pressure and with means for stimulating vibrations this string, characterized in that an elastic measuring member (11) is provided is, through which this pressure can be transmitted vertically to the string (17).

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the elastic Measuring element (11) is a bellows.

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the elastic measuring element is a membrane.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that that a cutting edge (15) connected to the elastic measuring element (11) for transmission the force exerted by the elastic measuring member (11) on the string (17) is provided is.

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the elastic measuring element (11) can be acted upon by a pressure difference.

6. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the elastic measuring element (11) on one side with the vacuum and on the other side with the Jßdruck can be applied.

7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that that the elastic measuring element (11) can additionally be preloaded by the pressure of a spring (19) is.

8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that that for the electrodynamic self-excitation of the string (17) an electronic vibration generator (22, 23) is provided.