DE4316043A1

DE4316043A1 - Optoelektronisches Kraft- und Druckmeßsystem

Info

Publication number: DE4316043A1
Application number: DE19934316043
Authority: DE
Inventors: Karl-Hermann Ettner; Thomas Buff
Original assignee: ELEKTRA GmbH
Current assignee: ELEKTRA GmbH
Priority date: 1993-05-13
Filing date: 1993-05-13
Publication date: 1994-11-24

Description

Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches Kraft- und Druckmeßsystem, bestehend aus einem Verformungselement, an dem eine Sende- und eine Empfangseinheit, zum Zusam menwirken mittels eines divergierenden Lichtstrahlenbün dels bestimmt, angeordnet sind.

Eine optoelektronische Kraftmeßeinrichtung ist durch die DE-OS 31 43 475 insbesondere zur Erfassung kleiner Kräf te und Wege bekannt. Dabei wird die elastische Biegung eines einseitig eingespannten Lichtwellenleiters durch aufgeprägte Kräfte oder Wege so genutzt, daß in dem Lichtwellenleiter geleitetes Licht durch ein frei be wegliches Ende der lichtleitenden Faser austritt und die Lage dieser leuchtenden Stelle optoelektronisch vermes sen wird. Die Ausleuchtung bewirkt eine Änderung der Strahlungsintensität auf mehrere Sensoren.

Das geringe Kraftaufnahmevermögen des freien Lichtwel lenleiters der beschriebenen Anordnung hat den entschei denden Nachteil, daß nur sehr kleine Meßbereiche reali siert werden können.

Die eigene Schwerkraft des nur einseitig eingespannten Lichtwellenleiters schränkt die frei wählbare Anordnung im Raum ein, so daß nur Kräfte in horizontaler Richtung exakt gemessen werden können.

In DD 2 95 235 ist eine Anordnung zur faseroptischen Messung von Kräften beschrieben, die den Nachteil des geringen Meßbereiches ausgleicht, indem die sende- und empfangsseitigen Lichtwellenleiter durch ein Blattfeder gelenk verbunden sind. Mit dem Blattfedergelenk ist jedoch nur eine eindimensionale Messung der aufgeprägten Kraft möglich. Gleichzeitig bewirkt die aufgeprägte Kraft jedoch das Abkippen des sendeseitigen Lichtwellen leiters, was zu Verformungen der auf die Empfangsdioden projizierten Lichtfläche führt. Dadurch werden kaum kompensierbare Meßfehler programmiert.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Meßsystem zu entwickeln, das zweidimensional einwirkende statische und dynamische Kräfte in eine proportionale zweidimensionale Verschiebung umwandelt und diese opto elektronisch erfaßt und auswertet.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Verformungskörper als doppeltes Parallelfedergelenksy stem ausgebildet ist, das aus einem äußeren Parallelfe dergelenk und einem inneren Parallelfedergelenk besteht, eine Gelenkbasis in einem Gehäuse raumfest so angeordnet ist, daß ein Gelenkkopf des inneren Parallelfedergelen kes gegenüber der Gelenkbasis parallel zu einer X-Y- Ebene frei bewegbar ist, der Gelenkkopf Kraftkoppelele mente trägt, dem Gelenkkopf und der Gelenkbasis eine optoelektronische Sende- bzw. Empfangseinheit zugeordnet sind, sich gegenüberliegend, die Lichtaustrittsfläche der Sendeeinheit und das Bündel der Lichteintrittsflä chen der Empfangseinheit in einem definierten Abstand zueinander befinden und Sendeeinheit und Empfangseinheit über ein Leitungssystem mit einer elektronischen Aus werteeinheit verbunden sind.

Das erfindungsgemäße optoelektronische Kraft- und Druck meßsystem hat den wesentlichen Vorteil, daß durch die Ausbildung des Verformungskörpers als doppeltes Paral lelfedergelenksystem die zweidimensional einwirkenden statischen oder dynamische Kräfte nach Größe und Rich tung gemessen werden können.

Dies erfolgt durch Umwandlung der Kraftkomponenten in proportionale zweidimensionale Verschiebungen.

Das äußere Parallelfedergelenk übernimmt dabei aus schließlich die Umwandlung der in Y-Richtung wirkenden, das innere Parallelfedergelenk ausschließlich die Um wandlung der in X-Richtung wirkenden Kraftkomponenten.

Durch die Gestaltung der raumsparend integrierten Feder gelenke als Parallelfedern, gewährleisten durch die par allel geführte Verschiebung der Sende- zur Empfangsein heit, daß Verkippungsfehler durch die einwirkenden Kräf te vermieden werden.

Die einzelnen Blattfedern werden durch wirksame Feder elemente gebildet.

Die den Einspannstellen der Blattfedern zugeordneten Federelemente sind in Querschnittsgeometrie und Quer schnittsfläche so gewählt, daß die durch die jeweiligen Parallelfedergelenke aufgebrachten Widerstandsmomente in ihrer Größe identisch, in ihrer Richtung aber orthogonal zueinander gerichtet sind. Ein mechanisches Übersprechen der Verschiebungen in X- und Y-Richtung wird damit ausge schlossen.

Durch entsprechende Dimensionierung der wirksamen Feder elemente wird gleichzeitig auf einfache Weise die Größe der Widerstandsmomente und damit die Steifigkeit des Systems bestimmt. Damit ist eine optimale Zuordnung zu unterschiedlichsten Meßbereichen bei minimalem ferti gungstechnischen Aufwand gegeben.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist in dem, in X-Y-Richtung frei bewegbaren, Gelenkkopf des inneren Parallelfedergelenkes die Sendeeinheit angeordnet. Die Empfangseinheit ist in der raumfest angeordneten Gelenk basis eingesetzt. Durch axiale Positionierung der Sende einheit kann deren Lichtaustrittsfläche in einen defi nierten Abstand zu den Lichteintrittsflächen der Emp fangseinheit gebracht werden.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung trägt der verschiebbare Gelenkkopf des inneren Parallel federgelenkes ein, oder zwei gegenüberliegende, Kraft koppelelemente. Diese Ausführungsform ermöglicht es, eine aufgeprägte Kraft F1 oder eine Differenzkraft F1-F2 nach Größe und Richtung zu erfassen und auszuwerten.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Kraftkoppelelemen te sieht deren Ausgestaltung mit Kugelabschnitten zur Krafteinprägung vor. Damit ist eine problemlose Montage ohne weitere besondere Zuordnungen gegeben, da diese Gestaltung immer gewährleistet, daß, bei entsprechender Wahl des Radius der Kugelabschnitte, die einwirkende Kraft auf die Achse der Sendeeinheit gerichtet ist und somit unerwünschte, unkontrollierbare Verschiebungen vermieden werden.

Die Kraftkoppelelemente haben weiter den Vorteil, daß sie mit einer zylindrischen Anformung versehen sind, die in Zusammenwirkung mit einer zugeordneten zylindrischen Ausnehmung in den Gehäuseteilen, gegenüber den in X-Y- Richtung einwirkenden Kräften zur Überlastsicherung dient und das Meßsystem schützt.

Die Anordnung des Parallelfedergelenksystems in dem hermetisch gegen Umwelteinflüsse abgedichteten Gehäuse ist durch die Empfindlichkeit der optoelektronischen Sende- und Empfangseinheit eine vorteilhafte Ausfüh rungsform.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Gehäuseteile gewährleistet, daß zusätzliche Bauelemente die Anordnung einer Membrane über den Kraftkoppelelementen vorsehen. Die Gestaltung dieser Bauelemente ermöglicht die Zuord nung bzw. Einordnung in ein geschlossenes System, in welchem ein unter Druck stehendes Medium auf die Mem brane einwirkt.

Die dabei erzeugte Durchbiegung der Membrane prägt eine Kraft über die Kraftkoppelelemente ein, die dann als Meßgröße für den anstehenden Druck zur Verfügung steht. Zwei derartige Anordnungen gewährleisten auch die Mes sung von Differenzdrücken.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist in der Sendeeinheit eine lichterzeugende Sendediode angeordnet, an welche vorzugsweise ein Lichtwellenleiter angekoppelt ist.

Von der Lichtaustrittsfläche dieses Lichtwellenleiters wird ein divergierendes Lichtstrahlenbündel ausgesandt, das eine Lichtfläche auf die Lichteintrittsflächen der in der Empfangseinheit angeordneten Lichtwellenleiter projiziert.

Diese Lichtwellenleiter sind zu Empfangsdioden bzw. auch einer oder mehreren Referenzdioden geführt, welche die optischen in elektrische Signale umwandeln.

Ein wesentlicher positiver Effekt einer vorteilhaften Ausführungsform besteht darin, daß durch entsprechende Gestaltung des senderseitigen Lichtwellenleiters die Begrenzungslinien der projizierten Lichtfläche Geraden darstellen, die zu den X- und Y-Achsen parallel verlau fen und zu den Lichteintrittsflächen der zu den Em pfangsdioden führenden Lichtwellenleitern mittig ange ordnet sind.

Die rechteckigen Lichteintrittsflächen sind in gleichen Abständen auf den Diagonalen eines Quadrats angeordnet, die zu den X-Y-Achsen parallel, und im Ruhezustand des Meßsystems, mit diesen deckungsgleich sind.

Die Grenzflächen der Lichteintrittsflächen weisen dabei einen gleichen und entsprechend ihrer Zuordnung zu den X- bzw. Y-Achsen einen konstanten Abstand auf.

Diese geometrischen Verhältnisse bewirken, daß die durch die einwirkende Kraft erzeugte Verschiebung der proji zierten Lichtfläche in X- und/oder Y-Richtung, und damit die Änderung der Lichtintensität auf den Empfangsdioden, absolut linear ist.

Gleichzeitig kann der mechanisch begrenzte Meßbereich optimal ausgewertet werden.

Von der projizierten Lichtfläche, unabhängig von deren Verschiebung, ständig überdeckt ist vorzugsweise die Lichteintrittsfläche eines oder mehrerer Lichtwellenlei ter die zu einer oder mehrerer Referenzdioden führen angeordnet. Letztere gewährleisten die Kompensation von unerwünschten äußeren Einflüssen wie Temperaturänderun gen und Spannungsschwankungen.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die elektronische Auswerteeinheit im her metisch gegen Umwelteinflüsse abgeschlossenen Gehäuse integriert, wodurch eine kompakte Bauform realisiert ist. Die Anschlußleitungen werden durch eine Kabelver schraubung zugeleitet.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind in der elektronischen Auswerteeinheit Bauelemente zur Signal verarbeitung angeordnet.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der elektronischen Auswerteeinheit gewährleistet die analoge Verarbeitung zweier Einzelsignale der Kanäle X und Y. Durch Impedanz wandler erfolgt die Anpassung der hochohmigen Empfangs dioden an nachfolgende Verstärkerstufen. Nachgeordnet erfolgt durch Differenzglieder die Differenzbildung der Eingangssignale wodurch, den Kraftkomponenten X und Y proportionale, Analogsignale entstehen. In der Pegelan passung werden diese Signale zu anwendergerechten Aus gangssignalen X, Y verstärkt.

Die über Referenzdioden gewonnenen belastungsunabhängi gen Signale werden dem Sendediodentreiber und den Diffe renzgliedern zugeführt und zur temperaturabhängigen Regelung der Verstärkung und des Sendestromes und zur Kompensation sonstiger äußerer Einflußfaktoren verwen det.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der elektroni schen Auswerteeinheit gewährleistet die analoge Verar beitung jeweils eines Differenzsignals der Kanäle X und Y durch entsprechend geschaltete Empfangsdioden.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der elektroni schen Auswerteeinheit gewährleistet, daß aus den Einzel signalen der Empfangsdioden der Kanäle X und Y jeweils ein Differenz- und Summensignal gebildet wird und diese Quotientenblöcken aufgeschaltet werden, wobei durch mathematische Verknüpfung beider Signale eine Quotien tenbildung erfolgt. Störende Einflußfaktoren sind als konstante Größen sowohl im Differenz- als auch im Sum mensignal enthalten und heben sich somit nach der Quo tientenbildung auf. Die separate Bereitstellung und Ver arbeitung eines Referenzsignals kann hierbei entfallen. Über Verstärkerstufen und Pegelanpassungen werden die anwenderspezifischen Ausgangssignale X, Y bereitge stellt.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der elektroni schen Auswerteeinheit gewährleistet, daß die analogen Einzelsignale der Empfangsdioden in jeweils einer A-D- Wandlerstufe in zwei digitale Signale der Kanäle X und Y umgesetzt werden.

Diese belastungsabhängigen Signale werden in einem Mi krorechner weiterverarbeitet, wobei wahlweise eine Dif ferenzbildung oder eine Quotientenbildung erfolgen kann. Zur Kompensation belastungsunabhängiger äußerer Einflüs se ist ein Sensor zur Signalerfassung und -auswertung angeordnet, wobei dessen Ausgangssignal ebenfalls dem Mikrorechner zugeführt wird.

Durch mathematische oder logische Verknüpfung mit den belastungsabhängigen Signalen der Empfangsdioden werden, von äußeren unerwünschten Einflüssen freie, digitale Ausgangssignale X, Y bereitgestellt.

Durch eine nachgeschaltete D-A-Wandlerstufe ist es eben falls möglich anwenderspezifische Analogsignale zur Ver fügung zu stellen.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung gewährleistet die externe Anordnung der gesamten elektronischen Aus werteeinheit, wobei der Sende- und Empfangseinheit span nungslos Lichtwellenleiter zugeführt sind. Der Vorteil dieser rein optischen, von elektrischen Signalen freien, Anordnung besteht insbesondere in dem problemlosen Einsatz des erfindungsgemäßen optoelektro nischen Kraft- und Druckmeßsystems in explosionsgefähr deten Bereichen sowie in Bereichen mit starken elektri schen, magnetischen und elektromagnetischen Feldern. Darüber hinaus ist der Einsatz unter extremen Tempera turbedingungen gegeben.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfin dung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der, unter Bezugnahme auf die Zeichnung, Ausführungsbei spiele näher erläutert werden.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung eines Ausführungsbei spiels eines erfindungsgemäßen optoelektroni schen Kraft- und Druckmeßsystems in Draufsicht bei abgenommenen Deckel;

Fig. 2 eine Schnittdarstellung I-I gemäß Fig. 1;

Fig. 3 ein doppeltes Parallelfedergelenksystem als Einzelteil;

Fig. 4 eine Seitenansicht eines doppelten Parallelfe dergelenksystems gemäß Fig. 3;

Fig. 5 ein doppeltes Parallelfedergelenk in der X-Y- Ebene gemäß der Position II-II in Fig. 3;

Fig. 6 ein doppeltes Parallelfedergelenk in der X-Y- Ebene gemäß der Position III-III in Fig. 3;

Fig. 7 eine teilweise Schnittdarstellung gem. Fig. 1, als ein Ausführungsbeispiel zur Druckmessung;

Fig. 8 eine Schnittdarstellung eines doppelten Par allelfedergelenksystems mit Prinzipdarstellung der Sende- und Empfangseinheit und Kraftkop pelelement;

Fig. 9 eine Ansicht der Lichteintrittsflächen der empfängerseitigen Lichtwellenleiter mit proji zierter Lichtfläche der Sendeeinheit in der X- Y-Ebene gemäß Position IV-IV in Fig. 8;

Fig. 10 ein Blockschaltbild zur analogen Verarbeitung zweier Einzelsignale pro Kanal;

Fig. 11 ein Blockschaltbild zur analogen Verarbeitung eines Differenzsignals pro Kanal;

Fig. 12 ein Blockschaltbild zur Quotientenbildung bei der Signalverarbeitung;

Fig. 13 ein Blockschaltbild zur digitalen Signalaufbe reitung;

Fig. 14 eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemä ßen Meßsystems mit Darstellung der verfügbaren Meßebene.

Die Fig. 1 zeigt in Prinzipdarstellung ein Ausführungs beispiel eines optoelektronischen Kraft- und Druckmeßsy stems in Draufsicht bei abgenommenem Deckel.

Das insgesamt mit 1 bezeichnete doppelte Parallelfeder gelenksystem ist in dem insgesamt mit 30 bezeichneten Gehäuse raumfest angeordnet. Die Befestigung erfolgt da durch, daß die Gelenkbasis 4 mit dem angeformten Boden des Gehäusegrundkörpers 31 mittels der zwei Inbusschrau ben 55 und der Zylinderstifte 56 kraft- und formschlüs sig verbunden ist. Die Herstellung des doppelten Paral lelfedergelenksystems 1 gemäß Fig. 3 erfolgt vorteilhaft als Gußteil. Durch entsprechende Gestaltung ist gewähr leistet, daß zwischen dem insgesamt mit 2 bezeichneten äußeren Parallelfedergelenk und dem insgesamt mit 3 bezeichneten inneren Parallelfedergelenk zueinander sowie zu umgebenden Gehäuseteilen ausreichend Freiraum vorhanden ist. Das äußere Parallelfedergelenk 2 besteht aus zwei Federschenkeln 5 und 6 die so ausgeführt sind, daß sie eine geteilte in Y-Richtung übereinanderliegende Parallelfeder bilden, die in der Gelenkbasis 4 und im Steg 7 fest eingespannt ist. In den Federschenkeln 5 und 6 werden an den Einspannstellen der Blattfedern äußere Federaussparungen 11 vorteilhaft durch Ausfräsen herge stellt, so daß wirksame Federelemente entstehen. Das Widerstandsmoment des äußeren Parallelfedergelenkes 2 wird gemäß Fig. 5 und 6 durch die in Querschnittsgeo metrie und Flächeninhalt identischen Federelemente der oberen Blattfeder 20, 20′, 21, 21′ sowie den Federele menten der unteren Blattfeder 22, 22′ 23, 23′ bestimmt. Die gewählte rechteckige Querschnittsgeometrie der Fe derelemente mit einer Längsausdehnung in X-Richtung, welche ein mehrfaches der Breite in Y-Richtung beträgt, wird bei gleichen Flächeninhalten der Federelemente ge währleistet, daß das äußere Parallelfedergelenk 2, bei vernachlässigbarer Verschiebung in X-Richtung, aus schließlich eine Bewegung in Y-Richtung ausführen kann.

Das innere Parallelfedergelenk insgesamt mit 3 bezeich net, wird durch die Federschenkel 8, 9 den Steg 7 und den Gelenkkopf 10 gebildet, wobei die Federschenkel 8, 9 eine Parallelfeder darstellen, die in der Basis durch den Steg 7 gebildet und im Gelenkkopf 10 fest einge spannt ist. Durch innere Federaussparungen 12 werden in gleicher Weise wie beim äußeren Parallelfedergelenk 2 wirksame Federelemente erzeugt, die ebenfalls eine rechteckige Querschnittsgeometrie aufweisen, deren Längsausdehnung in Y-Richtung extrem größer ist als die Breite in X-Richtung.

Dabei werden die Blattfedern jeweils durch die wirksamen Federelemente 24 und 24′ bzw. 25 und 25′ gebildet. Die einander zugeordneten Federelemente gemäß den in Fig. 3 angegebenen Positionen II-II und III-III des äußeren Parallelfedergelenkes 2 und des inneren Parallelfederge lenkes 3 liegen, wie in Fig. 5 und 6 dargestellt, ein ander gegenüber. Die Summe der Flächeninhalte der Feder elemente 20, 21, 22 und 23 des äußeren Parallelfederge lenkes 2 ist vorteilhafterweise gleich der Summe der Flächeninhalte der Federelemente 24 und 25 des inneren Parallelfedergelenkes 3. Die einander zugeordneten Fe derelemente gemäß den Positionen II-II und III-III sind dabei identisch dimensioniert. Durch die konstruktive Gestaltung und Anordnung der Federelemente zueinander werden Widerstandsmomente des äußeren und inneren Par allelfedergelenkes 2 und 3 erzeugt, die in dem doppelten Parallelfedergelenksystem zueinander orthogonal gerich tet sind. Damit wird ein Abkippen der Parallelfederge lenke 2 und 3 verhindert, so daß der Gelenkkopf 10 sich gegenüber der Gelenkbasis 4 in X-Y-Richtung exakt par allel verschiebt.

Die einwirkenden Kräfte F1 bzw. F2 oder die Differenz kraft F1-F2 werden durch die Kraftkoppelelemente 33 und/oder 34 auf den Gelenkkopf 10 übertragen. Abhängig von der konstruktiven Anordnung der Kraftkoppelelemente 33 und 34 sowie der geometrischen Form der Aufnahmeflä che 35 können die Kräfte F1 und F2, begrenzt von der in Fig. 14 im Prinzip dargestellten verfügbaren Meßebe ne, innerhalb der X-Y-Ebene einwirken. Die in X-Y-Rich tung wirkenden Vektoren der einzelnen Kräfte bewirken die X-Y-Verschiebung des Gelenkkopfes 10 gegenüber der Gelenkbasis 4. In dem Gelenkkopf 10 des inneren Paral lelfedergelenkes 3 ist die Sendeeinheit 60 angeordnet. Auf gleicher Achse befindet sich, gegenüberliegend auf der Gelenkbasis 4, die Empfangseinheit 61.

Das doppelte Parallelfedergelenksystem 1 mit der opto elektronischen Sende- und Empfangseinheit 60, 61 sind in dem insgesamt mit 30 bezeichneten Gehäuse hermetisch gegen Umwelteinflüsse abgeschirmt. Die Kraftkoppelele mente 33, 34 werden mit ihren Zapfen 37 durch Durchbrü che 36 in dem an dem Gehäusegrundkörper angeformten Boden 31 und dem Gehäusedeckel 32 nach außen geführt. Die Kraftkoppelelemente 33, 34 weisen zylindrische An formungen 39 auf, die in zylindrische Ausnehmungen 42 der Gehäuseteile 31, 32 eingreifen. Zylindrische Anfor mung 39 und zylindrische Ausnehmung 42 sind dabei zuein ander so kalibriert, daß die Mantelflächen 41 und 44 als Überlastsicherung gegenüber des in X-Richtung wirkenden Kraftvektors dienen und die Bodenflächen 40 und 43 eine Überlastsicherung gegenüber einer Überschreitung des Kraftvektors in Y-Richtung bewirken.

Um das Innere des Gehäuses ebenfalls gegen einwirkende Umwelteinflüsse durch den funktionsbedingt zwischen Kraftkoppelelementen 33, 34 und den Gehäuseteilen 31 und 32 vorhandenen Spalt abzudichten, sind dazwischenliegend Dichtungsringe fixiert, die so gestaltet sind, daß sie den einwirkenden Kraftvektoren nur einen vernachlässig bar geringen Widerstand entgegensetzen, zum anderen eine ausreichende Dichtwirkung erzielt wird.

Die Aufnahmefläche 35 der Kraftkoppelelemente 33 und 34 wird durch Kugelabschnitte gebildet. Der Mittelpunkt dessen Radius 35′ liegt zur Gewährleistung einer hohen Meßgenauigkeit in der Achse der Sendeeinheit 60.

Die Begrenzung der parallelen Verschiebung des Gelenk kopfes 10 durch die einwirkenden Kräfte, das heißt die mechanische Dimensionierung des Meßsystems, kann auf einfache Weise durch die Tiefe der äußeren und inneren Federaussparung 11, 12 festgelegt werden, indem durch die Ausfräsung die Dicke der in Fig. 5 und Fig. 6 darge stellten Federelemente bestimmt wird.

Das beschriebene Ausführungsbeispiel eignet sich in gleicher Weise zur Druckmessung in geschlossenen Syste men. Fig. 7 zeigt dabei eine teilweise Schnittdarstel lung gemäß Fig. 2, die eine solche Ausführungsform rea lisiert.

Der Gehäusedeckel 32 ist dabei so ausgebildet, daß über dem Kraftkoppelelement 33 eine Membrane angeordnet ist. Abhängig von dem gewählten Meßbereich sollte die Mem brane 51 auf der Aufnahmefläche 35 des Kraftkoppelele mentes 33 aufliegen. Die Membrane 51 ist dabei zwischen einem Distanzring 47 und einer Abdeckung 48 gehalten, wobei eine Dichtung 54 das Meßsystem gegen ein anstehen des Medium abdichtet. Ein, zum Beispiel flüssiges, Medi um 50 wird über den Anschlußstutzen 49 herangeführt und steht gegenüber der Membrane 51 an. Der in dem flüssigen Medium 50 vorhandene Druck bringt die Membrane 51 zur Durchbiegung, wobei die Kraft F3 auf das Kraftkoppel element 33 einwirkt. Über die Dicke der Membrane 51 und ihren wirksamen Durchmesser, identisch mit dem Innen durchmesser des Distanzringes 47, erfolgt die Dimensio nierung und Anpassung an den jeweiligen Meßbereich.

Im Gelenkkopf 10 des inneren Parallelfedergelenkes 3 ist die Sendeeinheit 60 angeordnet. Durch Verschieben der Hülse 65 wird der erforderliche Abstand 62 zur Empfangs einheit 61 festgelegt und danach die Hülse 65 mit der Madenschraube 50 fixiert.

In der Hülse 65 ist in der Aufnahme 66 die lichtemit tierende Sendediode 92 angeordnet, an die der Lichtwel lenleiter 67, durch die Vergußmasse 68 fixiert, angekop pelt ist.

Die Lichtaustrittsfläche 63 dieses Lichtwellenleiters 67, der ein divergierendes Lichtstrahlenbündel aussen det, ist dabei so gewählt, daß die Begrenzungslinien der auf die Sendeeinheit projizierten Lichtfläche 80 Geraden eines Quadrates darstellen.

Die Empfangseinheit 61 besteht aus der Hülse 69, welche in der raumfest gegenüber dem Gehäuse 30 angeordneten Gelenkbasis 4 des äußeren Parallelfedergelenkes 2 durch die Madenschraube 57 festgelegt und gegen radiales Ver drehen gesichert ist.

In der Hülse 69 sind ebenfalls Lichtwellenleiter 70 durch die Vergußmasse 74 fixiert. Sie führen zu den Empfangsdioden 93, 94, 95, 96, welche in Aufnahmen 72 gehalten sind.

In gleicher Weise führt ein Lichtwellenleiter 71 zu einer in der Aufnahme 73 gehaltenen Referenzdiode 97. Die Lichteintrittsflächen der empfängerseitigen Licht wellenleiter 81 bis 84 sind rechteckig ausgeführt und auf den Diagonalen eines Quadrates in gleichem Abstand zueinander angeordnet.

Die Lichteintrittsflächen 81, 82 befinden sich dabei auf der zur X-Achse parallelen, die Lichteintrittsflächen 83, 84 auf der zur Y-Achse parallelen Diagonale, wobei im Ruhezustand des Meßsystems die Diagonalen und die X- bzw. Y-Achse deckungsgleich sind.

Die Begrenzungslinien der Lichteintrittsflächen 81, 82 weisen dabei einen gleichen und zur X-Achse konstanten Abstand auf.

Die Begrenzungslinien der Lichteintrittsflächen 83, 84 sind zur Y-Achse entsprechend ausgeführt.

Diese geometrischen Verhältnisse bewirken, daß die durch eine einwirkende Kraft erzeugte parallele Verschiebung der Sendeeinheit in X- und/oder Y-Richtung stets absolut identische Flächenanteile der kommunizierenden Lichtein trittsflächen 81, 82 bzw. 83, 84 der projizierten Licht flächenänderung zugeordnet sind.

Die meßbare Änderung der Lichtintensität ist damit zu der Verschiebung absolut linear.

Die Anordnung der Begrenzungslinien der projizierten Lichtfläche 80, mittig zu den Lichteintrittsflächen 81, 82, 83, 84, dient einer optimalen Auswertung des mecha nisch begrenzten Meßbereiches, ist für die Meßgenauig keit des Systems dabei jedoch nicht relevant.

Zentral zu den Lichteintrittsflächen 81 bis 84 und somit von der projizierten Lichtfläche 80, unabhängig von deren Verschiebung, ständig überdeckt, ist die Lichtein trittsfläche 85 des zu der Referenzdiode 97 führenden Lichtwellenleiters 71 angeordnet. Die Erfassung und Kompensation unerwünschter äußerer Einflüsse, wie Tempe raturänderungen oder Spannungsschwankungen, ist somit belastungsunabhängig.

Die Empfindlichkeit des optoelektronischen Meßsystems bedingt eine Anordnung in dem fertigungstechnisch vor teilhaft in Dosenform ausgeführten Gehäuse 30. Das Ge häuseinnere ist durch die Dichtung 52 zum Gehäusedeckel 32 und den Dichtungsring 53 zum Kraftkoppelelement 33 hermetisch gegen Umwelteinflüsse abgeschirmt.

Die Zuführung der elektrischen Leitungen zu der inte grierten elektronischen Auswerteeinheit 90 erfolgt dabei über eine Kabelverschraubung.

Die elektronische Auswerteeinheit 90 in Verbindung mit der Sendeeinheit 60 und Empfangseinheit 61 hat die Auf gabe, die optischen Signaländerungen, welche die zu messende Kraft durch mechanische Verschiebung des Par allelfedergelenksystems hervorruft, zu erzeugen, zu erfassen und auszuwerten.

Je nach Art der Aufbereitung der belastungsabhängigen optischen Signale kann unterschieden werden, in eine analoge Verarbeitung zweier Einzelsignale je Kanal X, Y gemäß Fig. 10; in eine analoge Verarbeitung eines Dif ferenzsignals je Kanal X, Y gemäß Fig. 11; in eine Quotientenbildung je Kanal X, Y gemäß Fig. 12 und in eine digitale Signalaufbereitung unter Einsatz eines Mikrorechners gemäß Fig. 13.

Als Ausführungsbeispiel soll die in Fig. 10 dargestell te analoge Verarbeitung zweier Einzelsignale der Kanäle X und Y näher beschrieben werden.

Der Sendediodentreiber 91 betreibt die lichtemittierende Sendediode 92, die Licht einer bestimmten Wellenlänge, Leuchtdichte und Leuchtdichteverteilung erzeugt, welches als divergierendes Lichtstrahlenbündel die Lichtfläche 80 projiziert.

Die durch Verschiebung erzeugte Änderung der Lichtinten sität auf den Empfangsdioden 93 bis 96 werden je zwei Einzelsignale zur X- bzw. Y-Verschiebung bereitgestellt. Die den Empfangsdioden nachgeschalteten Impedanzwandler 100 passen die elektrischen Kennwerte der Empfangsdioden an die Bedingungen einer weiteren analogen Signalver arbeitung an, so daß die erzeugten Einzelsignale durch analoge elektronische Bausteine problemlos weiterver arbeitet werden können.

Die so aufbereiteten Einzelsignale der Kanäle X, Y wer den in den Differenzgliedern 101 einer Differenzbildung unterzogen, so daß ein den Kraftkomponenten X bzw. Y proportionales Analogsignal entsteht.

Diese Differenzsignale werden in der nachgeordneten Pegelanpassung 102 zu anwendergerechten optionalen Aus gangssignalen X, Y, 113, 114 verstärkt.

Das belastungsunabhängige optische Signal wird über die Lichteintrittsfläche 85 des Lichtwellenleiters 71 erfaßt und der Referenzdiode 97 bereitgestellt.

In einer nachgeordneten Pegelanpassung 103 wird ein nutzbares Referenzsignal aufbereitet, welches sowohl den Differenzgliedern 101 als auch dem Sendediodentreiber 91 zugeleitet wird.

In Abhängigkeit von äußeren Einflußfaktoren werden Wel lenlänge, Leuchtdichte und Leuchtdichteverteilung der Sendediode 92 und die Art der Differenzbildung beein flußt.

Die dargestellten und beschriebenen Ausführungen sind nur einige Beispiele zur Verwirklichung der Erfindung.

Bezugszeichenliste

1 Doppeltes Parallelfedergelenksystem
2 Äußeres Parallelfedergelenk
3 Inneres Parallelfedergelenk
4 Gelenkbasis
5 Federschenkel
6 Federschenkel
7 Steg
8 Federschenkel
9 Federschenkel
10 Gelenkkopf
11 Äußere Federaussparung
12 Innere Federaussparung
20 Federelement
20′ Federelement
21 Federelement
21′ Federelement
22 Federelement
22′ Federelement
23 Federelement
23′ Federelement
24 Federelement
24′ Federelement
25 Federelement
25′ Federelement
26 Aufnahme für Kraftkoppelelement
30 Gehäuse
31 Gehäusegrundkörper
32 Gehäusedeckel
33 Kraftkoppelelement
34 Kraftkoppelelement
35 Aufnahmefläche
35′ Radius der Aufnahmefläche
36 Durchbruch
37 Zapfen
38 Gewindezapfen
39 Zylindrische Anformung
40 Bodenfläche
41 Mantelfläche
42 Zylindrische Ausnehmung
43 Bodenfläche
44 Mantelfläche
45 Vertiefung
46 Erhöhung
47 Distanzring
48 Abdeckung
49 Anschlußstutzen
50 Flüssiges Medium
51 Membrane
52 Dichtung
53 Dichtungsring
54 Dichtung
55 Inbusschraube
56 Zylinderstift
57 Madenschraube
58 Madenschraube
59 Kabelverschraubung
60 Sendeeinheit
61 Empfangseinheit
62 Abstand
63 Lichtaustrittsfläche
64 Bündel der Lichteintrittsflächen
65 Hülse der Sendeeinheit
66 Aufnahme für Sendediode
67 Lichtwellenleiter der Sendediode
68 Vergußmasse
69 Hülse der Empfangseinheit
70 Lichtwellenleiter der Empfangsdiode
71 Lichtwellenleiter der Referenzdiode
72 Aufnahme dem Empfangsdiode
73 Aufnahme dem Referenzdiode
74 Vergußmasse
80 Projizierte Lichtfläche der Sendeeinheit
81 Lichteintrittsfläche eines empfängerseitigen Licht wellenleiters X-Richtung
82 Lichteintrittsfläche eines empfängerseitigen Licht wellenleiters X-Richtung
83 Lichteintrittsfläche eines empfängerseitigen Licht wellenleiters Y-Richtung
84 Lichteintrittsfläche eines empfängerseitigen Licht wellenleiters Y-Richtung
85 Lichteintrittsfläche des Lichtwellenleiters einer Referenzdiode
90 Elektronische Auswerteeinheit
91 Sendediodentreiber
92 Sendediode
93 Empfangsdiode
94 Empfangsdiode
95 Empfangsdiode
96 Empfangsdiode
97 Referenzdiode
98 Kanal X
99 Kanal Y
100 Impedanzwandler
101 Differenzglied
102 Pegelanpassung
103 Pegelanpassung
104 Differenzblock
105 Summenblock
106 Quotientenblock
107 Verstärkerblock
108 A-D-Wandlerstufe
109 Temperatursensor
110 Mikrorechner
111 Speicher
112 D-A-Wandlerstufe
113 Ausgangssignal X
114 Ausgangssignal Y
115 Digitales Ausgangssignal X
116 Digitales Ausgangssignal Y
117 Analoges Ausgangssignal X
118 Analoges Ausgangssignal Y.

Claims

1. Optoelektronisches Kraft- und Druckmeßsystem, be stehend aus einem Verformungselement, an dem eine Sende- und eine Empfangseinheit, zum Zusammenwirken mittels eines divergierenden Lichtstrahlenbündels bestimmt, angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Verformungskörper als doppeltes Parallelfe dergelenksystem (1) ausgebildet ist, aus einem äu ßeren Parallelfedergelenk (2) und einem inneren Parallelfedergelenk (3) besteht, eine Gelenkbasis (4) in einem Gehäuse (30) raumfest so angeordnet ist, daß ein Gelenkkopf (10) des inneren Parallel federgelenkes (3) gegenüber der Gelenkbasis (4) parallel zu einer X-Y-Ebene frei bewegbar ist, der Gelenkkopf (10) Kraftkoppelelemente (33, 34) trägt, dem Gelenkkopf (10) und der Gelenkbasis (4) eine optoelektronische Sende- bzw. Empfangseinheit (60, 61) zugeordnet sind, sich gegenüberliegend, die Lichtaustrittsfläche (63) der Sendeeinheit (60) und das Bündel der Lichteintrittsflächen (64) der Emp fangseinheit (61) in einem definierten Abstand (62) zueinander befinden und Sendeeinheit (60) und Emp fangseinheit (61) über ein Leitungssystem mit einer elektronischen Auswerteeinheit (90) verbunden sind.

2. Optoelektronisches Kraft- und Druckmeßsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Parallelfedergelenk (2) aus der Gelenkbasis (4), Fe derschenkeln (5, 6) und einem Steg (7) besteht, wo bei die Federschenkel (5, 6) so ausgeführt sind, daß sie eine geteilte in Y-Richtung übereinander liegende Parallelfeder bilden, die in der Gelenkba sis (4) und im Steg (7) fest eingespannt ist.

3. Optoelektronisches Kraft- und Druckmeßsystem nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (7) dem inneren Parallelfedergelenk (3) als Basis zugeordnet ist und die Federschenkel (8, 9) so ausgeführt sind, daß sie eine in X-Richtung übereinanderliegende Parallelfeder bilden, die im Steg (7) und dem Gelenkkopf (10) fest eingespannt ist.

4. Optoelektronisches Kraft- und Druckmeßsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich net, daß in den Federschenkeln (5, 6,) des äußeren Parallelfedergelenkes (2) Federelemente (20, 20′, 21, 21′, 22, 22′, 23, 23′,) vorgesehen sind, die vorzugsweise eine rechteckige Querschnittsgeometrie mit Längsausdehnung in X-Richtung aufweisen, wobei die Federelemente (20, 20′, 21, 21′) den Einspann stellen der oberen Blattfeder und die Federelemente (22, 22′, 23, 23′) den Einspannstellen der unteren Blattfeder des äußeren Parallelfedergelenkes (2) zugeordnet sind.

5. Optoelektronisches Kraft- und Druckmeßsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß in den Federschenkeln (8, 9) des inneren Par allelfedergelenkes (3) Federelemente (24, 24′, 25, 25′) mit vorzugsweise rechteckiger Querschnittsgeo metrie mit Längsausdehnung in Y-Richtung vorgesehen sind, wobei jeweils die Federelemente (24, 24′) und die Federelemente (25, 25′) den Einspannstellen ei ner Blattfeder des inneren Parallelfedergelenkes (3) zugeordnet sind.

6. Optoelektronisches Kraft- und Druckmeßsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich net, daß die Summen der Flächeninhalte der Federele mente (20, 21, 22, 23) des äußeren Parallelfederge lenkes (2) vorteilhafterweise gleich der Summe der Flächeninhalte der Federelemente (24, 25) des inne ren Parallelfedergelenkes (3) ist.

7. Optoelektronisches Kraft- und Druckmeßsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeich net, daß die Federelemente gemäß den Positionen II- II und III-III vorteilhafterweise identisch dimen sioniert sind.

8. Optoelektronisches Kraft- und Druckmeßsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeich net, daß die Sendeeinheit (60) vorzugsweise im Ge lenkkopf (10) des inneren Parallelfedergelenkes (3) und die Empfangseinheit (61) vorzugsweise in der Gelenkbasis (4) angeordnet sind, der definierte Abstand (62) zwischen der Lichtaustrittsfläche (63) und dem Bündel der Lichteintrittsflächen (64) durch axiale Positionsänderung der Sendeeinheit (60) ein stellbar ist.

9. Optoelektronisches Kraft- und Druckmeßsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeich net, daß der Gelenkkopf (10) ein, oder zwei gegen überliegende, Kraftkoppelelemente (33, 34) trägt, deren Aufnahmefläche (35) vorzugsweise als Kugelab schnitt ausgebildet ist und der Mittelpunkt dessen Radius (35′) in der Achse der Sendeeinheit (60) liegt.

10. Optoelektronisches Kraft- und Druckmeßsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeich net, daß das Gehäuse (30) vorzugsweise zweiteilig ausgeführt ist und aus einem Gehäusegrundkörper (31) mit angeformten Boden und einem Gehäusedeckel (32) besteht, wobei der Gehäusedeckel (32) durch die Vertiefung (45) und die Erhöhung (46) radial zum Gehäusegrundkörper (31) festgelegt ist.

11. Optoelektronisches Kraft- und Druckmeßsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeich net, daß der Gehäusedeckel (32) und/oder der ange formte Boden des Gehäusegrundkörpers (31) Durchbrü che (36) aufweisen durch welche das zugeordnete Kraftkoppelelement (33, 34) mit seinem Zapfen (37) nach außen geführt ist, wobei zylindrische Anfor mungen (39) an den Kraftkoppelelementen (33, 34) in zylindrische Ausnehmungen (42) in den Gehäuseteilen (31, 32) so eingreifen, daß sich die Mantelflächen (41) und (44) und die Bodenflächen (40) und 43) in kalibrierten Abstand zueinander befinden.

12. Optoelektronisches Kraft- und Druckmeßsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeich net, daß zwischen der Bodenfläche (40) der Kraft koppelelemente (33, 34) und der Bodenfläche (43) im Gehäusedeckel (32) und/oder im angeformten Boden des Gehäusegrundkörpers (31) Dichtungsringe (53) radial fixiert angeordnet sind.

13. Optoelektronisches Kraft- und Druckmeßsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeich net, daß der Gehäusedeckel (32) und/oder der ange formte Boden des Gehäusegrundkörpers (31) so ausge bildet ist, daß über den Kraftkoppelelementen (33) bzw. (34) eine Membrane (51), vorzugsweise auf der Aufnahmefläche (35) aufliegend, angeordnet ist, und diese zwischen einem Distanzring (47) und einer Ab deckung (48) gehalten wird, wobei in dem Anschluß stutzen (49) ein flüssiges Medium (50) gegenüber der Membrane (51) ansteht.

14. Optoelektronisches Kraft- und Druckmeßsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeich net, daß in einer Hülse der Sendeeinheit (65) vor zugsweise ein Lichtwellenleiter (67) von der in ei ner Aufnahme (66) gehaltenen Sendediode (92) zu der zentriert angeordneten Lichtaustrittsfläche (63) geführt und dabei durch eine Vergußmasse (68) fi xiert ist.

15. Optoelektronisches Kraft- und Druckmeßsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeich net, daß in einer Hülse der Empfangseinheit (69) angeordnet, vorzugsweise Lichtwellenleiter (70) von den Lichteintrittsflächen (81, 82, 83, 84) zu den in Aufnahmen (72) gehaltenen Empfangsdioden (93, 94, 95, 96) geführt und dabei durch eine Vergußmas se (74) fixiert sind.

16. Optoelektronisches Kraft- und Druckmeßsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeich net, daß die Lichteintrittsflächen der empfänger seitigen Lichtwellenleiter in X-Richtung (81, 82) und die Lichteintrittsflächen der empfängerseitigen Lichtwellenleiter in Y-Richtung (83, 84) vorzugs weise in gleichem Abstand zum Schnittpunkt der X- Y-Achsen angeordnet sind.

17. Optoelektronisches Kraft- und Druckmeßsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeich net, daß die Lichteintrittsflächen der empfänger seitigen Lichtwellenleiter (81, 82, 83, 84) vor zugsweise rechteckig ausgeführt sind, die zur X- Achse parallelen Begrenzungslinien der Lichtein trittsflächen (81, 82) einen in Y-Richtung und die zur Y-Achse parallelen Begrenzungslinien der Licht eintrittsflächen (83, 84) einen in X-Richtung glei chen und konstanten Abstand aufweisen.

18. Optoelektronisches Kraft- und Druckmeßsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeich net, daß die Begrenzungslinien der projizierten Lichtfläche der Sendeeinheit (80) vorzugsweise zu der X- und Y-Achse parallel verlaufen und dabei zu den Lichteintrittsflächen (81, 82, 83, 84) mittig angeordnet sind.

19. Optoelektronisches Kraft- und Druckmeßsystem nach einem dem Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeich net, daß von der projizierten Lichtfläche der Sen deeinheit (80) überdeckt, vorzugsweise eine Licht eintrittsfläche eines empfängerseitigen Lichtwel lenleiters (85) einer Referenzdiode (97) angeordnet ist, deren Lichtwellenleiter (71) innerhalb der Hülse der Empfangseinheit (69) mittels Vergußmasse (74) fixiert zur Aufnahme der Referenzdiode (73) geführt ist.

20. Optoelektronisches Kraft- und Druckmeßsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeich net, daß die elektronische Auswerteeinheit (90) vorzugsweise in dem mit einer Kabelverschraubung (59) versehenen Gehäusegrundkörper (31) angeordnet ist und dieser durch den Gehäusedeckel (32) mit zwischenliegender Dichtung (52) durch Befestigungs elemente verschließbar ist.

21. Optoelektronisches Kraft- und Druckmeßsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeich net, daß in der elektronischen Auswerteeinheit (90) ein Sendediodentreiber (91) vorgesehen ist, einem Kanal X (98) vorzugsweise analoge Einzelsignale der Empfangsdioden (93, 94) zugeführt werden und einem Kanal Y (99) vorzugsweise analoge Einzelsignale der Empfangsdioden (95, 96) zugeführt werden, den Emp fangsdioden (93, 94, 95, 96) jeweils Impedanzwandler (100) nachgeschaltet sind, ein Signal der Refe renzdiode (97) über eine Pegelanpassung (103) den Differenzgliedern (101) und dem Sendediodentreiber (91) zugeführt wird, wobei dem Kanal X (98) und dem Kanal Y (99) über die Differenzglieder (101) und Pegelanpassung (102) die Ausgangssignale (113, 114) abgenommen werden.

22. Optoelektronisches Kraft- und Druckmeßsystem nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kanal X (98) von den Empfangsdioden (93, 94) und dem Ka nal Y (99) von den Empfangsdioden (95, 96) vorzugs weise ein Differenzsignal zugeführt wird.

23. Optoelektronisches Kraft- und Druckmeßsystem nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Kanal X (98) zugeordneten analogen Einzelsignale der Empfangsdioden (93, 94) und die dem Kanal Y (99) zugeordneten analogen Einzelsignale der Emp fangsdioden (95, 96) vorzugsweise jeweils einem Differenzblock (104) und einem Summenblock (105) zugeführt, die gebildeten Differenz- und Summensi gnale Quotientenblöcken (106) aufgeschaltet werden und über Verstärkerblöcke (107) und Pegelanpassun gen (102) die Ausgangssignale X, Y (113, 114) abge nommen werden.

24. Optoelektronisches Kraft- und Druckmeßsystem nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die analo gen Einzelsignale der Empfangsdioden (93, 94, 95, 96) vorzugsweise in jeweils einer A-D-Wandlerstufe (108) in je zwei digitale Signale der Kanäle X (98) und Y (99) umgesetzt, diese Signale und ein Signal des Temperatursensors (109) einem Mikrorechner (110) mit zugeordnetem Speicher (111) zugeführt werden und dem Mikrorechner (110) digitale Aus gangssignale (115, 116) oder einer zwischengeschal teten D-A-Wandlerstufe (112) analoge Ausgangssigna le X, Y (117, 118) abgenommen werden.

25. Optoelektronisches Kraft- und Druckmeßsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeich net, daß die elektronische Auswerteeinheit (90), die Sendediode (92), die Empfangsdioden (93, 94, 95, 96) und die Referenzdiode (97) extern zum Ge häuse (30) angeordnet sind und die Verbindung zu der Sendeeinheit (60) und der Empfangseinheit (61) über ein Leitungssystem aus Lichtwellenleitern er folgt.