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Einrichtung zur Fernmessung von Druck
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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Fernmessung von Druck
mit einem Meßfühler, der unter dem Einfluß der Ileßgröße eine den Meßwert abbildende
Formänderung und/oder Lageänderung vollzieht, die mit Hilfe einer Codescheibe und
eines Abtasters in ein Signal umformbar und als solches einer räumlich entfernt
angeordneten Signalverarbeitungsstelle zuleitbar ist.
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Bei einer bekannten Druckmeßeinrichtung dieser Art ist die Codescheibe
mit einem Codeschema versehen, das aus elektrisch leitenden und nichtleitenden Abschnitten
besteht, die durch Schleifkontakte abtastbar sind. Die hierbei über das Codeschema
fließenden Ströme sind von der jeweiligen Stellung der Codescheibe abhängig, sie
bilden ein Maß für den auf das Meßglied einwirkenden Druck und werden über elektrische
Leítungen zu einer an entfernter Stelle angeordnete geeignete Meß-bzw. Anzeigevorrichtung
übertragen.
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Oxidationen und/oder Verschmutzungen der elektrisch leitenden Abschnitte
des Codeschemas sowie der Schleifkontakte können zu Ubergangswiderständen führen,
die das Meßergebnis verfälschen.
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Hinzu kommt noch, daß die elektrischen Leitungen, welche die Schleifkontakte
mit der Meßvorrichtung verbinden, durch elektrische und/oder magnetische Störfelderbeeinflußbarsind
und somit ebenfalls Meßfehler verursachen können. Infolge der elektrisch leitenden
Verbindung zwischen Anzeigevorrichtung und der an den Meßfühler angeschlossenencodescheibe,
ist eine Druckmessung in elektrischen Anlagen, bei denen Potentialunterschiede zwischen
Meßfühler und Anzeigevorrichtung bestehen, nicht möglich.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur
Fernmessung von Druck der eingangs genannten Art anzugeben, bei der die Abtastung
dercodescheibe sowie die Übertragung des Signals zur Signalverarbeitungsstelle zumindest
weitgehend von Störungseinflüssen frei ist. Darüberhinaus sollen auch Potentialunterschiede
zwischen Meßfühler und Signalverarbeitungsstelle keinesfalls zur Störungen des Meßbetriebes
führen.
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Die Lösung dieser Aufgabe hesteht nun erfindungsgemäß darin, daß dieCodescheibe
lichtdurchlässige und lichtundurchlässige, das Codeschema bildende Bereiche aufweist
und zur Erzeugung von digitalen optischen Signalen wenigstens zwischen einer am
Abtaster vorgesehenen Lichtabstrahlstelle sowie mindestens einer Lichtaufnahmestelle
angeordnet ist, wobei die Lichtab strahlstelle sowie die Lichtaufnahmestelle durch
jeweils wenigstens einen Lichtleiter mit einer Lichtquelle bzw. der Signalverarbeitungsstelle
verbunden sind.
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Das auf dercodescheibe angeordnete Codrschema erzeugt digitale optische
Signale, die über einen Lichtleiter der entfernt angeordneten Signalverarbeitungsstelle
zugeführt werden, wo diese direkt als optische Signale angezeigt oder gegebenenfalls
mittels lichtempfindlicher Detektoren in elektrische Signale umgeformt und in entsprechenden
Geräten angezeigt werden können.
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Da das Licht, welches zur Bildung der digitalen optischen Signale
erforderlich ist, dem Abtaster ebenfalls durch Lichtleiter zugeführt wird, sind
keinerlei elektrisch leitende Verbindungen erforderlich, die durch elektrische und/oder
magnetische Störfelder beeinflusst werden könnten, so daß Meßfehler dieser Art vermieden
sind. Ferner leuchtet ein, daß durch die optische Abtastung des Codeschemas das
Problem von verschmutzten oder oxidierten Kontaktstellen vollständig ausgeschaltet
ist und Potentialunterschiede zwischen Meßglied und Signalverarbeitungsstelle infolge
der eingeschalteten elektrisch nicht leitenden Lichtleiter zulässig sind.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus dem Unteranspruch
sowie aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles im Zusainmenhang
mit den schematischen Zeichnungen hervor.
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Hierbei zeigen Figur 1 eine Fernmeßeinrichtung gemäß der Erfindung
in Form eines Plattenfedermanometers im vertikalen Längs schnitt, Figur 2 den Bereich
des Abtasters der Figur 1 als Detail im größeren Maßstah und im Vertikalschnitt
und Figur 3 einen horizontalen Querschnitt durch den Gegenstand der Figur 2 gemäß
der Schnittlinie III-III.
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Die Druckmeßeinrichtung gemäß Figur 1 weist ein Plattenfedermanometer
10 auf. Dieses enthält eine Plattenfeder 12, die zwei Räume 14, 16 voneinander trennt.
Die Plattenfeder 12 ist kreisförinig augebildet und an ihrem Rand zwischen die Flansche
18 eines Gehäuses 20 eingespannt, welches die beiden Raume 14 und 16 zum Außenraum
hin begrenzt. Für den Anschluß der Räume 14 und 16 an Druckmeßstellen sind diese
jeweils mit einer Anschlußöffi1ung 22 versehen.
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Um eine Formänderung der Plattenfeder 12 bei sehr geringer Druckbeaufschlagung
zu erleichtern, weist die Plattenfeder eine kreisringförmig umlaufende Wellung 24
auf. Im Zentrum dieser Wellung bzw. im Zentrum der Plattenfeder 12 ist ein Übertragungsglied
26 in Form eines Stabes senkrecht zur Plattenfeder 12 befestigt. Dieses Übertragungsglied
26 durchdringt den oberen Teil des Gehäuses 20 und endet in einer hülsenförmigen
geschlossenen Abdeckung 28, die am Oberteil des Gehäuses befestigt ist.
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Am oberen Ende des Übertragungsgliedes 26 ist diecodescheibe 30 befestigt,
die in vertikaler Richtung durch den optischen Abtaster 32 bewegbar ist, wobei Abtaster
undCodcheibe zusammen den optischen Codierer 34 bilden. Vom Codierer 34 gehen die
in Figur 1 nicht eingezeichneten Lichtleiter 48, 50 ab (siehe Figur 3), die zu der
räumlich entfernt angeordneten Signalverarbeitungsstelle bzw. Lichtquelle führen;
die Entfernung kann je nach Auswahl der Lichtleiter 20 rn oder mehr betragen.
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Wie insbesondere aus den Figuren 2 und 3 zu ersehen ist, welche den
Codierer 34 als Einzelheit und im größeren Maßstab zeigen, besteht die Codescheibe30
aus einem rechteckigen Stück eines lichtundurchlässigen, steifen Materials, wie
zum Beispiel Metall oder Kunststoff mit einer Dicke von etwa 0,3 bis 2 mm. Längs
der COdescheibe30 ist das Codeschema 36 mit nebeneinanderliegenden Spuren angeordnet.
Diese bestehen aus in der Codescheibe angebrachten Offnungen 38.
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Die Anzahl der Spuren ist auf die Meßaufgabe abgestimmt, im vorliegenden
Beispiel sind es sieben Stück.
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Die Codescheibe 30 ist durch einen am Abtaster 32 angebracnten Schlitz
42 bewegbar, so daß die Spuren des Codeschemas 36 durch den Schlitz laufen. Hierbei
ist der Schlitz 42 in einem balkenförmigen Träger 40 ausgespart, der quer in die
Abdeckung 28 eingesetzt ist.
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Wie insbesondere aus Figur 3 ersichtlich, sind im Träger 40 sieben
nebeneinanderliegende Lichtaufnahmestellen 44 so angeordnet, daß bei einer vertikalen
Bewegung der Codescheibe 30 die Öffnungen 38 des Codeschemas jeweils an einer Lichtaufnahmestelle
44 vorbeilaufen. Auf der anderen gegenüberliegenden Seite des Schlitzes 42 ist eine
Lichtabstrahlstelle 46 (oder mehrere) vorgesehen, deren Lichtstrahlung je nach Stellung
der Code scheibe 30 durch die Öffnungen 38 zur zugeordneten Lichtaufnahmestelle
44 gelangen kann.
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Die Lichtaufnehmestellen 44 sind über Lichtleiter 48 mit der Signalverarbeitungsstelle
verbunden, die räumlich entfernt und in den Zeichnungen nicht dargestellt ist. Dort
werden die digitalen optischen Signale direkt angezeigt oder durch lichtempfindliche
Detektoren in elektrische Signale umgeformt und in geeigneten Geräten anzeigt und/oder
registriert. Die lichtabstrahlstelle 46 ist durch einen Lichtleiter 50 mit einer
Lichtquelle verbunden, die ebenfalls nicht dargestellt ist und vorzugsweise Bestandteil
der Signalverarbeitungsstelle ist.
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Unter Licht soll im vorliegenden Falle auch unsichtbare Strahlung
verstanden sein. Im Träger 40 sind die Lichtleiter 48,50 so angeordnet, daß ihre
Enden die Lichtabstrahlstellen bzw.
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Llchtaufnahmestellen bilden.
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Durch die vorgenannte Aushildung sind am Abtaster 32 keinerlei Teile
vorhanden, die elektrische Spannungen führen, so daß die Meßeinrichtung auch für
den Einsatz in explosionsgefädeten Geräten oder Räumen geeignet ist. Da zudem die
Funktion der Lichtleiter durch elektrische und/oder Störfelder elektromagnetische
Störfelder in keiner Weise beeinflußt werden kann, eignet sich die Meßeinrichtung
zudem für Messungen in elektrischen Maschinen wie zum Beispiel Motoren oder Transformatoren,
wobei auch Potentialunterschiede zwischen Meßfühler und Signalverarbeitungsstelle
zulässig sind.
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Die Lichtleiter 48, welche zwischen die Lichtaufnahmestellen 44 und
Signalverarbeitungsstelle eingeschaltet sind, bestehen gemäß Figur 3 aus einzelnen
Lichtleitern. Es ist jedoch auch möglich, die Lichtleiter jeweils aus einzelnen
Lichtleitfasern zusammenzusetzen. In diesem Falle kann man sämtliche Lichtleitfasern
zu einem Strang zusammenfassen und in geordneter Weise den einzelnen Lichtaufnahmestellen
zuordnen, wobei die entgegengesetzten Enden entsprechend geordnet sind.
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Verwendet man auch für den Lichtleiter 50, der zur Lichtabstrahlstelle
46 führt, Lichtleitfasern, so ist eine bestimmte Ordnung dieser Fasern nicht erforderlich.
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Zur Messung z. B. eines Überdruckes gegenüber der Atmosphäre, wird
der erste Raum 14 des Plattenfedermanometers über die Anschlußöffnung 22 mit der
vorgesehenen Meßstelle verbunden, wogegen der zweite Raum 16 über die Anschlußöffnung
22 mit der Atmosphäre in Verbindung bleibt. Unter dem Einfluß des Überdruckes verformt
sich die Plattenfeder 12 nach oben, so daß die durch das Übertragungsglied 26 verbundene
Codescheibe 30 eine vertikale Auslenkung nach oben erfährt.
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Diese vertikale Auslenkung, die ein Maßstab für den zu messenden Druck
ist, wird durch den Codierer 34 in ein digitales optisches Signal umgesetzt. Denn
jeder Stellung der Codescheibe 30 ist im Abtaster 32 ein bestimmtes Muster des Codeschemas
36 zugeordnet. Dieses wird mit Hilfe der von der Lichtabstrahlstelle 46 ausgehenden
Lichtstrahlung sowie den zugeordneten Lichtaufnahmestellen 44 abgetastet. Das so
gewonnene digitale optische Signal wird durch die Lichtleiter 48 der räumlich entfernt
angeordneten Signalverarbeitungsstelle zugeführt und dort angezeigt und/oder weiterverarbeitet.
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Anstelle einer Plattenfeder 12 kann selbstverständlich auch ein Federbaly
für die Umsetzung des Druckes in eine Relativbewegung angewendet werden.
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