DE3209661A1

DE3209661A1 - Messgeraet zum messen physikalischer groessen, z.b. des luftdrucks

Info

Publication number: DE3209661A1
Application number: DE19823209661
Authority: DE
Inventors: Heinz Dieter Dipl.-Ing.(FH) 6050 Offenbach Sonnleitner
Original assignee: Sonnleitner heinz Dieter dipl-Ing
Current assignee: Sonnleitner heinz Dieter dipl-Ing
Priority date: 1982-03-17
Filing date: 1982-03-17
Publication date: 1983-09-29

Description

Die Erfindung betrifft ein MeSger w zum !<eSsen nach dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
FUr das Fahrverhalten eines Kraftfahrzeugs ist der Reifendruck von entscheidender Wichtigkeit. Insbesondere dann, wenn der Reifendruck niedriger ist, als er vom Hersteller vorgeschrieben wurde, verschlechtern sich die Lebensdauer und das Fahrverhalten des Reifens.
Außerdem erhöht sich der Kraftstoffverbrauch nicht unerheblich.
Untersuchungen haben gezeigt, daß mehr als die Hälfte aller Kraftfahrzeuge mit zu niedrigem Reifendruck gefahren werden. Dies kann bei hohen Geschwindigkeiten die Ursache für eine plötzliche Zerstörung eines Reifens sein. Da das Absinken des Reifendrucks unter die zulässige Grenze oft vom Fahrer eines Kraftfahrzeugs nicht bemerkt wird, ist man bestrebt, einen falschen Reifendruck automatisch zu signalisieren. Sinkt der Reifendruck beispielsweise um mehr als 0,2 bar, dann soll dem Fahrer signalisiert werden, welcher Reifen zuwenig Luft aufweist.
Es ist bereits eine elektrische Defektwarnvorrlchtung fUr Fahrzeugluftreifen bekannt, die einen am Fahrzeugrad angebrachten energielosen Stromkreis und einen am Fahrzeug fest angebrachten Stromkreis aufweist (DE-PS 1 505 111). Diese mit einer Induktionsspule arbeitende Vorrichtung benötigt einen durch den Reifendruck gesteuerten Unterbrecherkontakt, der mit dem Reifen umläuft und den Stromkreis schließt. Ein solcher durch Druckluft gesteuerter Unterbrecherkontakt ist jedoch in der Herstellung sehr teuer. Außerdem ist eine aufwendige elektronische Auswerteschaltung auf der Fahrzeugseite erforderlich.
Weiterhin ist eine Vorri-chtung zur Anzeige des Druckabfalls in einem Reifen eines Kraftfahrzeugrads bekannt, die am Rad eine Gebereinrichtung mit einem kolbenartigen Stellglied aufweist, das direkt durch den Druck im Reifen verstellbar ist (DE-PS 2 351 456). Der Druck des Reifens Wirkt hierbei auf eine Membran ein, die einen Kolben mit An- lageteller beaufschlagt. Der Anlageteller des Kolbens wird Uber eine Druckfeder gegen die Membran gedrückt. Nimmt der Reifendruck ab, dann verstellt die Druckfeder den Kolben nach oben, bis schließlich beim Unterschreiten eines vorgegebenen Druckwertes der Kolben einen Klappanker freigibt. Dieser Klappankermechanismus ist jedoch sehr aufwendig.
XhnlRch aufwendige Alarmvorrichtungen fUr den Reifendruck sind auch aus anderen Druckschriften bekannt (DE-PS 1 605 706, DE-AS 2 251 977, DE-PS 2 400 953). Bei alten diesen Einrichtungen wird im übrigen nicht die Abhängigkeit des Reifendrucks von der Temperatur berUcksichtigt.
Es ist indessen auch eine temperaturkompensSerte Reifendruckkontrolle bekannt, bei der in der Radfelge ein Membranschalter eingebaut ist, der als Teil eines Schwingkreises Uber einen Luftspalt hinweg auf einen Hochfrequenzgeber wirkt (VDI nachrichten, 21./22. Mai 1981, Seite 11; DE-OS 2 832 447, DE-OS 2 902 213, DE-OS 2 951:139). Die Temperaturkompensation wird hierbei durch ein Referenzvolumen erzielt, das sich auf der Innenseite einer Membran befindet, auf deren Außenseite der Reifenluftdruck lastet. Der nahezu gleichmäßige Druckanstieg bei Erwärmung der Luft im Reifen findet auf diese Weise beiderseits der Membran statt. Der elektrische Schwinkreis muß allerdings stets auf eine bestimmte Frequenz abgestimmt werden, die wiederum ein Maß für den herrschenden Luftdruck ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Meßgerät für Größen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, einfach aufgebaut ist und das die Nachteile der bekannten Meßgeräte nicht aufweist.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht insbesondere darin, daß fUr die Anzeige einer bestimmten Reifendruckveränderung weder Schwingkreise abgestimmt werden mUssen, noch randseitig Schalter zu schließen sind. Außerdem können optische Anzeigen, z.B.
Anzeigen aus Leuchtdioden oder Flüssigkristallelementen, praktisch ohne Verstärkung angesteuert werden. Ferner können Druck-Schwellwerte, bei denen eine Signalisierung erfolgen soll, auf einfache Weise eingestellt werden.
Ferner ist das erfindungsgemäße Meßgerät nicht auf die Messung und die Anzeige von Luftdruck beschränkt, sondern kann überall dort mit Erfolg eingesetzt werden, wo die Anderung einer physikalischen Größe eine Lageveränderung eines Gegenstandes, z.B. einer Membran, bewirkt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.
Es zeigen: Fig.1 ein Motorrad von der Seite, bei dem Druckluftmeßeinrichtungen vorgesehen sind; Fig.2 eine Teilansicht des in der Fig.1 gezeigten Motorrads von vorne, wobei die Stoßdämpfer und die eingebauten Druckluftmeßgeber zu erkennen sind; Fig.3 eine Variante der in der Fig.2 gezeigten Vorrichtung, bei der die Meßgeber in der Nähe der Reifenachse angeordnet sind; Fig.4 einen Schnitt durch einen Auto-Reifen mit einem Druckluftmeßgeber; Fig.5 einen Schnitt durch einen Auto-Reifen, wobei ein feststehender Feldgeber als Distanzreferenz vorgesehen ist; Fig.6 eine Detaildarstellung von Druckluftmeßgeber und Druckluftmeßempfänger gemäß Fig.4; Fig.7 eine Detaildarstellung von Druckluftmeßgeber und Druckluftmeßempfänger; Fig.8 eine Anordnung mit Druckluftsensoren und Druckluftmeßgebern, wobei die Druckluftsensoren über elektronische Schaltungen einer Anzeige zugeführt sind, welche symbolisch ein Motorrad von oben zeit, über dessen Räder Leuchtelemente angeordnet sind; gegeignet für Vorrichtung nach Fig.2 mit digitalem Hallsensor; Fig.9 Drei Beispiele der Signalverarbeitung vom Sensorbaustein bis zur Anzeige; geeignet für Vorrichtungen gemäß Figuren 3,6 mit analogem Hallsensor; Fig. 10 Zwei weitere Beispiele der Signalverarbeitung vom Sensorbaustein bis zur Anzeige; geeignet für Fig.7 mit analogem Hallsensor, Fig. 11a eine Bruckmeßvorrichtung mit Wiegand-Modul und Signaiwandler; Fig. 11b eine Druckmeßvorrichtung mit Signalwandler und Achsen-Signalübertragung; Fig. 12 eine Druckmeßvorrichtung mit akustischer Modulation In der Fig.1 ist ein Motorrad 1 von der Seite gezeigt, bei dem eine Sitzbank 2, ein Wind schutz 3, ein Lenker 4, ein Tank 5, ein Motorblock 6 und zwei Räder 7,8 zu erkennen sind. Die Räder 7,8, die in bekannter Weise Felgen 9,10 und Reifen 11,12 aufweisen, sind über Aufhängungen bzw.
Stoßdämpfer 13,14 mit dem Fahrgestell des Motorrads 1 verbunden. An den Felgen 9,10 erkennt man Druckluftmeßgeber 15,16, die in den nachfolgenden Figuren noch näher beschrieben werden.
Die Fig.2 zeigt eine erste Variante der Anbringung von Druckluitm§Bgebern 16,17und Druckluftmeßempfängern 18, 19 zwischen den Stoßdämpfern 14,20 und der Felge 10. Hier bei ist in der Felge 10 ein Luftkanal 21 vorgesehen, der in Richtung auf die Radachse 22 weist. Dieser Luftkanal 21 verzweigt sich in zwei querverlaufende Luftkanäle 23,24, die zu den Meßgebern 16,17 führen.
Die von dem Meßgebern 16,17 gemessenen bzw. erfaßten Luftdrücke des Reifens 8 werden drahtlos zu dem Meßempfängern 18,19 übertragen, welche an Leitungen 25,26 angeschlossen sind, die in oder an den Stoßdämpfern 14,20 nach oben verlaufen und Der eine elektronische Schaltung zu einer Anzeigeeinrichtung führen.
In der Fig.3 ist eine Variante mit analogem Hall-Sensor dargestellt, bei der die Meldung eines Meßgebers an der Radachse 22 erfaßt wird. Von der Felge 10 ist hierbei ein Luftkanal 27 durch Speichen oder ähnliche Verbindungen zwischen Radachse 22 und Felge 10 geführt, der bis nahe an die Radachse 22 heranreicht. Kurz vor der Radachse 22 ist ein Meßgeber 28 vorgesehen, dem ein Meßempfänger 29 gegenüberliegt. Von diesem Meßempfänger führen eine oder mehrere LeitungenOüber die Radachse 22 zu dem Stoßdämpfer 14 und von dort aus weiter zu einer nicht dargestellten Anzeigeeinrichtung, und zwar über eine elektronische Schaltung.
In der Fig.4 ist die Anordnung von Meßgeber 32 und Meßempfänger 31 bei einem . Auto-Rad 33 gezeigt.
An der Felge 34 dieses Vorderrads 33, die einen Reifen 34a trägt, ist eine Durchbohrung 35 vorgesehen, durch die Luft aus dem Reifen 34azu dem Meßgeber 32 gelangt. Die drahtlosen Meßsignale dieses Meßgebers 32 werden dem Meßempfänger 31 zugeführt, der über eine Fektronik undiSDer eine oder mehrere Leitungen 36 mit einer Anzeigeeinrichtung verbunden ist.
Die Leitungen bzw. die Leitung 36 sind dabei entlang nicht rotierender Teile 37,38 des Autos; geführt.
Der Meßgeber 32 ist U-förmig ausgebildet, so daß der Meßempfänger 31 zwischen den beiden Schenkeln des U hindurchrotieren kann. Weitere Einzelheiten hierzu werden noch im Zusammenhang mit Fig.6 beschrieben.
Die Fig.5 zeigt im wesentlichen denselben Ausschnitt aus einem Rad wie die Fig.4. Im Unterschied hierzu sind jedoch der Meßempfänger und der Meßgeber in anderer Weise einander zugeordnet. Der Meßgeber 39 ist hierbei nicht U-förmig, sondern als Block ausgebildet, der allerdings ebenfalls über einen Luftkanal 35 Verbindung zu dem Luftraum des Reifens 34ahat. In geringem Abstand von diesem Meßgeber 39 ist ein Meßempfänger 40 vorgesehen, der mit den nicht rotierenden Teilen 37,38 fest verbunden ist. Von diesem Meßempfänger 40 führt wieder eine elektrische Verbindung 36 zu einer nicht dargestellten elektronischen Schaltung mit nachfolgender Anzeigeeinrichtung.
In der Fig.6 ist eine Vorrichtung im Detail dargestellt, die einen Meßgeber 32 und einen Meßempfänger 31 gemäß Fig. 4 aufweist.
Die Durchbohrung 35 in der Felge 34 ist mit querverlaufenden Luftkanälen 41,42 verbunden, die ihrerseits in senkrecht verlaufende und in U-Schenkeln 49,50 befindliche Luftkanäle 43,44 übergehen. Diese letztgenannten Luftkanäle 43,44 sind mit diskusförmigen Aussparungen 45,46 verbunden, die durch jeweils eine elastische Membran 47,48 in zwei Be--reiche unterteilt sind. Auf derjenigen Seite der Membranen 47,48, die dem jeweils benachbarten U-Schenkel 49,50 gegenüberliegen, ist ein Dauermagnet 51,52 angeordnet. Diejenige Hälfte der diskusförmigen Aussparungen 45,46, die nach innen gerichtet ist, weist einenitt:kausgleiskanal 53azur jeweils anderen Aussparung 46,45 auf. Außerdem ist sie mit einer Nische 53,54 versehen, die ein Eintauchen des jeweiligen Dauermagneten 51,52 ermöglicht.
Zwischen den beiden U-Schenkeln 49,50 befindet sich ein Steg 55, der einen Meßempfänger 56 enthält. Die elektrische Verbindungsleitung 57 dieses Meßempfängers 56 führt über den Steg 55 und einen Haltearm 58 zu einer nicht dargestellten Auswerte- und Anzeigeeinrichtung.
In der Fig.7 ist eine Anordnung von Meßgeber und Meß empfänger gezeigt, wie sie bereits in der Fig.5 angedeutet wurde. Der Meßgeber 39 ist hierbei über die Bohrung 35 mit dem nicht dargestellten Reifen verbunden. Diese Bohrung 35 führt in den einen Bereit der durch eine Membran 59 in zwei Bereiche 60,61 geteilte diskusförmige Aussparung 62.
In der Mitte der Membran 59 und in der Bereich 61 befindet sich noch ein Dauermagnet 63.Ein weiterer Daueriragnet ist.oberhalb derAussparung 62 alsAbstandsreferenzgeber angeordnet. Gegenüberdem Meßgeber 39 ist der Meßempfänger 40 vorgesehen, der zwei Sensoren 65,66 aufweist, die über elektrische Verbindungen 67,68 mit einer nicht dargestellten Auswerte- und Anzeige einrichtung verbunden sind.
In der Fig.8 ist die Anordnung der einzelnen Meßempfänger zu Fig.2, und zwar von oben gesehen, dargestellt.
Die Meßempfänger 17,18 weisen drei gleiche und hintereinander versetzt angeordnete Hallsensoren 73,74,75 bzw-. 76,77,78 die die digital a eiten. r)iese Måll-Sensoren 73,74,75 bzw.
76,77,78 haben bezüglich der polarität komplementäre Ein- und Ausschaltpunkte.
Der Einschaltpunkt kann beispielsweise bei 3 Milli-Tesla (Südpol) liegen, während der Ausschaltpunkt bei -3 Milli-Tesla (Nordpol) liegt. Ferner sind im Meßgeber 70 zwei Rücksetzfeldelemente 79,80 mit umgekehrter Polarität wie die Setzelemente 81,82 vorgesehen. Die Rücksetzfeldelemente 79,80 setzen für eine kurze Zeit A t einer Radumdrehungsperiode T = # (#) alle Hallsensoren 73,74,75 bzw. 76,77,78 auf Null, wobei Für diesen kurzen Augenblick wird eine Anzeigeeinrichtung 83 durch eine elektronische Schaltung auf "rot" geschaltet.
Bei kleineren Fahrzeuggeschwindigkeiten beträgt # t t 1/60sck.
Damit kann bei größeren Geschwindigkeiten an der Anzeigevorrichtung das Rücksetzen nicht mehr beobachtet werden.
Die Zeitspanne 4t ist abhängig von der Radgeschwindigkeit W und von dem Abstand d zwischen den Rücksetzfeldelementen . Nach einer Zeitspanne # #t bewegen sich die vom Gasdruck mehr oder weniger in die Nähe der Sensoren 73-78 geruckten Setzfeldelemente 81,82 mit ihrem Siidpol an den Hallsensorgruppen des Rads vorbei. Wenn zu wenig Gasdruck im Rad herrscht, werden auch die am nächsten zum Setzfeldelement 81,82 befindlichen Sensoren 75,78 in den Gruppenbeim beim Passieren nicht eingeschaltet, d.h. die Anzeigeeinrichtung 83 bleibt auf "rot" stehen, was bedeutet, daß zuwenig Gasdruck herrscht. Für den Fall normalen Gasdrucks werden die nächsten Hall-Sensoren 7578 und zweitnächsten Hall-Sensoren 74*77eingeschaltet. Die elektronische Schaltungsanordnung verarbeitet diesen Signalzustand in der Weise, daß sie z.B. eine grüne Leuchtdiode aktiviert. Im Falle des leichten Überdrucks werden beim Vorbeibewegen der Sensorgruppen alle Hall-Sensoren 73-78 eingeschaltet, die ja van Rücksetzfeldelrezt bei jeder Radunrehung fürdt ausgeschaltet werden. An den paarweisen tllsensoren entsteht fürT-4tder Signalzustand 75,76="L"/74, 77="L"/73, 76="L".
Dieser Zustand wird in der elektronischen Schaltung als leichter Überdruck im Rad mit einer z.B. gelben Leuchtdiode dargestellt. Es ist damit gewährleistet, daß bei jeder Radumdrehung einmal der Druck kontrolliert wird.
Die elektronische Schaltung erkennt aus der Anordnungsweise der Sensoren nur symmetrische Signale, d.h. wenn der Sensor 75 = "t" (logisch eins) und der Sensor 78 = "0" (logisch Null) ist, wird in der Anzeigeeinrichtung 83, eine Fehlermeldung aktiviert. Wenn eine Fehlermeldung auftritt, muß geprüft werden, ob sich eine Sensorgrwpe 73-75 nicht näher an in Setzelementen 81,82 befindet als die ans3ere Sensorgrwe 76-78.
Die Fehlermeldung toleriert kleine Symmetrieabweichungen, die sich durch die Auslegung der elektronischen Schaltung ergeben. Derartige Symmetrieabweichungen können etwa beim Durchfahren von Kurven entstehen, oder durch das Schlackern von Rädern aufgrund mechanischer Spiele in der Radbefestigung. Die elektronische Schaltung wird nach der Quine-McClusky-Methode entwickelt. Die in der Fig.8 argestellten Sensorgruppen bestehen z.B. aus jeweils 3 Intergrierte Scahltungen 8SS der Fa. I3oneywell.
Die Anzeigeeinrichtung 83 in der Fig.8 weist verschiedenfarbige LED's 84-87 bzw. 88-91 auf, und zwar paarig.
Jedes der beiden Paare der LED's wird von einer eigenen elektronischen Schaltung 92,93 angesteuert, wobei sich die Schaltung 92 beispielsweise auf das vordere Rad eines Motorrads und die Schaltung 93 auf das hintere Rad eines Motorrads bezieht. Die LEDs 84.91 sind orange und zeigen einen Fehler an. Die LEDs 85,90 sind gelb und zeigen einen ter"'rudk an, während die LEDs 86,89 grün sind und"normal" anzeigen. Gefähr zeigeril-94,-95 (*t).
Die Hall-Sensoren sind in der Fig.8 gestaffelt angeordnet; sie können jedoch auch ohne weiteres in einer Ebene angeordnet werden. Die Einschaltpunkte für die Setzelemente 81,82 dürfeh jedoch dann nicht mehr identisch sein.
Aufgrund des Symmetriebetriebs erkennt die Fehlermeldung auch defekte Hall-Sensoren in den Sensorgruppen am Rad.
Aus allen möglichen logischen Verknüpfungen der hier angenommenen sechs Sensoren sind für die Auslegung der elektronischen Schaltung wie im Beispiel nur sechzehn Verknüpfungen nötig.
Die Signalauswertung kann ohne zusätzlichen Aufwand auch mit Mikro prozessoren erfolgen.
Die in der Fig. 8 beschriebene Anordnung kommt bei einer Vorrichtung gemäß Fig.2 in Frage.
Überträgt man die Informationen jedoch über die Achse, wie dies in Fig.3 dargestellt ist, so kommt man pro Rad mit einem linearen und analogen Hall-Sensor, z.B. einem Hall-Sensor SAS 231 L Siemens bzw r-955 der Fa. Honeysell aus.Dieser Sensor ist in einer nicht-magnetischen feststehenden Achse, z.B. einer Steckachse am Motorrad) eingebettet.
Für die Signalabnahme vom Sensor sind lediglich drei Leitungen (+,-,Signal) nötig. Der Sensor und diese drei Leitungen lassen sich ohne großen Aufwand in der Achse unterbringen. Am Ende der Achse kann ein Stecker angebracht werden, um die Signale zur Weiterverarbeitung an die elektronische Schaltung zu geben. Eine solche elektronische Schaltung ist in der Fig. 9, und zwar in drei verschiedenen Abwandlungen.
Die Signalaufbereitung geschieht in der Weise, daß bei jeder Radumdrehung ein dem Feld des Feldelements proportionaler Impuls im Hallsensor 100 erzeugt wird. Von einem elektronischen Schåltungsteil 102,107 wird die maximale Impulshöhe für jeweils die Zeit einer Radumdrehung festgehalten.
Diese Impulshöhe kann man analog auf einem Anzeigegerät, z.B.
einem trägen Voltmeter , ablesen. Man kann außerdem die Impulshöhe einem Analog/Digital-Wandler 108 * mit Display 1D9 zuführen. Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß man keine komplizierte Mechanik benötigt. Das Display 104 kann eine LCD-Anzeige (Zahlen in "Bar", Balkenanzeige) oder eine LED-Kombination mit den Bereichen Unterdruck (rot), Normaldruck (grün), überdruck (gelb) enthalten.
Die LED-Kombination kann von einem preiswerten Fensterdiskriminator 103 angesteuert werden, der einer Halteschaltung 102 nachgeschaltet ist. Mit Hilfe eines g und eines displays 106 kann ebenfalls angezeigt werden.
bie in der' Figur 6 dargestellte Vorrichtung kommt mit einem analogen und linearen Hall-Senor aus. Aufgrund der gewählten Anordnung der Feldelemente zueinander ergibt sich bei.Hin- und Herbewegung des Sensors auf der Mittelachse der Feldelemente zwischen den beiden Feldelementen im Sensor nur eine unwesentliche Feldintensitätsänderung, ähnlich wie bei Helmholtzspulen.
Wenn man den Sensor auf der Achse zwischen den Feldelementen hin- und herschiebt, ist also die Feldintensitätsänderung kleiner als wenn man die Feldelemente zueinander auf der Feldachse symmetrisch zum Sensor annähert oder entfernt.
Durch diesen Effekt wird eine eventuelle Unwucht oder das Schlackern des Rads e1miniert .. Eine Druckmessung im Fahrbetrieb wird dabei trotzdem gewährleistet.
In der Fig. 10 ist eine Schaltungsanordnung gezeigt, welche für die Vorrichtung gemäß Fig.7 geeignet ist. Hierbei braucht man ebenfalls zwei lineare, analoge Hall-Sensoren 110,113. Zur Elimination der Unwucht und des Schlackerns des Rads wird hierbei ein im Druckgeber fest angebrachtes Referenzgeber -Feldelement vorgesehen. Zur elektronischen Auswertung werden die beiden von den jeweiligen Feldelementen beim Passieren des Sensors erzeugten maximalen Impulshöhen von Je einer sample-and-hold-Schaltung 112,115, denen jeweils ein Verstärker 111,114 vorgeschaltet ist, festgehalten und mit entgegengesetztem Vorzeichen in dem Addierer 117 addiert. Dieses Summensignal ist proportional dem Gasdruck und kann über einen Analog-Ditital-Wandler 118 und ein Display 119 oder über einen Fensterdiskriminator 120 und ein Display 121 verarbeitet und angezeigt werden.
Obwohl die Erfindung anhand einer Luftdrucküberwachung beschrieben wurde, ist sie hierauf nicht beschränkt, sondern kann überall dort zur Anwendung kommen, wo dhysikalische Zustandsänderungen herrschen oder ein Element bewegt wird.
Beispielsweise kann der Umstand, daß sich Körper mit zunehmender Temperatur ausdehnen, für die Wärmemessung ausgenutzt werden. Anstelle einer Membran wird hierbei ein Meßstab verwendet, dessen Wärmeausdehnung einen Magneten in Richtung auf einen Sensor verschiebt.
Statt eines Magneten kann auch eine Licht- oder Schallquelle vorgesehen werden, daß die Licht- wie auch die Schallstärke mit zunehmender Entfernung abnehmen. Andere feldaussendende Elemente sind ebenfalls geeignet, z.B. Elektrete. Der Feld- begriff weit zu verstehen, so daß er beispielweise auch eine Teilchenstrahlung - z.B. Elektronenstrahlung etc.-umfaßt.
Die Signalosierung eines Zustands, eines Fehlers oder einer Gefahr kann optisch, akustisch oder sonstwie erfolgen. Bei einer akustischen Anzeige ist es vorteilhaft, einen Wiegand-Modul zu verwenden.
In der Fig.lla ist ein Wiegand-Modul 122 gezeigt, der sich in der Nähe einer Welle 22 befindet, die einen Magneten 123 trägt, welcher den Wiegand-Modul 122 beaufschlagt.
Die vom Wiegand-Modul 122 abgegebenen und stets gleichbleibenden Impulse werden in einem Druckmodulator 130 moduliert und in modulierter Form an einen Schwingquarz 129 gegeben, der das modulierte Signal an einen akustischen Meßwertaufnehmer 128 gibt.
Der Druckmodulator 130 moduliert dabei den Wiegand-Impuls in Abhängigkeit von dem im Reifen 8 herrechenden Druck Ob dabei die Impulshöhe, der Energieinhalt, die Halbwertsbreite, das Frequenzspektrum, das Zeitspektrum, das Amplitudenspektrum, die Laifzeiten oder Anstiegs- und Abfallsgeschwindigkeiten moduliert werden, ist von sekundärer Bedeutung.
Eine andere Möglichkeit der Signalerzeugung und -verarbeitung ist in der Fig.llb gezeigt. Hier ist zwar ebenfalls ein Magnet 123 mit einem gegenüberliegenden Wiegand-Modul 122 vorgesehen, doch gibt der Druckmodulator 125,: der mit dem Wiegand-Modul 122 verbunden ist, sein Signal an einen anderen Wandler, beispielsweise eine Fotodiode 126, ab, der ein lichtempfindliches Element, z.B. eine Photozelle 124, in der Achse 22 gegenüberliegt. Von dieser Photozelle 124 wird sodann ein Signal über die Leitung 136 zur Weiterver- arbeitung gegeben.
In der Fig. 12 ist eine Vorrichtung gezeigt., bei der eine direkte Modulation durch den Luftdruck im Reifen erfolgt.
Hierzu ist in der Welle 22 ein Magnet 123 vorgesehen, der einen Wiegand-Modul 122 beaufschlagt, welcher seinerseits einen Ultraschallgeber 131, z.B. einen Schwingquarz, ansteuert. Das von dem Ultraschallgeber 131 abgegebene Signal wird nun durch den Luftdruck im Inneren 141 des Reifens 8 moduliert und in dieser modulierten Form auf einen Ultraschallempfänger 127 gegeben, von dem aus die zu verarbeitenden Signale über die Leitung 134 zu einer nicht dargestellten Auswerteeinrichtung gelangen.
Leerseite

Claims

MESSGERAT ZUM MESSEN PHYSIKALISCHER GRÖSSEN, Z.B.

DES LUFTDRUCKS Patentansprüche Meßgerät zum Messen physikalischer Größen, z.B. des Luftdrucks, dadurch gekennzeichnet, daß ein Meßgeber vorgesen ist, der ein Feld aussendet, dessen Parameter am Ort eines Meßempfängers in Abhängigkeit von der Größe der zu messenden physikalischen Größe zu- oder abnimmt.
2. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch aekennzeichnet, daß der Meßempfänger eine Anzeigeeinrichtung ansteuert.
3. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch aekennzeichnet, daß das Feld des Meßgebers ein Magnetfeld ist.
4. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Feld des Meßgebers ein elektrisches Feld ist.
5. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Feld des Meßgebers eine elektromagnetisches Feld, z.B.

Licht, ist.
6. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Feld des Meßgebers ein akustisches Feld ist.
7. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch aekennzeichnet, daß sich der Meßgeber in der Felge eines Rads befindet, während der Meßempfänger ortsfest angeordnet ist.
8. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch aekennzeichnet, daß zwei Meßgeber (16,17) und zwei Meßempfänger (18,19) vorgesehen sind, die wenigstens zeitweise auf einer Achse liegen, und daß die Meßgeber (16,17) sowohl untereinander als auch mit dem Luftraum des Reifens in Verbindung stehen.
9. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßgeber (16,17) auf jeweils einer Seite einer Felge (10) angeordnet sind, während sich die Meßempfänger (18, 19) in Aufhängungen oder Stoßdämpfern (13,14,20) befinden.
10. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von der Felge (10) eines Rads (8) ein Luftkanal (27) bis in die Nähe der Achse (22) des Rads (8) führt, und daß sich in der Nähe der Achse (22) ein mit dem Luftkanal (27) in Verbindung stehender Meßgeber (28) befindet, während der Meßempfänger (29) in der Achse (22) des Rads (8) angeordnet ist.
11. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch aekennzeichnet, daß an der Felge (34) des Rads (33) ein U-förmiger Meßgeber (32) vorgesehen ist, der über eine Durchbohrung (35) mit der Luft des Reifens (34a) in Verbindung steht, und daß ein ortsfester Meßempfänger (31) vorgesehen ist, der von den beiden Schenkeln des Gebers während des Rotierens des Rads (33) kurzzeitig umfaßt wird.
12. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch aekennzeichnet, daß ein Meßgeber (39) vorgesehen ist, der über eine Durchbohrung (30) mit der Luft des Reifens (34) in Verbindung steht, und daß ein ortsfester Meßempfänger (40) vorgesehen ist, der dem Meßgeber (39) während des Rotierens des Rads (33) für eine kurze Zeit gegenüberliegt.
13. Meßgerät nach Anspruch 11, dadurch aekennzeichnet, daß in jedem der Schenkel (49,50) des U-förmigen Meßgebers (32) ein Hohlraum (45,46) vorgesehen ist, der durch eine eingespannte Membran (47,48) in zwei Teile unterteilt ist, und daß die Membran (47,48) ein Element (51,52) trägt, das ein Feld aussendet.
14. Meßgerät nach Anspruch 12 dadurch gekennzeichnet, daß in dem Meßgeber (39) ein durch eine Membran (59) in zwei Teile (60,61) unterteilter Hohlraum aug2) vorgesehen ist, wobei die Membran (59) ein Element (63) trägt, das ein Feld aussendet.
15. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf das Feld ansprechenden Sensoren (73-75, 76-78) des Meßempfängers (18,19) in Bezug auf den Meßgeber ob1,82) räumlich gestaffelt-angeordnet sind.
16. Meßgerät nach Anspruch 1; dadrch aekennzeichnet, daß Rücksetzeinrichtungen (79,80) für den Meßempfänger (18,19) vorgesehen sind.
17. Meßgerät nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch aekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung (83) mehrere Anzeigeelemente (84-91,94,95) aufweist.
18. Meßgerät nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß den Anzeigeelementen 184-91,94,95) verschiedene Zustände zugeordnet sind.
19. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch aekennzeichnet, daß zwischen einem Sensorbaustein und den Anzeigeelementen elektrische und/oder elektronische Schaltungen vorgesehen sind.
20. Meßgerät nach Anspruch 19, dadurch aekennzeichnet, daß die elektronische Schaltung eine Halteschaltung (102) und einen Fensterdiskriminator (103) aufweist.
21. Meßgerät nach Anspruch 19, dadurch aekennzeichnet, daß die elektronische Schaltung einen Mikroprozessor (105) aufweist.
22. Meßgerät nach Anspruch 19, dadurch aekennzeichnet, daß die elektronische Schaltung eine Halteschaltung (107) und einen Analog-Digital-Wandler<108) aufweist.
23. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Meßgeber ein analoger Hallgenerator (llo) vorgesehen ist, dem ein Verstärker (111) nachgeschaltet ist, welcher eine Halteschaltung (112) ansteuert, deren Ausgangssignal auf einen Summenbildner (117) gelangt; daß ein weiterer Hallgenerator (113) vorgesehen ist, dessen Ausgangssignal über einen Verstärker (114) einer Halteschaltung (115) zugeführt wird, deren Ausgang direkt mit einem Sumrnbildher tell7) oder einem Inverter verbunden ist, welcher einen zweiten Eingan des Summenbildners (117) ansteuert, wobei das Ausgangssignal des Summenbildners auf einen Analog-Digital-Wandler (118) gegeben wird, der ein Display (119) ansteuert.
24. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßgeber einen ein Schallsignal aus sendenden Wandler ansteuert.
25. Meßgerät nach Anspruch 24, dadurch aekennzeichnet, daß der Wandler ein elektro-akustischer Wandler ist.
26. Meßgerät nach Anspruch 24, dadurch aekennzeichnet, daß ein Wiegand-Modul einen Meßwandler ansteuert, der seinerseits einen Schwingquartz ansteuert.
27. Meßgerät nach Anspruch 24, dadurch aekennzeichnet, daß der Wandler ein Piezokristall ist.
28. Anwendung des Meßgeräts nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es für die Überwachung des Luftdrucks in Reifen während der Fahrt verwendet wird.
29. Anwendung des Meßgerätsnach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es für die Überwachung des Luftdrucks in Reifen während bestimmter Positionen des villstands verwendet wird.
30. Anwendung des Meßgeräts nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es für die Überwachung der Temperatur von Herden und dergleichen verwendet wird, wobei der Effekt der Wärmeausdehnung von festen, flüssigen oder gasförmigen Körpern ausgenutzt wird.
31. Anwendung des Meßgeräts nach Anspruch 1, dadurch aekennzeichnet, daß ein Lautsprecher vorgesehen ist, der aufgrund der Meldung des Meßgeräts den Zustand der Reifen akustisch anzeigt.
32. Anwendung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß der Lautsprecher mit verschiedenen Vokodern bzw. Sprach-Synthesizern verbindbar ist.

32. Anwendung nach Anspruch 31, dadurch aekennzeichnet,daß ein vorhandenes Auto-Radio zur akustischen Anzeige der Rei- fenzustände verwendet wird.
33. Anwendung nach Anspruch 31, dadaurch aekennzeichnet, daß bei einer relevanten Druckänderung in einem oder in mehreren Reifen ein vorhandenes Auto-Radio eingeschaltet und ein Spachsynthesizer mit dem Lautsprecher in der Weise gekoppelt wird, daß das Auto-Radio den Zustand des oder der Reifen als Sprache aussendet.
34. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch aekennzeichnet, daß ein Druckmodulator (130,125,131) vorgesehen ist, der ankommende Größen in Abhängigkeit von dem Druck im Reifen moduliert und das modulierte Signal an Auswerteschaltungen weiterleitet.
35. Meßgerät nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckmodulator (130) mit einem Wiegand-Modul (122) verbunden ist, der von einem mit einer Achse (22) verbundenen und mit dieser rotierenden Magneten (122) beaufschlagt wird und daß das modulierte Signal über eine Sender- Empfängerschaltung (129,128) weitergeleitet wird.
36. Meßgerät nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckmodulator (125) ein Signal aus einem Wiegand-Modul (122) erhält und dieses Signal in modulierter Form an einen Sender (126) gibt, der dieses drahtlos an einen in der Achse (22) befindlichen Empfänger (124) weiterleitet.
37. Meßgerät nach Anspruch 34, dadurch aekennzeichnet, daß ein Schallsender (131) von einem Wiegand-Modulator (122) angesteuert wird und ein Schallsignal durch das Innere (141) des Reifens (8) auf einen akustischen Empfänger (127) gibt, der das empfangene Signal verarbeitet.