DE2903141C2 - Druckempfindliche Einrichtung - Google Patents

Description

2. Einrichtung nach Ansprueh 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schirm (12,22) die Schleife allseitig umgibt.

3. Einrichtung nach Ansprueh 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (11) ringförmig ausgebildet ist und die Schleife ein längs des Körpers (11) verlaufender EinzdIeiter^/0) ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlei. ^ aus einer Doppelleitung (20) besteht, und an einem Ende des Körpers (21) beginnt und endet.

5. Einrichtung nach Ansprueh 4, dadurch gekennzeichnet, daß

a) von einem Ende des Körpers (31) ausgehend zwei Doppelleiterschleifen (30', 30") im Körper (31) eingebettet sind und

b) die Doppelleiterschleifen (30', 30") in zwei verschiedenen Ebenen liegen, die einen Winkel von etwa 90° miteinander bilden.

6. Einrichtung nach Ansprueh 1, dadurch gekennzeichnet, daß beidseitig der Schleife (40) je eine den Schirm bildende Metallplatte (42', 42") angeordnet ist, die jeweils durch eine Schicht (41) des flexiblen Körpers mit Abstand zur Schleife (40) liegen.

Die Erfindung betrifft eine druckempfindliche Einrichtung, insbesondere zur Verwendung als Signalgeber nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Einrichtung ist aus der GB-PS 50 384 bekannt und dient z.B. als Signalgeber zur Auslösung eines Alarms oder eines Betätigungssignals für Türen. Unterhalb eines flexiblen Körpers (Schicht) aus nichtleitendem Material ist eine Leiterschleife mit mehreren Windungen angeordnet. Der flexible Körper ist seinerseits durch einen Schirm aus einer dünnen Metallfolie abgedeckt, der wiederum durch eine Gummiplatte abgedeckt ist.

Bei einer mechanischen Druckkraft auf die Gummiplatte wird die Metallfolie in dem belasteten Bereich auf die Schleife zubewegt Durch diese bereichsweise Abstandsänderung der Metallfolie zur Schleife ändert sich ausschließlich die Kopplung (Gegeninduktivität) zwischen der Metallplatte und der Schleife. Die Änderung der Gegeninduktivität bzw. des induktiven Gesamtwiderstands wird von einem Detektorkreis zu Schaltvorgängen ausgewertet Hält die mechanische Dnckkraft nicht weiter an, so stellt sich die Einrichtung in ihre Ausgangsstellung zurück.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine druckempfindliche Einrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derar: weiterzubilden, daß auch bei kleinen Druckbelastungen ohne großen elektronischen Aufwand eine fehlerfreie Auswertung der Änderung der Induktivität möglich ist.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung werden bei geringem Bauaufwand und gleichen Druckbelastungen erheblich größere Änderungen der Gesamtinduktivität erzielt als beim Stand der Technik. Da die Schleife im elastischen Körper eingebettet ist, führt eine durch Druckbelastung hervorgerufene Deformation des Körpers zu einer Deformation der Schleife, wodurch deren Eigeninduktivität geändert wird. Die Deformation der Schleife führt ferner zu einer Lageveränderung der Schleife zum Schirm, so daß neben der durch die Druckbelastung verursachten Annäherung des Schirms zur Schleife eine zusätzliche Annäherung der Schleife zum Schirm bewirkt ist. Durch das Zusammenwirken dieser Reaktionen ändert sich sowohl die Gegeninduktivität wie die Eigeninduktivität, so daß eine große Änderung der Gesamtinduktivität erzielt ist, die mit geringem elektronischen Aufwand ausgewertet werden kann. So können insbesondere auch kleine, punktförmige Druckbelastungen auf die Einrichtung sicher festgestellt werden.

Die erfindungsgemäße Einrichtung ist gegen Umwelteinflüsse unempfindlich und wird in ihrer Funktion durch äußere Witterungseinflüsse nicht beeinträchtigt. Sie kann leicht korrosionsfest ausgebildet werden und ist ohne Schwierigkeiten nachträglich an bestehenden Konstruktionen anbaubar.

Vorteilhaft umgibt der Schirm die Schleife allseitig, so daß bei kleiner Druckbelastung hohe Induktivitätsänderungen erzielt werden. Der Schirm bildet für die Leiterschleife eine den induktiven Widerstand beeinflussende

S3 Spule und bewirkt gleichzeitig eine Abschirmung gegen Störungen durch äußere magnetische Felder. Insbesondere mit einem ringförmig ausgebildeten Körper und einem längs des Körpers verlaufenden Einzelleiter als Schleife wird bei einfachem Aufbau ein hohes Ausgangssignal erhalten.

Sind von einem Ende des Körpers ausgehend zwei Doppelleiterschleifen im Körper eingebettet, die in zwei einen Winkel von etwa 90° miteinander bildenden, verschiedenen Ebenen liegen, so wird bei Einwirken äußerer mechanischer Belastungen auf die Einrichtung neben der Änderung der elektromagnetischen Kopplung zwischen den Leiterschleifen und dem Schirm auch eine Änderung des induktiven Widerstandes zwischen den Leiterschleifen selbst bewirkt.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den weiteren Ansprüchen angegeben und werden anhand der folgenden Beschreibung von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Einrichtung mit einem eingebetteten Einzelleiter,

F i g. 2 eine Einrichtung mit einem Doppeüeiter,

F i g. 3 eine Abwandlung der Einrichtung nach F i g. 2 mit zwei winklig zueinander angeordneten, voneinander getrennten Doppelleitern,

F i g. 3A einen Schnitt längs der Linie 3A-3A in Fig.3,

F i g. 4A eine als Matte ausgebildete druckempfindliche Einrichtung im Längsschnitt,

Fig.4B eine Draufsicht auf eine Matte gemäß F i g. 4A.

Die druckempfindliche Einrichtung nach F i g. 1 enthält eine Schleife aus einem Einzelleiter 10, der in einem ringförmigen Körper 11 aus nichtleitendem, flexiblem oder elastischem Material, vorzugsweise Weichgummi, eingebettet ist. Der flexible Körper 11 ist vollständig von einem flexiblen, leitenden Schirm 12 umgeben, der seinerseits von einer Schutzschicht 13 abgedeckt ist, welche beispielsweise aus Kunststoff oder Gummi bestehen kann. Die gesamte Anordnung ist ringförmig. Die Enden des Einzelleiters 10 sind an einen reaktanzabhängigen Detektorkreis DET angeschlosse.i, so daß eine Änderung der Induktivität der LeiterscWeife 11 gemessen werden kann. Die Induktivität der Schleife ändert sich bei Einwirkung von äußeren mechanischen Kräften auf die Einrichtung, wobei die Änderung der Gesamtinduktivität zum Teil auf einer Änderung der Kopplung zwischen der Einzelleiterschieife 10 und dem Schirm 12 (Gegeninduktivität) und zum Teil adf einer Änderung der geometrischen Form der Schleife 10 beruht (Eigeninduktivität).

Die druckempfindliche Einrichtung nach F i g. 2 enthält eine Doppelleitung in Form einer Schleife 20, die in einem Körper 21 aus nichtleitendem, flexiblem oder elastischem Material eingebettet ist. An der Außenseite des Körpers 21 ist ein flexibler leitender Schirm 22 angeordnet, der außen von einer äußeren Schutzschicht 23 abgedeckt ist. Die Enden des Schirms 22 sind voneinander getrennt, so daß die Einrichtung nach F i g. 2 im Vergleich mit der ringförmigen Einrichtung nach F i g. 1 eine geringere Dicke aufweist; die Einrichtung nach F i g. 2 arbeitet in gleicher Weise wie die nach F i g. 1.

In Abwandlung der Einrichtung nach F i g. 2 ist in F i g. 3 eine Einrichtung dargestellt, die zwei Leiterschleifen 30' und 30" enthält, welche in um 90° gegeneinander versetzten Ebenen (F i g. 3a) innerhalb eines Körpers 31 aus nichtleitendem, flexiblem oder elastischem Material angeordnet sind. Der Körper 31 selbst ist von einem flexiblen, leitenden Schirm 32 umgeben, der eine äußere Schutzschicht 33 aufweist. Zusätzlich zu den Änderungen der elektromagnetischen Kopplung zwischen den Leiterschleifen und dem Schirm, die sich bei Einwirken von mechanischen Kräften ergeben, entstehen in dieser Ausführung auch Änderungen der zwisehen den beiden Schleifen herrschenden Gegeninduktivität. Die Schleifen 30' und 30" können in Serie oder parallel zu dem reaktanzabhängigen Detektorkreis DET geschaltet werden.

Die Einrichtungen nach den F i g. 1 bis 3 sind insbesondere als Schutzvorrichtungen gegen Verklemmen von Türen, Maschinenwerkzeugen und dgl. einsetzbar, da sie auf in beliebigen Richtungen wirkende Belastungen ansprechen. Derartige Einrichtungen können aber auch als Alarm- bzw. Berührungs-Signalgeber verwen-Jet oder als Sensoren für Biege- oder Verdreh-Beanspruchungen dienen.

In den F i g. 4A und 4b ist die erfindungsgemäße Einrichtung als druckempfindliche Matte ausgebildet, die z. B. als Impulsgeber zum automatischen Öffnen von Türen, zum Inbetriebsetzen von Rolltreppen und auch als Alarmsignalgeber eingesetzt werden kann.

Die Matte enthält eine in einer Ebene angeordnete Leiterschleife 40, deren Windungszahl und Leitungsverlauf dem Einsatzzweck entsprechend dimensioniert ist. Die Leiterschleife 40 ist in einem Körper 41 aus nichtleitendem, flexiblem oder elastischem Material eingebettet, wobei beiderseits der Leiterschleife je eine Metallplatte 42' bzw. 42" angeordnet ist, die durch je eine Schicht des flexiblen Körpers 41 von der Schleife getrennt ist. Die obere Metallplatte 42' ist vorzugsweise flexibel, um die Empfindlichkeit der Einrichtung insbesondere hinsichtlich punktförmigen oder anders unregelmäßig verteilten Belastungen zu erhöhen. Die obere Platte 42' ist mit einer flexiblen, verschleißfesten Schutzschicht 43 abgedeckt. Die Arbeitsweis; der Einrichtung nach den F i g. 4A und 4B entspricht derjenigen der Einrichtung nach Fig. 1.

Ist im Detektorkreis DET ein Oszi'.'rtor vorgesehen, so bewirkt eine induktivitätsänderung einer crfindur.gsgemäßen Einrichtung eine Frequenzänderung des Oszillators. Zweckmäßig können geringe Frequenzänderungen in der Weise gemessen werden, daß die Anzahl der von dem Oszillator erzeugten Impulse innerhalb zweier aufeinanderfolgender Zeitintervalle gleicher Länge gezählt wird und die Impulszahlen aus diesen beiden Zeitintervallen miteinander verglichen werden. Unterschiedliche Impulszahlen zeigen die mechanische Betätigung der Einrichtung an.

Die vom Oszillator abgegebenen Impulse können auch dazu verwendet werden, die Zeitintervalle zu bestimmen, innerhalb deren ein weiterer Oszillator mit fester Frequenz einen Zähler triggert. Die Länge der Zeitintervalle ist dann ein Maß für die mechanische Betätigung der Einrichtung.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Druckempfindliche Einrichtung, insbesondere zur Verwendung als elektrischer Eignalgeber, bestehend

a) aus einem Körper (11, 21, 31, 41) aus einem flexiblen, nicht leitenden Material,

b) der eine elektrisch leitende Schleife (10,20,30', 30", 40) mit einander gegenüberliegenden Enden und einen längs der Schleife angeordneten elektrisch leitenden Schirm (12, 22, 32,42', 42") voneinander trennt, und

c) die durch Druckbelastung auf den Schirm verursachte Änderung des Abstandes zwischen der Schleife (10, 20, 30', 30", 40) und dem Schirm (12, 22, 32, 42', 42") als Induktanzänderung durch den Detektorkreis feststellbar ist, dadurcb gekennzeichnet, daß

d) die Scbteife (10_; 20,30'. 30", 40) im Körper (11. 21,31,41) eingebettet ist und

e) bei Druckbelastung ihre geometrische Form und ihre Lage relativ zum Schirm (12,22,32,42', 42") ändert.