DE8914777U1 - Capacitive deformation sensor - Google Patents
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Description
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. Marelli Autronica S.pA. München, 15. Dezember 1989. Marelli Autronica S.pA. Munich, 15 December 1989
1-20123 Mailand, Italien JST-si 16 2581-20123 Milan, Italy JST-si 16 258
Die vorliegende Erfindung betrifft einen kapazitiven Verformungssensor, insbesondere zur Messung der Vegfonsusjrsn einer Konstruktion.The present invention relates to a capacitive deformation sensor, in particular for measuring the deformation of a structure.
Insbesondere ist es die Aufgabe der Erirmhing, eines Sensor mit ersten und zweitem, einander gegenüberliegenden Polen verfügbar zu machen, welche an zwei Punkten der Konstruktion befestigt sind, von der eiuc relative Verschiebung in einer orthogonalen Richtung zu den genannten Vorrichtungen hin anhand von entsprechenden Kapazitätsveränderungen des Kondensators ermittelt werden soll.In particular, the object of the invention is to provide a sensor with first and second, opposite poles, which are attached to two points of the structure, from which a relative displacement in an orthogonal direction to the said devices is to be determined on the basis of corresponding capacitance changes of the capacitor.
Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Verformungssensor det voranstehend beschriebenen Art verfügbar zu machen, der einfach, /cbust und betriebssicher istIt is the aim of the present invention to provide a deformation sensor of the type described above which is simple, /cbust and reliable
Gemäß vorliegender Erfindung wird diese Aufgabe durch einen Sensor erreicht, welcher aus einem ersten rohrförmigen Körper mit einer inneren Ausnehmung besteht, in welcher sich ein erster Pol befindet In dem ersten Körper ist ein zweiter rohrförmiger Körper angeordnet, welcher in Bezug auf den ersten Körper in orthogonaler Richtung zur Lageebene des ersten Poles sich in Abhängigkeit von der Verformung gleitend bewegt und an dem der zweite Pol befestigt ist Der erste und der zweite Körper sind jeweils mit Verankerungsstücken zum Anschluß an die erwähnten zwei Punkten der Struktur versehen, deren relative Verschiebung ermittelt werden soll.According to the present invention, this object is achieved by a sensor, which consists of a first tubular body with an internal recess in which a first pole is located. In the first body, a second tubular body is arranged, which moves in relation to the first body in a direction orthogonal to the plane of the first pole depending on the deformation and to which the second pole is attached. The first and second bodies are each provided with anchoring pieces for connection to the two points of the structure mentioned, the relative displacement of which is to be determined.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnung, welche lediglich ein nicht-einschränkendes Beispiel darstellt.Further details, features and advantages of the invention emerge from the following description of the drawing, which represents only a non-limiting example.
2 Es zeigen2 Show
Erfindung,Invention,
erfindungsgsmäßen Sensor verbunden istsensor according to the invention
In der Zeichnung kennzeichnet die Ziffer 1 einen Verformungssensor, insbesondere zur Messung der auf der Achse eines gewerblicnen Fahrzeuges ruhenden Last und zwar anhand der Verformung der Achse unter der Einwirkung der Last Der Sensor 1 besteht aus einem ersten rohrförmigen Körper 2 mit einer inneren Ausnehmung 3, welche an ihrem einen Ende durch eine Bodenwand 4 geschlossen ist Im Inneren der Ausnehmung 3 ist eine erste Metallfolie S angeordnet welche unter Zwischenfügung einer Schicht 6 elektrisch isolierenden Materials an der Bodenwand 4 befestigt ist Im Inneren des Körpers 2 ist ein zweiter rohrförmiger Körper 7 gegenüber dem ersten Körper bewegbar angeordnet an dessen einem Ende sich eine zweite Metallfolie 8 befindet welche der FoUe S gegenüberliegt vid sich im Abstand zu dieser befindet Die Folie 8 ist durch eine Schicht 9 eines elektrisch isolierenden Materials am Körper 7 befestigt Auch der Körper 7 weist in seinem Inneren eine Ausnehmung auf und in seinem Inneren befindet sich eine Stützscheibe 10, auf der die Bauteile einer elektronischen Schaltung 11 angeordnet sind, wie es nachfolgend beschrieben ist.In the drawing, the number 1 designates a deformation sensor, in particular for measuring the load resting on the axle of a commercial vehicle, based on the deformation of the axle under the action of the load. The sensor 1 consists of a first tubular body 2 with an inner recess 3, which is closed at one end by a bottom wall 4. Inside the recess 3 there is a first metal foil S which is fastened to the bottom wall 4 with the interposition of a layer 6 of electrically insulating material. Inside the body 2 there is a second tubular body 7 which can be moved relative to the first body, at one end of which there is a second metal foil 8 which lies opposite the foil S and is at a distance from it. The foil 8 is fastened to the body 7 by a layer 9 of an electrically insulating material. The body 7 also has a recess in its interior and inside it there is a support disk 10 on which the components of an electronic circuit 11 are arranged, as described below.
In der Zeichnung ist der radiale Abstand zwischen dem Körper 2 und dem Körper 7 zum besseren Verständnis vergrößert dargestellt In Wirklichkeit liegt dieser Abstand in einem Größenbereich von einem Zehntel Millimeter. Außerhalb der Körper 2 und 7 befindet sich ein Schutzbalg 12 aus elastomerischem Material, dessen Enden jeweils mit Befestigungsklemmen 14 mit dem Körper 2 bzw, dem Körper 7 verbunden sind.In the drawing, the radial distance between the body 2 and the body 7 is shown enlarged for better understanding. In reality, this distance is in the range of a tenth of a millimeter. Outside the bodies 2 and 7 there is a protective bellows 12 made of elastomeric material, the ends of which are each connected to the body 2 or the body 7 with fastening clamps 14.
13 wir Befeatitmno des Setunn 1 versehen. Diea aemchl&ht 13 we Befeatitmno of Setunn 1 provided. Diea aemchl&ht
beispielsweise durch Löten/Schweißen an zwei Punkten 16 einer Konstruktion 17, deren Verformung aufgrund der relativen Verschiebung der beiden Punkte ermittelt for example by soldering/welding at two points 16 of a construction 17, the deformation of which is determined based on the relative displacement of the two points
werden soll. Die Biegeverformungen der Konstruktion 17 in die durch die Pfeile A | The bending deformations of the structure 17 in the directions indicated by the arrows A |
angedeuteten Richtungen bewirken nämlich eine relative Verschiebung der Körper 2 und 7 in eine im wesentlichen orthogonale Richtung zur Lageebene der Folien S undThe directions indicated cause a relative displacement of the bodies 2 and 7 in a direction essentially orthogonal to the plane of the foils S and
8. \ 8th . \
UUIVIi uiv &kgr; uiivu »&zgr; Uhu \J uvouiiuiitv ivipnciiat uvo nviiuviiauivia &agr;&ngr;&igr;&iacgr;&pgr;&ogr;&idiagr;&idiagr;&eegr;&igr;UUIVIi uiv &kgr; uiivu »&zgr; Uhu \J uvouiiuiitv ivipnciiat uvo nviiuviiauivia &agr;&ngr;&igr;&iacgr;&pgr;&ogr;&idiagr;&idiagr;&eegr;&igr;
entsprechend in Abhängigkeit von der Verformung der Konstruktion 17.accordingly depending on the deformation of the structure 17.
Zur Verhinderung von Verformungen verschiedener Größenordnung der Konstruktion 17 und der Körper 2 und 7 aufgrund von Temperaturschwankungen, welche als eine Veränderung der auf die Konstruktion 17 wirkende» Last gedeutet werden können, bestehen die Körper 2 und 7 vorzugsweise aus demselben Material wie die Konstruktion 17, beispielsweise aus Weicheisen.In order to prevent deformations of various magnitudes of the structure 17 and the bodies 2 and 7 due to temperature fluctuations, which can be interpreted as a change in the load acting on the structure 17, the bodies 2 and 7 are preferably made of the same material as the structure 17, for example of soft iron.
Die Folien 5 und 8 sind mittels Leiter 18 an eine elektronische Schaltung 11 angeschlossen, welche von der Platte 10 getragen wird und ein Spannungssignal als Anzeige der Kondensatorkapazität liefert. In der Figur 3 ist ein Blockschaltbild einerThe foils 5 and 8 are connected by means of conductors 18 to an electronic circuit 11, which is carried by the plate 10 and provides a voltage signal as an indication of the capacitor capacity. Figure 3 shows a block diagram of a
Im dargestellten Beispiel umfaßt die Schaltung 11 einen Oszillator 20, dessen Schwingungsfrequenz von der Kapazität des an ihn angeschlossenen Kondensators 5,8 abhängt Der Ausgang des Oszillators 20 ist mit einer monostabilen Schaltung 21 verbunden, avf die Tiefpaßfilter 22 folgen, welche in ihrer Gesamtheit eine Frequenz-Spannungs-Umwandlung bewirken. Die Ausganganschlußstelle der monostabilen Schaltung 21, welche durch ein Loch 21 des Körpers 7 (Figuren 1 und 2) austritt, liefert (im Bezug zur Masse) eine Spannung V als Anzeige der Kapazität des Kondensators 5,8 und somit der gesamten Verformung der Konstruktion 17.In the example shown, the circuit 11 comprises an oscillator 20 whose oscillation frequency depends on the capacitance of the capacitor 5.8 connected to it. The output of the oscillator 20 is connected to a monostable circuit 21 followed by low-pass filters 22 which together effect a frequency-voltage conversion. The output terminal of the monostable circuit 21, which exits through a hole 21 in the body 7 (Figures 1 and 2), supplies (with respect to ground) a voltage V indicative of the capacitance of the capacitor 5.8 and thus of the total deformation of the structure 17.
Als Alternative zu der in Figur 3 dargestellten Ausführungsform kann die elektronische Schaltung 11 ans einem Oszillator mit fester Frequenz, gefolgt von einem mofiostaönen Element bestehen, dessen Zeiikonsianie eine Variable zur Veränderung der Kapazität des durch den Verformungssensor gebildetenAs an alternative to the embodiment shown in Figure 3, the electronic circuit 11 may consist of an oscillator with a fixed frequency followed by a modulating element whose time axis is a variable for changing the capacitance of the
Kondensators ist. Auch in diesem Fall wird an den Ausgang des monostabilen E'iments ein Tiefpaßfilter angeschlossen.capacitor. In this case too, a low-pass filter is connected to the output of the monostable element.
Claims (7)
dadurch gekennzeichnet,4. Deformation sensor according to one of the preceding claims,
characterized,
dadurch gekennzeichnet,5. Deformation sensor according to claim 1,
characterized,
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