DE4334899C2 - Verstärker-Anordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Verstärkeranordnung für die Signale eines mit der Verstärkeranordnung verbindbaren Sensors zur Messung mechanischer Größen, wobei die Verstärkeranordnung wenigstens eine mit Signalzu- und ableitungsanschlüssen verbundene Leiterplatte umfaßt.

Im allgemeinen werden Ladungsverstärker als sog. Vorortverstärker in spritzwasserdichten Metallkästen untergebracht, die in der Sensorumgebung auf das Meßobjekt aufgeschraubt werden können. Das verstärkte Niederimpedanzsignal wird dann über normale Meßleitungen Datenverarbeitungsgeräten zugeleitet. Eine derartige Ladungsverstärkeranordnung ist in Fig. 1 gezeigt und wird im folgenden näher beschrieben. Die in Fig. 1 gezeigte Ladungsverstärkeranordnung ist gängige Praxis, ohne daß ein druckschriftlicher Beleg hierfür angegeben werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Verstärkeranordnung der eingangs erwähnten Gattung zu schaffen, die bei hohem Miniaturisierungsgrad und preiswertiger Fertigungsmöglichkeit den Aufbau von Meßanordnungen zur Messung mechanischer Größen vereinfachen soll.

Bezüglich der Lösung dieser Aufgabe wird auf den kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 verwiesen. Die Verstärkeranordnung nach der Erfindung ist mit einem Standardsteckersockel für Mehrpolanschlüsse von Meß- Signalleitungen zu einer modularen Einheit zusammengefaßt, indem ein die Leiterplatte der Verstärkerschaltung aufnehmendes Hülsengehäuse längs seines Außenumfanges unmittelbar mit einem Standardsteckersockel verbunden ist. Beim Aufbau einer Meßanlage entfallen daher die bislang zwischen der Verstärkeranordnung und dem Meß- Signalerfassungsgerät zu verlegenden Kabel mit zugehörigen Anschlußsteckern bzw. Buchsen und die mit einem derartigen Anlagenaufbau verbundenen Möglichkeiten für Betriebsunterbrechungen durch mangelhafte Steckverbindungen. Die Erfindung schafft daher eine wesentliche Verbesserung beim Aufbau von Meßanlagen unter gleichzeitiger Erhöhung der Betriebszuverlässigkeit, und ferner stellt die Kombination aus Verstärkeranordnung und Standardsteckersockel ein Produkt dar, das sich besonders preisgünstig fertigen läßt und einen hohen Miniaturisierungsgrad aufweisen kann.

Zwar ist aus der DE 36 23 403 C2 ein explosionssicheres Buchsenteil bekannt, bei dem ein Schaltungsträger zusammen mit Zu- und Ableitungselementen für die Signale in einem Gehäuse eingegossen ist, doch erfolgt die Verbindung des so aufgebauten Buchsenteiles mit einem separaten Steckerteil in herkömmlicher Weise mittels einer Überwurfmutter, so daß es an einer modularen Zusammenfassung dieser Bauteile fehlt.

Die erfindungsgemäße Ladungsverstärkeranordnung sollte einen zu einem hohen Grad miniaturisierten Ladungsverstärker und eine dazu passende Speiseschaltung enthalten. Vorteilhafterweise sind mehrere Leiterplatten vorgesehen, die eine Hybrid-Ladungsverstärkerschaltung und eine Hybrid- Speiseschaltung umfassen und die Rücken an Rücken miteinander verlötet und deren Leitpfade mit einer am Hülsengehäuse montierten Eingangsstecker-Anschlußbuchse bzw. mit am Standardsteckersockel vorgesehenen Kontaktanschlußstiften verbunden sind. Die Außenabmessung des Hülsengehäuses kann wegen des Einbaues in einen handelsüblichen Standardsteckersockel im Durchmesser weniger als 15 mm betragen, so daß die Leiterplatten in eine Bohrung mit einem Innendurchmesser von 13 mm untergebracht werden müssen.

Zur Montage der Ladungsverstärkeranordnung hat sich ein dem Standardsteckersockel zugeordneter Montageflansch als zweckmäßig erwiesen. Zum Einschrauben in ein Bauteil kann am Standardsteckersockel jedoch auch ein Gewinde vorgesehen sein. Weiterhin ist es möglich, den Sensor mit dem Hülsengehäuse direkt zu verbinden und die Leiterplatten an einem einstückig mit dem Sensor verbundenen Anschlußteil anzuschließen.

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 zeigt

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, die den Aufbau einer Meßanordnung nach herkömmlicher Praxis entsprechend dem Stand der Technik zeigt, 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 Vestärkerkasten 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 verschraubbaren 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 einadrig, koaxial, abgeschirmt und hochisolierend ausgeführt ist.

Der dazugehörige Steckersockelverstärker 10 besteht aus dem Standardsteckersockel 11, in welchem das Hülsengehäuse 12 dicht eingepreßt ist. Im Hülsengehäuse 12 befinden sich eine Leiterplatte des Hybrid-Ladungsverstärkers und eine Leiterplatte 14 der Hybrid-Speise-Schaltung Rücken an Rücken verlötet. Die koaxiale Steckerbuchse 15 ist dicht an das Hülsengehäuse 12 eingeschraubt. Der Standard- 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 irgendein Gehäuse. Es kann aber auch mit der Mutter 21 ein beliebiger Montageflansch 20 montiert werden, an dem der Sockel 11 mittels eines Sockelflansches 23 anliegt. Mit den Lötverbindungen 22 sind die Anschluß-Stellen der Leiterplatten 13, 14 mit den Kontaktstiften 16 und dem Signaleingang der Steckerbuchse 15 verbunden.

In Fig. 3 ist die erfindungsgemäße Ladungsverstärker-Anordnung 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 die erfindungsgemäße 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 Steckerverstärker, 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 Kabelverbindung wegfällt.

Fig. 6 zeigt erfindungsgemäße Varianten von Fig. 2. Die einzelnen 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 zusammengelötet werden können und in eine Bohrung von 13 mm Innendurchmesser 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 piezoresistive erreichbar ist, so läßt sich die Erfindung auch auf solche Verfahren anwenden. Die weitere Möglichkeit der einfachen 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 (6)

1. Verstärkeranordnung für die Signale eines mit der Verstärkeranordnung verbindbaren Sensors zur Messung mechanischer Größen, wobei die Verstärkeranordnung wenigstens eine mit Signalzu- und -ableitungsanschlüssen verbundene Leiterplatte umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkeranordnung in einem Steckersockel für Mehrpolsteckeranschlüsse (Standardsteckersockel (11)) für Meß-Signalleitungen integriert ist, wobei die Leiterplatte (13, 14) der Verstärkeranordnung in einem längs seines Außenumfanges direkt mit dem Standardsteckersockel (11) verbundenen Hülsengehäuse (12) angeordnet ist.

2. Verstärkeranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Leiterplatten (13, 14) vorgesehen sind, die eine Hybrid- Ladungsverstärkerschaltung und eine Hybrid-Speiseschaltung umfassen und die Rücken an Rücken miteinander verlötet und deren Leitpfade mit einer am Hülsengehäuse (12) montierten Eingangs-Steckeranschlußbuchse (15) bzw. mit am Standardsteckersockel (11) vorgesehenen Kontaktanschlußstiften (16) verbunden sind.

3. Verstärkeranordnung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen dem Standardsteckersockel (11) zugeordneten Montageflansch (20) zur Montage der Verstärkeranordnung an einem Bauteil.

4. Verstärkeranordnung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein Gewinde (19) am Standardsteckersockel (11) zur Montage der Verstärkeranordnung durch Einschrauben in ein Bauteil.

5. Verstärkeranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (1) mit dem Hülsengehäuse (12) direkt verbunden ist und die Leiterplatten (13, 14) an einem einstückig mit dem Sensor verbundenen Anschlußteil (41) angeschlossen sind.

6. Verstärkeranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Hülsengehäuse (12) einen Innendurchmesser von 13 mm hat.