DE4334899A1 - Verstärker-Anordnung - Google Patents

Description

In der industriellen Anwendung von piezoelektrischen Meß­ ketten wird der dazu notwendige Ladungsverstärker möglichst nah an den Sensor herangebracht.

Nach dem gegenwärtigen Stand der Technik werden die Ladungs­ verstärker als sogenannte Vorort-Verstärker in Spritzwasser dichten Metallkästchen untergebracht, die in der Sensorumge­ bung auf das Meßobjekt geschraubt werden. Das verstärkte Niederimpedanzsignal wird dann über normale Meßleitungen den Datenverarbeitungsgeräten zugeleitet.

Gemäß der Erfindung wird an Stelle eines Vorortverstärker- Kästchens ein Hülsenverstärker vorgesehen, der an einem Ende direkten Eingang vom Sensor erhält, am andern Ende Teil eines handelsüblichen Steckers bildet, der mit Flansch versehen oder auch direkt in Gehäusen montiert werden kann. Dadurch wird eine modulare Universalität der Einbaumöglichkeiten erreicht, wie nachstehend dargelegt werden soll.

Das Konzept setzt einen in Hybridform miniaturisierten La­ dungsverstärker, sowie einen dazu passenden Speiseprint voraus, die beide - Rücken an Rücken - verlötet und in der Schutzhülse montiert werden. Bedingung dieser Schutzhülse ist deren Außendimension D, unter ⌀ 15 mm sein muß, um in einen handelsüblichen Steckersockel eingebaut werden zu können. Der Hybridladungsverstärker, wie auch der Speiseprint, müssen daher einen hohen Grad der Miniaturisierung erreichen, sie müssen in eine Bohrung vom Innendurchmesser 13.0 mm einbau­ bar sein.

Unter diesen Voraussetzungen läßt sich ein höchst preiswertes und damit konkurrenzfähiges neues Anwendungskonzept erstellen, das sowohl für verschiedene Piezosensorarten, wie auch für verschiedene Einbauarten des Ladungsverstärkers anwendbar ist, wodurch ein neues modulares Anwendungskonzept entsteht.

Die Erfindung soll anhand der folgenden Figuren näher erklärt werden:

Es zeigen:

Fig. 1 Stand der Technik Vorortverstärker mit Sensor,

Fig. 2 Schnitt durch eine erfindungsgemäße Anordnung,

Fig. 3 Anordnung nach Fig. 2, jedoch in Perspektive gezeigt,

Fig. 4 Variante zu Fig. 2,

Fig. 5 Variante zu Fig. 2,

Fig. 6 Mehrfachanordnung.

Gemäß Fig. 1 besteht eine piezoelektrische Meßkette für industrielle Anwendung entsprechend dem Stand der Technik aus dem Sensor 1, dem Verbindungskabel 2, dem Anschluß-Stecker 3 und dem Verstärkerkasten 4.

Im Verstärkerkasten 4, dem Vorortverstärker, befindet sich üblicherweise ein Ladungsverstärker, der meist auf dem Speiseprint montiert ist. Die mehradrige Signalleitung 6. ist über dem Mehrpolstecker 5 mit dem Verstärkerkasten 4 dicht verbunden. Der Verstärkerkasten 4 ist mit einem verschraub­ baren Deckel 7 versehen und kann selber aufgeschraubt werden.

Die erfindungsgemäße Einbauanordnung nach Fig. 2 besteht wiederum aus dem Sensor 1, dem Verbindungskabel 2 und dem Anschluß-Stecker 3 einerseits, wobei das Verbindungskabel 2 eine beliebige Länge aufweisen kann und normalerweise ein­ adrig, koaxial, abgeschirmt und hochisolierend ausgeführt ist.

Der dazugehörende Steckersockelverstärker 10 besteht aus dem genormten Standardsteckersockel 11, in welchem das Hülsenge­ häuse 12 dicht eingepreßt ist. Im Hülsengehäuse 12 befinden sich der Hybrid-Ladungsverstärker 13 und der Hybrid-Speise­ print 14 Rücken an Rücken verlötet. Die koaxiale Steckerbuchse 15 ist dicht in das Hülsengehäuse 12 eingeschraubt. Der Stan­ dard-Steckersockel 11 hat eine Mehrzahl von Kontaktstiften 16 genormt angeordnet, sowie ein Steckergewinde 17, auf welches der Anschluß-Stecker 18 paßt. Das Gehäusegewinde 19 ist etwas größer ausgeführt. Es dient zum Einschrauben desselben in irgend ein Gehäuse. Es kann aber auch mit der Mutter 21 ein beliebiger Montageflansch 20 montiert werden. Mit den Lötver­ bindungen 22 sind die Anschluß-Stellen der Hybridverstärker 13, 14 mit den Kontaktstiften 16 und dem Signaleingang der Steckerbuchse 15 verbunden.

In Fig. 3 ist die erfindungsgemäße Ladungsverstärker-Anord­ nung von Fig. 2 nochmals, jedoch in Perspektive, gezeigt.

Fig. 4 zeigt eine Variante zu Fig. 2. Dabei ist der Flansch 23 des Standard-Steckersockels 11 entfernt, so daß die erfin­ dungsgemäße Ladungsverstärker-Anordnung in Pfeilrichtung in ein Maschinengehäuse 30 direkt via Gewinde 19 eingebaut werden kann. Dieselbe Einbaurichtung kann aber auch mit Montage- Flansch 20, Fig. 2, erreicht werden.

Fig. 5 zeigt eine weitere Variante zu Fig. 2. Dabei ist der Standard-Steckersockel 11 durch Überdrehen so vereinfacht worden, daß Gewinde 19 und Sockelflansch 23 entfernt wurden. Dadurch ist die erfindungsgemäße Anordnung ein Steckerver­ stärker, wie er in Kabelanordnungen verwendet werden kann. Für gewisse Anwendungen ist es auch möglich, den Anschlußteil 42 direkt mit einem Sensor 41 zu vereinigen, so daß die Kabel­ verbindung wegfällt.

Fig. 6 zeigt erfindungsgemäße Varianten von Fig. 2. Die ein­ zelnen Steckersockelverstärker 10 sind nebeneinander auf der Montageschiene 35 montiert, fest gehaltert durch die Muttern 21.

Die Beispiele zeigen, daß durch den Einbau des Hülsengehäuses 12 in einem Standard-Steckersockel 11 gegenüber dem Stand-der Technik Fig. 1 eine wesentliche konstruktive und preisliche Vereinfachung erreicht werden kann. Voraussetzung dazu ist ein ebenfalls erfindungsgemäßer Hybrid-Ladungsverstärker 13 und ein Hybrid-Speiseprint 14, die Rücken an Rücken zusammengelö­ tet werden können und in eine Bohrung von ⌀ 13 mm einschiebbar sind. Jede größere Variante kann nicht erfindungsgemäß in einem Standard-Steckersockel 11 - wie heute in der Industrie- Elektronik allgemein verwendet - montiert werden.

Durch die erwähnten konstruktiven Maßnahmen ist somit eine neue Ladungsverstärker-Anordnung geschaffen worden, die universelle Einbaumöglichkeiten mit einfachsten und damit preiswerten Mitteln kombiniert. Die Erfindung erschließt deshalb neue Anwendungen für piezoelektrische Meßketten. Sofern die Miniaturisierung auch für andere Sensorverfahren, wie solche mit Dehnmeß-Streifen, kapazitive oder piezoresis­ tive erreichbar ist, so läßt sich die Erfindung auch auf solche Verfahren anwenden. Die weitere Möglichkeit der ein­ fachen Modifizierung des Standard-Steckersockels 11 durch Abdrehen des Flansches 23 oder des Flansches 23 und des Gewindes 19 ergibt zusätzliche Universalität. Zudem kann die Steuerbuchse 15 in Fig. 2 durch Integration mit einem Sensor 41 zum Anschlußteil 42 modifiziert werden, wodurch eine sehr kompakte Anordnung direkt mit Anschluß-Stecker 18 erreicht wird.

Die Vorteile der Erfindung gegenüber dem Stand der Technik, Fig. 1, sind damit eindeutig dargelegt.

Claims (10)

1. Verstärkeranordnung zur Messung mechanischer Größen be­ stehend aus Sensor und Vorortverstärker, dadurch gekennzeich­ net, daß die Verstärkerprints in ein Hülsengehäuse (12) von 13 mm Innendurchmesser eingebaut werden können, so daß das Hülsengehäuse (12) mit dem passenden Außendurchmesser direkt in einen Standard Steckersockel (11), wie er für international genormte Mehrpolstecker von Meß-Signalleitungen verwendet wird, eingebaut werden kann.

2. Verstärkeranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Vorortverstärker aus einem Hybrid-Ladungsver­ stärker (13) und einem Hybrid-Speiseprint (14) bestehend die Rücken an Rücken verlötet und deren Leitpfade mit der Ein­ gangs-Steckerbuchse (15) und den Kontaktstiften (16) via Löt­ verbindungen (22) verbunden sind.

3. Verstärkeranordnung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Montage-Flansch (20) des Standard- Steckersockels (11) zur Montage und Abdichtung des Steuer­ sockelverstärkers (10) verwendet wird.

4. Verstärkeranordnung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Sockelflansch (23) abgedreht wird, wodurch der Steuersockelverstärker (10) z. B. in ein Maschi­ nengehäuse (30) eingeschraubt werden kann.

5. Verstärkeranordnung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Sockelflansch (23) und das Gehäuse­ gewinde (19) abgedreht werden, wodurch ein Kabelverstärker entsteht.

6. Verstärkeranordnung nach Ansprüchen 1, 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steckerbuchse (15) durch einen An­ schlußteil (42) ersetzt wird, der einstückig mit dem Sensor (41) verbunden ist, womit das Verbindungskabel (2) entfällt.

7. Verstärkeranordnung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Steuersockelverstärkern (10) auf einer gemeinsamen Montageschiene (35) montiert sind, die Teil eines Verstärkerkastens oder eines Werkzeuges oder einer Maschine sein kann.

8. Verstärkeranordnung nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Meßkette eine piezoelektrische ist.

9. Verstärkeranordnung nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Meßkette nach einem andern Meßver­ fahren wie Dehnmeßstreifen, kapazitiv, piezoresistiv oder fa­ seroptisch arbeitet.

10. Verstärkeranordnung zur Meßung mechanischer Größen, bestehend aus Sensor und Vorortverstärker, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verstärkerprints des Vorortverstärkers in einem Hülsengehäuse (12) mit einer an die Abmessungen eines Standard Steckersockels (11), wie er für international genormte Mehrpolstecker von Meß-Signalleitungen verwendet wird, angepaßten Abmessung vorgesehen sind, und daß das Hülsengehäuse (12) direkt mit dem Standard-Steckersockel (11) verbunden ist.