EP0359090A2 - Inclination sensor - Google Patents

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EP0359090A2
EP0359090A2 EP89116337A EP89116337A EP0359090A2 EP 0359090 A2 EP0359090 A2 EP 0359090A2 EP 89116337 A EP89116337 A EP 89116337A EP 89116337 A EP89116337 A EP 89116337A EP 0359090 A2 EP0359090 A2 EP 0359090A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
tub
wall
trough
housing
ball
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP89116337A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP0359090A3 (en
Inventor
Thomas Ebert
Heinz Kroschel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dynamit Nobel AG
Original Assignee
Dynamit Nobel AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dynamit Nobel AG filed Critical Dynamit Nobel AG
Publication of EP0359090A2 publication Critical patent/EP0359090A2/en
Publication of EP0359090A3 publication Critical patent/EP0359090A3/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H35/00—Switches operated by change of a physical condition
    • H01H35/02—Switches operated by change of position, inclination or orientation of the switch itself in relation to gravitational field
    • H01H35/025—Switches operated by change of position, inclination or orientation of the switch itself in relation to gravitational field the switch being discriminative in different directions

Definitions

  • the invention relates to an inclination sensor with a ball serving as a position indicator.
  • a sensor with a ball as a contactor is known from DE-C-27 09 397. Such a position change switch is not suitable as an inclination sensor.
  • Certain types of ammunition such as Mines to combat armored targets must be aimed at the target in order to achieve optimal effective performance.
  • Mines are usually positioned vertically so that the targets, e.g. rolling tanks, can be fought from the less heavily armored underside.
  • Such a specific position to the gravitational field is easy to implement with manual laying.
  • the vertical positioning must be realized using positioning or erection mechanisms. Without a position sensor, however, it cannot be decided whether the desired positioning has been successful.
  • the object of the invention is a robust inclination sensor, with which it can primarily be decided whether positional deviations do not go beyond a predeterminable amount.
  • an inclination sensor which is characterized by a tub installed in a housing with monotonically increasing wall steepness and at least two distinguishable wall areas and means by which it can be determined in which of the wall areas or between which wall areas the freely movable ball is located. Electrical means, for example an ohmmeter, are preferred.
  • the mutually insulated wall areas have an electrically conductive surface and the joint that separates the two wall areas is designed in such a way that a sufficiently large metal ball lying on the joint can have contact with both wall areas at the same time, then it can be done very easily low resistance value conclude that the ball has created a short circuit between the two surfaces and must therefore lie on the joint, whereas it can be concluded from a very high resistance value that the ball cannot be in the region of the joint.
  • the basic idea of the invention is that the ball in equilibrium assumes the point with the lowest potential energy and from the rest position of a freely movable ball on the surface of the tub, the position of a housing which is firmly connected to the tub can be inferred, especially the angle that the normal is at forms the bottom surface of the housing with the vertical.
  • the principle can best be recognized by a rotationally symmetrical trough with the maximum steepness at the trough edge, for example in the form of a spherical section, the "trough bottom", here the center point of the spherical section, being fastened to the housing base.
  • the free space between the tub and the housing is so small that the ball is prevented from rolling out. But that means that when the ball hits the inside wall of the case or touches the lid, the tub is so inclined that the bottom slope of the housing is greater than the steepness of the tub at the edge.
  • the tilt sensor recognizes for all spatial directions whether the floor tilt of the sensor housing is flatter or steeper than a specified value.
  • Preferred embodiments of the trough are a spherical section or a trough with a flat trough bottom and a truncated cone as the trough wall, a gap, which isolates two regions, from the housing being formed on the great circle of the truncated cone.
  • An electrical short circuit through the ball between the tub and the housing means that the housing normal deviates more than (90 - ⁇ ) ° from the vertical, where ⁇ is the maximum wall steepness of the tub.
  • a very high resistance between the tub and the housing means that the normal deviates from the vertical by less than (90 - ⁇ ) °.
  • switching the inclination sensor is in no way fundamentally limited to the tub rim.
  • the tub wall and the tub floor can be separated from one another by any insulated depression and the steepness of the wall areas around these joints are correlated with the angle between the normal on the bottom surface of the housing and the vertical.
  • the azimuthal rest position of the ball on the tub wall allows conclusions to be drawn about the inclined position of the tub and thus the inclination of the housing base.
  • the tub wall area must be broken down into annular zones which are electrically insulated from one another, and preferably the wall steepness within an annular zone should be constant.
  • the middle area bulged out a little. This ensures that the ball always comes to rest on an insulated zone and is not within a wall area, which would be more difficult to measure than if it connected two electrically conductive wall areas in its rest position above the insulated area.
  • the insulated area between two electrically conductive wall areas, between which the ball is to produce a "short circuit" must have a recess in relation to the metallic wall area, because only in this way can the ball cover the two surfaces (which should possibly be somewhat rounded for insulation purposes) Establish electrical connection.
  • the tilt sensor according to the invention in such a way that not only the amount of the tilt but also the direction of the tilt can be limited. Similar to the determination of the azimuthal position, the area on which the sphere comes to rest must be divided into sectors. Here, too, it is preferred if the rest position is always set on the insulated area between two metallic wall areas. This means that the tub wall must be piecewise flat in the circumferential direction, so that the shape of the insulated tub in the housing is no longer frustoconical but truncated pyramid. The number of pyramid sides or the insulating strips indicates the number of classes in which the inclination sensor can sort the direction of the housing base normals.
  • a housing 1 consists of a housing 1 with a bottom surface 2, in which a trough 3 is fastened in an insulated manner, in which a ball 4 can move freely. If the ball is in the dashed position 5, which is the case when the bottom surface 2 deviates from the horizontal by more than the angle ⁇ , then a conductive connection is created between the housing 1 and the tub 3 , 7 switched on ohmmeter shows a very high value as long as the housing is still sufficiently horizontal. However, as soon as the inclination of the normals on the floor surface 2 becomes greater than ⁇ in any spatial direction, the ball rolls onto the tub edge (position 5) and establishes a galvanic connection between the tub 3 and the housing 1. How this information is evaluated depends on the application.
  • FIG. 2 A somewhat modified embodiment of a simple inclination sensor is shown in FIG. 2.
  • the switching is also determined by the angle ⁇ ', the slope of the tub wall.
  • the only difference is the location of the insulating ring 9, here between "tub floor” 8 and “tub wall” 3 '.
  • the insulating region 9 must have a sufficient depth so that the ball 4 can make contact between 8 and 3 '.
  • the steepness in the immediate vicinity of the insulation determines the switching point where the ball 4 rolls from the tub base 8 to the edge (in position 5) and vice versa, that is to say the resistance between the connecting wires 6 and 7 jumps from zero to infinity or vice versa. So that no undefined ball position can occur, the tub steepness must increase monotonically towards the edge.
  • the tub wall 3 'and the housing 1 have the same potential here.
  • Fig. 3 is similar to Fig. 1, but shows a curved wall wall 3wand in the radial direction.
  • Decisive for the switching display is the steepness of the wall on both sides of the insulation area, i.e. the angle ⁇ ⁇ .
  • FIG. 3 A special feature of FIG. 3 can be seen more clearly in FIG. 4.
  • the trough 3 ⁇ is divided into six equal circular sectors 10 ... 10 ′′′ vonvent, each with its own connections 7 ... 7 ′′′ ⁇ .
  • In the middle is a small, central, insulated area 11. If a finite resistance value is displayed between at least three of the six connections 7 ... 7 ′′′ ⁇ , this means that the ball must be in the middle of the tub 11, and thus the housing is horizontal.
  • This sensor can thus be used to determine whether and, if so, in which six angle ranges specified by the sectors, the inclination of the sensor lies above the value specified by the angle ⁇ ⁇ .
  • Such a sensor can also be used to determine which of the six angular ranges shows the inclination of the housing standards, even if it is still below the switching value for the inclination.
  • each circle sector must be 10 ... 10 ′′′ ⁇ even in the circumferential direction or even slightly bulged in the middle; then a stable ball position is only given over an insulating area, for example 12.
  • a short circuit, for example, between the two circular sectors 10 and 10 ′′′ ⁇ indicates a maximum angular range ⁇ of 60 ° within which the main inclination of the sensor must lie.
  • FIGS. 5 and 6 A preferred development of the inclination sensor for detecting different inclinations is shown in FIGS. 5 and 6.
  • the slope of the tub edge increases towards the edge.
  • This sensor can be used to determine whether the inclination of the sensor in is any spatial direction between 0 and ß 'or between ß' and ß ⁇ or> ß ⁇ .
  • Each of the annular regions 13, 13 ', 13 ⁇ is contacted via the connecting wires 16, 15, 7. If the ball is in position 5, i.e. the inclination is> ß ⁇ , the ball causes a short circuit between 13 and 1.
  • the tilt sensor shown in various embodiments can be used as a position-dependent switch which, because of its robustness, is also suitable for numerous military applications. It is particularly suitable for mines that are installed remotely and must be brought into a vertical position in a controlled manner with the help of an erecting and adjusting mechanism.

Abstract

The inclination sensor contains a freely moveable ball (4) in a trough (3, 3', 8). The position of rest of the ball (4) on the trough wall (3, 3', 13' 13") depends upon how "obliquely" the trough and thus also the housing (1) of the inclination sensor is situated with respect to the horizontal. From the fact that in its position of rest the ball (4) either does or does not connect to one another two regions of the trough which are electrically insulated from one another, e.g. the trough bottom (7) and the trough wall (3') it is to be derived in each case whether the position of the housing bottom (2) is situated inside or outside a class of a specific inclination. The annular subdivision (13, 13', 13") of the wall surface of the trough enables a classification of the amount of the inclination, a sectoral subdivision (10...10"'") enables a classification of the direction of the inclination. By a combination of the sectoral and azimuthal division of the trough wall it is possible to detect both the direction and the amount of the inclination in a grid. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Neigungssensor mit einer als Lage­indikator dienenden Kugel.The invention relates to an inclination sensor with a ball serving as a position indicator.

Ein Sensor mit einer Kugel als Kontaktgeber ist aus der DE-C-27 09 397 bekannt. Ein solcher Lageänderungsschalter ist als Neigungssensor nicht geeignet.A sensor with a ball as a contactor is known from DE-C-27 09 397. Such a position change switch is not suitable as an inclination sensor.

Bestimmte Munitionsarten, wie z.B. Minen zur Bekämpfung von ge­panzerten Zielen, müssen zur Erreichung einer optimalen Wirkleistung auf das Ziel ausgerichtet sein. Minen werden in der Regel vertikal positioniert, damit die Ziele, z.B. überrol­lende Panzer, von der weniger stark gepanzerten Unterseite her bekämpft werden können. Eine solche bestimmte Lage zum Schwer­kraftfeld ist bei Handverlegung einfach zu realisieren. Bei der Verlegung der Minen über größere Distanzen mit Raketenartille­rie oder Minenwurffahrzeugen muß die senkrechte Positionierung über Stell- oder Aufrichtmechaniken realisiert werden. Ohne einen Lagesensor ist jedoch nicht zu entscheiden, ob die ge­wünschte Positionierung geglückt ist.Certain types of ammunition, such as Mines to combat armored targets must be aimed at the target in order to achieve optimal effective performance. Mines are usually positioned vertically so that the targets, e.g. rolling tanks, can be fought from the less heavily armored underside. Such a specific position to the gravitational field is easy to implement with manual laying. When laying the mines over longer distances with rocket artillery or mine launch vehicles, the vertical positioning must be realized using positioning or erection mechanisms. Without a position sensor, however, it cannot be decided whether the desired positioning has been successful.

Es sind verschiedene Lagesensoren bekannt. Das Über- oder Un­terschreiten einer festgelegten Neigung in einer Richtung läßt sich mit einem Quecksilberschalter als Neigungssensor überprü­fen. Unter -30°C Umgebungstemperatur ist ein solcher Sensor nicht mehr einsetzbar. Komplexere Geräte, beispielsweise mit einem Kreiselsystem, sind teuer und groß, benötigen eine Strom­versorgung und vertragen meist auch nicht die bei der Verlegung auftretenden hohen Beschleunigungen.Various position sensors are known. Exceeding or falling below a specified inclination in one direction can be checked with a mercury switch as the inclination sensor. Such a sensor can no longer be used below an ambient temperature of -30 ° C. More complex devices, for example with a gyro system, are expensive and large, require a power supply and usually do not tolerate the high accelerations that occur during installation.

Aufgabe der Erfindung ist ein robuster Neigungssensor, mit dem in erster Linie entschieden werden kann, ob Lageabweichungen nicht über ein vorgebbares Maß hinausgehen.The object of the invention is a robust inclination sensor, with which it can primarily be decided whether positional deviations do not go beyond a predeterminable amount.

Die Aufgabe wird von einem Neigungssensor gelöst, der gekenn­zeichnet ist durch eine in einem Gehäuse eingebaute Wanne mit monoton ansteigender Wandsteilheit und wenigstens zwei unter­scheidbaren Wandbereichen und Mitteln, mit denen feststellbar ist, in welchen der Wandbereiche bzw. zwischen welchen Wandbereichen sich die freibewegliche Kugel befindet. Bevorzugt sind elektrische Mittel, beispielsweise ein Ohmmeter. Wenn die untereinander isolierten Wandbereiche eine elektrisch leitende Oberfläche haben und die Fuge, die die beiden Wandbereiche trennt, so ausgebildet ist, daß eine ausreichend große Metallkugel, die auf der Fuge liegt, gleichzeitig Kontakt mit beiden Wandbereichen haben kann, so läßt sich aus einem sehr niedrigen Widerstandswert schließen, daß die Kugel einen Kurz­schluß zwischen den beiden Flächen erzeugt hat und somit auf der Fuge liegen muß, während aus einem sehr hohen Widerstands­wert gefolgert werden kann, daß die Kugel nicht im Bereich der Fuge sein kann.The object is achieved by an inclination sensor, which is characterized by a tub installed in a housing with monotonically increasing wall steepness and at least two distinguishable wall areas and means by which it can be determined in which of the wall areas or between which wall areas the freely movable ball is located. Electrical means, for example an ohmmeter, are preferred. If the mutually insulated wall areas have an electrically conductive surface and the joint that separates the two wall areas is designed in such a way that a sufficiently large metal ball lying on the joint can have contact with both wall areas at the same time, then it can be done very easily low resistance value conclude that the ball has created a short circuit between the two surfaces and must therefore lie on the joint, whereas it can be concluded from a very high resistance value that the ball cannot be in the region of the joint.

Spezielle Ausführungsformen des Neigungssensors sind in den Un­teransprüchen beschrieben.Special embodiments of the inclination sensor are described in the subclaims.

Grundgedanke der Erfindung ist, daß die Kugel im Gleichgewicht den Punkt mit der geringsten potentiellen Energie annimmt und aus der Ruhelage einer freibeweglichen Kugel auf der Wannen­oberfläche auf die Lage eines mit der Wanne festverbundenen Ge­häuses zurückgeschlossen werden kann, speziell auf den Winkel, den die Normale auf der Bodenfläche des Gehäuses mit der Lot­rechten bildet. Das Prinzip ist am besten erkennbar an einer rotationssymmetrischen Wanne mit der maximalen Steilheit am Wannenrand, beispielsweise in Form eines Kugelabschnittes, wo­bei der "Wannenboden", hier der Mittelpunkt des Kugelabschnit­tes, am Gehäuseboden befestigt ist. Bei Schräglage des Gehäuses bleibt entweder die Kugel in der Wanne oder die Kugel rollt über den Wannenrand hinaus. Bei dem erfindungsgemäßen Neigungs ­messer ist der freie Raum zwischen Wanne und Gehäuse so klein, daß ein Aus-der-Wannerollen der Kugel verhindert wird. Das bedeutet aber, daß wenn die Kugel die Innenwand des Gehäuses bzw. dessen Deckel berührt, die Wanne so schräg liegt, daß die Bodenneigung des Gehäuses größer ist als die Wannensteilheit am Rand.The basic idea of the invention is that the ball in equilibrium assumes the point with the lowest potential energy and from the rest position of a freely movable ball on the surface of the tub, the position of a housing which is firmly connected to the tub can be inferred, especially the angle that the normal is at forms the bottom surface of the housing with the vertical. The principle can best be recognized by a rotationally symmetrical trough with the maximum steepness at the trough edge, for example in the form of a spherical section, the "trough bottom", here the center point of the spherical section, being fastened to the housing base. When the housing is tilted, either the ball remains in the tub or the ball rolls out over the tub rim. In the inclinometer according to the invention, the free space between the tub and the housing is so small that the ball is prevented from rolling out. But that means that when the ball hits the inside wall of the case or touches the lid, the tub is so inclined that the bottom slope of the housing is greater than the steepness of the tub at the edge.

Durch Verändern der Steilheit der Wannenwand hat man es somit in der Hand, den Winkel festzulegen, bei dem der Neigungssensor ein Über- oder Unterschreiten einer bestimmten Schräglage registriert. Dieses Konzept des erfindungsgemäßen Neigungs­sensors ist in mehrfacher Hinsicht ausbaufähig. In der Grund­form erkennt der Neigungssensor für alle Raumrichtungen, ob die Bodenneigung des Gehäuses des Sensors flacher oder steiler als ein vorgegebener Wert ist. Bevorzugte Ausführungsformen der Wanne sind dabei ein Kugelabschnitt oder eine Wanne mit einem ebenen Wannenboden und einem Kegelstumpf als Wannenwand, wobei am Großkreis des Kegelstumpfes ein Spalt, der zwei Bereiche isoliert, zum Gehäuse gebildet wird. Ein elektrischer Kurz­schluß durch die Kugel zwischen Wanne und Gehäuse bedeutet, daß die Gehäusenormale mehr als (90 - α)° von der Lotrechten abweicht, wobei α die maximale Wandsteilheit der Wanne ist. Ein sehr hoher Widerstandswert zwischen Wanne und Gehäuse besagt, daß die Normale um weniger als (90 - α)° von der Lotrechten abweicht.By changing the steepness of the tub wall, it is therefore possible to determine the angle at which the inclination sensor registers whether the incline is above or below a certain angle. This concept of the inclination sensor according to the invention can be expanded in several ways. In its basic form, the tilt sensor recognizes for all spatial directions whether the floor tilt of the sensor housing is flatter or steeper than a specified value. Preferred embodiments of the trough are a spherical section or a trough with a flat trough bottom and a truncated cone as the trough wall, a gap, which isolates two regions, from the housing being formed on the great circle of the truncated cone. An electrical short circuit through the ball between the tub and the housing means that the housing normal deviates more than (90 - α) ° from the vertical, where α is the maximum wall steepness of the tub. A very high resistance between the tub and the housing means that the normal deviates from the vertical by less than (90 - α) °.

Ein Schalten des Neigungssensors ist jedoch keineswegs grund­sätzlich auf den Wannenrand beschränkt. Wannenwand und Wannen­boden können durch irgendeine isolierte Vertiefung voneinander getrennt sein und die Steilheiten der Wandbereiche um diese Fugen sind korreliert mit dem Winkel zwischen der Normalen auf der Bodenfläche des Gehäuses und der Lotrechten.However, switching the inclination sensor is in no way fundamentally limited to the tub rim. The tub wall and the tub floor can be separated from one another by any insulated depression and the steepness of the wall areas around these joints are correlated with the angle between the normal on the bottom surface of the housing and the vertical.

Mit dem erfindungsgemäßen Neigungsmesser lassen sich auch meh­rere Raumwinkelbereiche abdecken. Bei einer konkav durchhängen­den Wannenwand erlaubt die azimutale Ruhelage der Kugel auf der Wannenwand Rückschlüsse auf die Schräglage der Wanne und damit auf die Neigung des Gehäusebodens. Der Wannenwandbereich muß dafür in ringförmige Zonen zerlegt werden, die voneinander elektrisch isoliert sind, und bevorzugt soll die Wandsteilheit innerhalb einer ringförmigen Zone konstant sein. Vorteilhaft wäre es sogar, wenn sich der Mittenbereich etwas aufwölben würde. Dadurch ist gewährleistet, daß die Kugel immer auf einer isolierten Zone zur Ruhe kommt und nicht innerhalb eines Wandbereichs liegt, was meßtechnisch schwerer nachzuweisen wäre, als wenn sie in ihrer Ruhelage über dem isolierten Bereich zwei elektrisch leitende Wandbereiche verbindet. Der isolierte Bereich zwischen zwei elektrisch leitenden Wandbereichen, zwischen denen die Kugel einen "Kurzschluß" her­stellen soll, muß gegenüber dem metallischen Wandbereich eine Vertiefung aufweisen, denn nur so kann die Kugel die beiden Flächen (die eventuell zur Isolierung hin etwas abgerundet sein sollten) eine elektrische Verbindung herstellen.With the inclinometer according to the invention, several solid angle ranges can also be covered. In the case of a concave sagging tub wall, the azimuthal rest position of the ball on the tub wall allows conclusions to be drawn about the inclined position of the tub and thus the inclination of the housing base. For this purpose, the tub wall area must be broken down into annular zones which are electrically insulated from one another, and preferably the wall steepness within an annular zone should be constant. Advantageous it would even be if the middle area bulged out a little. This ensures that the ball always comes to rest on an insulated zone and is not within a wall area, which would be more difficult to measure than if it connected two electrically conductive wall areas in its rest position above the insulated area. The insulated area between two electrically conductive wall areas, between which the ball is to produce a "short circuit", must have a recess in relation to the metallic wall area, because only in this way can the ball cover the two surfaces (which should possibly be somewhat rounded for insulation purposes) Establish electrical connection.

Es ist weiterhin möglich und vorteilhaft, den erfindungsgemäßen Neigungssensor dahingehend zu modifizieren und zu erweitern, daß sich nicht nur der Betrag der Neigung sondern auch die Richtung der Neigung eingrenzen läßt. Ähnlich wie bei der Feststellung der azimutalen Lage muß die Fläche, auf der die Kugel zur Ruhe kommt, sektoral unterteilt werden. Auch hier ist es bevorzugt, wenn sich die Ruhelage immer auf dem isolierten Bereich zwischen zwei metallischen Wandbereichen einstellt. Das bedeutet, daß die Wannenwand in Umfangsrichtung stückweise eben sein muß, so daß die Form der isolierten Wanne in dem Gehäuse nicht mehr kegelstumpfförmig sondern pyramidenstumpfförmig ist. Die Zahl der Pyramidenseiten bzw. der isolierenden Streifen gibt die Zahl der Klassen an, in die der Neigungssensor die Richtung der Gehäusebodennormalen sortieren kann.It is also possible and advantageous to modify and extend the tilt sensor according to the invention in such a way that not only the amount of the tilt but also the direction of the tilt can be limited. Similar to the determination of the azimuthal position, the area on which the sphere comes to rest must be divided into sectors. Here, too, it is preferred if the rest position is always set on the insulated area between two metallic wall areas. This means that the tub wall must be piecewise flat in the circumferential direction, so that the shape of the insulated tub in the housing is no longer frustoconical but truncated pyramid. The number of pyramid sides or the insulating strips indicates the number of classes in which the inclination sensor can sort the direction of the housing base normals.

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und weiter bei­spielhaft beschrieben. Es zeigen:

  • Fig. 1 Schnitt durch einen Neigungssensor mit kegel­stumpfähnlicher Wanne, bei der die Wanne zum Gehäuse isoliert ist;
  • Fig. 2 Schnitt durch einen Neigungssensor mit kegel­stumpfähnlicher Wanne, bei der der Wannenboden von der Wannenseite isoliert ist;
  • Fig. 3 Schnitt durch einen Neigungssensor mit durchgehend gewölbter Wanne;
  • Fig. 4 Draufsicht auf eine sektoral unterteilte Wanne nach Fig. 3;
  • Fig. 5 Schnitt durch einen Neigungssensor mit drei azimuta­len Meßbereichen;
  • Fig. 6 Draufsicht auf eine ringförmig unterteilte Wanne nach Fig. 5.
The invention is illustrated in the drawing and further described by way of example. Show it:
  • 1 shows a section through an inclination sensor with a truncated cone-like trough, in which the trough is insulated from the housing;
  • 2 shows a section through an inclination sensor with a truncated cone-like tub, in which the tub floor is insulated from the tub side;
  • 3 shows a section through an inclination sensor with a continuously curved tub;
  • Fig. 4 top view of a sectorally divided tub according to Fig. 3;
  • 5 shows a section through an inclination sensor with three azimuthal measuring ranges;
  • 6 top view of an annularly divided trough according to FIG. 5.

Der Neigungssensor gemäß Fig. 1 besteht aus einem Gehäuse 1 mit einer Bodenfläche 2, in der isoliert eine Wanne 3 befestigt ist, in der sich frei eine Kugel 4 bewegen kann. Befindet sich die Kugel in der gestrichelten Position 5, was dann der Fall ist, wenn die Bodenfläche 2 um mehr als den Winkel α von der Waagerechten abweicht, dann entsteht eine leitende Verbindung zwischen dem Gehäuse 1 und der Wanne 3. Ein an die An­schlußdrähte 6, 7 angeschaltetes Ohmmeter zeigt einen sehr hohen Wert an, solange das Gehäuse noch hinreichend waagerecht steht. Sobald aber die Neigung der Normalen auf der Bodenfläche 2 in irgendeine Raumrichtung größer als α wird, rollt die Kugel an den Wannenrand (Position 5) und stellt eine galvanische Verbindung zwischen Wanne 3 und Gehäuse 1 her. Wie diese Information ausgewertet wird, hängt vom Anwendungsfall ab.1 consists of a housing 1 with a bottom surface 2, in which a trough 3 is fastened in an insulated manner, in which a ball 4 can move freely. If the ball is in the dashed position 5, which is the case when the bottom surface 2 deviates from the horizontal by more than the angle α, then a conductive connection is created between the housing 1 and the tub 3 , 7 switched on ohmmeter shows a very high value as long as the housing is still sufficiently horizontal. However, as soon as the inclination of the normals on the floor surface 2 becomes greater than α in any spatial direction, the ball rolls onto the tub edge (position 5) and establishes a galvanic connection between the tub 3 and the housing 1. How this information is evaluated depends on the application.

Eine etwas modifizierte Ausführungsform eines einfachen Nei­gungssensors zeigt Fig. 2. Das Umschalten wird auch durch den Winkel α′, der Steilheit der Wannenwand, bestimmt. Der einzige Unterschied besteht in der Lage des Isolierringes 9, hier zwi­schen "Wannenboden" 8 und "Wannenwand" 3′. Der Isolierbereich 9 muß eine hinreichende Tiefe haben, damit die Kugel 4 einen Kon­takt zwischen 8 und 3′ herstellen kann. Die Steilheit unmittel­bar in der Nähe der Isolierung bestimmt den Schaltpunkt,wo die Kugel 4 vom Wannenboden 8 zum Rand (in Position 5) rollt und umgekehrt, also der Widerstand zwischen den Anschlußdrähten 6 und 7 von null auf unendlich oder umgekehrt springt. Damit keine undefinierte Kugellage vorkommen kann, muß die Wannensteilheit monoton zum Rand hin zunehmen. Die Wannenwand 3′und das Gehäuse 1 haben hier gleiches Potential.A somewhat modified embodiment of a simple inclination sensor is shown in FIG. 2. The switching is also determined by the angle α ', the slope of the tub wall. The only difference is the location of the insulating ring 9, here between "tub floor" 8 and "tub wall" 3 '. The insulating region 9 must have a sufficient depth so that the ball 4 can make contact between 8 and 3 '. The steepness in the immediate vicinity of the insulation determines the switching point where the ball 4 rolls from the tub base 8 to the edge (in position 5) and vice versa, that is to say the resistance between the connecting wires 6 and 7 jumps from zero to infinity or vice versa. So that no undefined ball position can occur, the tub steepness must increase monotonically towards the edge. The tub wall 3 'and the housing 1 have the same potential here.

Fig. 3 ähnelt Fig. 1, zeigt aber eine in radialer Richtung ge­wölbte Wannenwand 3˝. Entscheidend für die Schaltanzeige ist die Wandsteilheit beidseitig des Isolierbereichs, also der Winkel α˝.Fig. 3 is similar to Fig. 1, but shows a curved wall wall 3wand in the radial direction. Decisive for the switching display is the steepness of the wall on both sides of the insulation area, i.e. the angle α˝.

Eine Besonderheit der Fig. 3 ist in Fig. 4 deutlicher erkenn­bar. Die Wanne 3˝ist sektoral in sechs gleiche voneinander isolierte Kreissektoren 10...10‴˝ aufgeteilt, mit jeweils eigenen Anschlüssen 7... 7‴˝. In der Mitte ist ein kleiner zentraler isolierter, tiefer liegender Bereich 11. Wenn zwischen mindestens drei der sechs Anschlüsse 7...7‴˝ ein endlicher Widerstandswert angezeigt wird, bedeutet das, daß die Kugel sich in der Wannenmitte 11 aufhalten muß, und damit das Gehäuse waagerecht steht. Mit diesem Sensor kann also festgestellt werden, ob und falls ja, in welchem durch die Sektoren vorgegebenen sechs Winkelbereichen die Neigung des Sensors über den durch den Winkel α˝ vorgegebenen Wert liegt. Mit einem solchen Sensor kann auch festgestellt werden, nach welchen der sechs Winkelbereiche überhaupt die Neigung der Gehäusenormalen zeigt, auch wenn sie noch unterhalb des Schaltwertes für die Neigung liegt. Um immer ein eindeutiges Ergebnis zu erhalten, muß jeder Kreissektor 10...10‴˝ in Umfangsrichtung eben oder in der Mitte sogar etwas aufgewölbt sein; dann ist eine stabile Kugellage nur jeweils über einen Isolierbereich, beispielsweise 12, gegeben. Ein Kurzschluß beispielsweise zwischen den beiden Kreissektoren 10 und 10‴˝ weist auf einen maximal 60° breiten Winkelbereich γ , innerhalb dessen die Hauptneigung des Sensors liegen muß, hin.A special feature of FIG. 3 can be seen more clearly in FIG. 4. The trough 3˝ is divided into six equal circular sectors 10 ... 10 ‴ voneinander, each with its own connections 7 ... 7 ‴ ˝. In the middle is a small, central, insulated area 11. If a finite resistance value is displayed between at least three of the six connections 7 ... 7 ‴ ˝, this means that the ball must be in the middle of the tub 11, and thus the housing is horizontal. This sensor can thus be used to determine whether and, if so, in which six angle ranges specified by the sectors, the inclination of the sensor lies above the value specified by the angle α˝. Such a sensor can also be used to determine which of the six angular ranges shows the inclination of the housing standards, even if it is still below the switching value for the inclination. In order to always get a clear result, each circle sector must be 10 ... 10 ‴ ˝ even in the circumferential direction or even slightly bulged in the middle; then a stable ball position is only given over an insulating area, for example 12. A short circuit, for example, between the two circular sectors 10 and 10 ‴ ˝ indicates a maximum angular range γ of 60 ° within which the main inclination of the sensor must lie.

Eine bevorzugte Weiterbildung des Neigungssensors zum Erfassen verschiedener Neigungen ist in den Figuren 5 und 6 dargestellt. Die Steigung des Wannenrandes nimmt zum Rand hin zu. Mit diesem Sensor ist festzustellen, ob die Neigung des Sensors in irgendeine Raumrichtung zwischen 0 und ß′ oder zwischen ß′ und ß˝ oder >ß˝ ist. Jeder der ringförmigen Bereiche 13, 13′, 13˝ ist über die Anschlußdrähte 16, 15, 7 kontaktiert. Wenn sich die Kugel in Stellung 5 befindet, also die Neigung >ß˝ ist, wird durch die Kugel ein Kurzschluß zwischen 13 und 1 bewirkt.A preferred development of the inclination sensor for detecting different inclinations is shown in FIGS. 5 and 6. The slope of the tub edge increases towards the edge. This sensor can be used to determine whether the inclination of the sensor in is any spatial direction between 0 and ß 'or between ß' and ß˝ or> ß˝. Each of the annular regions 13, 13 ', 13˝ is contacted via the connecting wires 16, 15, 7. If the ball is in position 5, i.e. the inclination is> ß˝, the ball causes a short circuit between 13 and 1.

Es versteht sich, daß die sektorale Unterteilung nach Fig. 3 und 4 mit der azimutalen Unterteilung nach Fig. 5 und 6 kombi­niert werden kann.It is understood that the sectoral division according to FIGS. 3 and 4 can be combined with the azimuthal division according to FIGS. 5 and 6.

Der in verschiedenen Ausführungsformen dargestellt Neigungssen­sor ist als ein lageabhängiger Schalter einsetzbar, der wegen seiner Robustheit auch für zahlreiche militärtechnische Anwendungen geeignet ist. Besonders geeignet ist er für Minen, die fernverlegt werden und mit Hilfe eines Aufricht- und Stellmechanismusses kontrolliert in eine senkrechte Position gebracht werden müssen.The tilt sensor shown in various embodiments can be used as a position-dependent switch which, because of its robustness, is also suitable for numerous military applications. It is particularly suitable for mines that are installed remotely and must be brought into a vertical position in a controlled manner with the help of an erecting and adjusting mechanism.

Claims (9)

1. Neigungssensor mit einer als Lageindikator dienenden Ku­gel, gekennzeichnet durch eine in einem Gehäuse eingebaute Wanne mit monoton ansteigender Wandsteilheit und wenig­stens zwei unterscheidbaren Wandbereichen und Mitteln, mit denen feststellbar ist, in welchen der Wandbereiche bzw. zwischen welchen der Wandbereiche sich die freibewegliche Kugel befindet.1. inclination sensor with a ball serving as an indicator, characterized by a built-in tub in a housing with monotonically increasing wall steepness and at least two distinguishable wall areas and means with which it can be determined in which of the wall areas or between which wall areas the freely movable ball is located . 2. Neigungssensor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine in einem Gehäuse (1) mit zumindest innen elektrisch leitender Oberfläche isoliert eingebaute, elektrisch leitende Wanne (3, 3˝), mit einer festgelegten maximalen Wandsteilheit α,α˝), wobei am Wannenrand der Abstand zwischen Wanne (3, 3˝) und Gehäuse (1) kleiner ist als der Kugeldurchmesser und die Kugel (4) innerhalb der Wanne (3, 3˝) frei beweglich ist, und durch Mittel (6, 7) zur Messung des Widerstandes zwischen Wanne (3, 3˝) und Gehäuse (1).2. Tilt sensor according to claim 1, characterized by a built-in in a housing (1) with at least internally electrically conductive surface insulated, electrically conductive trough (3, 3˝), with a fixed maximum wall steepness α, α˝), the tub edge Distance between trough (3, 3˝) and housing (1) is smaller than the ball diameter and the ball (4) is freely movable within the trough (3, 3 frei), and by means (6, 7) for measuring the resistance between tub (3, 3˝) and housing (1). 3. Neigungssensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenseite des Gehäuses wenigstens im Bereich des Wannenrandes aus elektrisch voneinander isolierten Segmen­ten aufgebaut ist und Mittel zur Messung des Widerstandes zwischen den Segmenten und der Wanne vorhanden sind.3. Inclination sensor according to claim 2, characterized in that the inside of the housing is constructed at least in the region of the tub edge from electrically insulated segments and means for measuring the resistance between the segments and the tub are available. 4. Neigungssensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanne aus elektrisch voneinander isolierten Seg­menten (10...10‴˝) aufgebaut ist und Mittel (6, 7...7‴˝) zur Messung des Widerstandes zwischen den Segmenten (10...10‴˝) der Wanne (3˝) und dem Gehäuse (1) vorhanden sind.4. Tilt sensor according to claim 2, characterized in that the trough is composed of electrically insulated segments (10 ... 10 ‴ ˝) and means (6, 7 ... 7 ‴ ˝) for measuring the resistance between the segments ( 10 ... 10 ‴ ˝) of the tub (3˝) and the housing (1) are available. 5. Neigungssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Wanne der Wannenboden (8) und die Wannenwand (3′) durch eine isolierende Vertiefung (9) voneinander elektrisch getrennt sind, der Abstand zwischen Wannenbo­ den (8) und Wannenwand (3′) bei hinreichender Tiefe klei­ner ist als der Kugeldurchmesser und Mittel (6, 7) zur Messung des Widerstandes zwischen Wannenboden (8) und Wan­nenwand (3′) vorhanden sind.5. Inclination sensor according to claim 1, characterized in that in the tub the tub floor (8) and the tub wall (3 ') are electrically separated from each other by an insulating recess (9), the distance between the tub bo the (8) and tub wall (3 ') is sufficiently smaller than the ball diameter and means (6, 7) for measuring the resistance between the tub floor (8) and tub wall (3') are available. 6. Neigungssensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Wannenboden aus elektrisch voneinander isolierten Segmenten aufgebaut ist und Mittel zur Messung des Wider­standes zwischen den Segmenten des Wannenbodens und der Wannenwand vorhanden sind.6. Inclination sensor according to claim 5, characterized in that the trough base is made up of electrically insulated segments and means for measuring the resistance between the segments of the trough base and the trough wall are present. 7. Neigungssensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wannenwand aus elektrisch voneinander isolierten Segmenten aufgebaut ist und Mittel zur Messung des Wider­standes zwischen den Segmenten der Wannenwand und dem Wan­nenboden vorhanden sind.7. Tilt sensor according to claim 5, characterized in that the tub wall is constructed from electrically insulated segments and means for measuring the resistance between the segments of the tub wall and the tub floor are available. 8. Neigungssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung der Wannenwand zum Rand hin stufenartig zunimmt, solche ringartige Wandstufen (13, 13′) durch isolierende Vertiefungen (14) voneinander getrennt sind, wobei der Abstand zweier benachbarter Wannenwandstufen bei hinreichender Tiefe kleiner als der Kugeldurchmesser ist und die Wandsteigung (ß′, ß˝) innerhalb einer ringartigen Wandstufe konstant ist und zusätzlich Mittel (15, 16) zur Messung des Widerstandes zwischen den voneinander isolierten ringartigen Wandstufen (13, 13′, 13˝) vorhanden sind.8. Inclination sensor according to one of claims 1 to 7, characterized in that the slope of the tub wall increases step-wise towards the edge, such ring-like wall steps (13, 13 ') are separated from one another by insulating depressions (14), the distance between two adjacent tub wall steps with sufficient depth is smaller than the ball diameter and the wall slope (ß ', ß˝) is constant within a ring-like wall step and additional means (15, 16) for measuring the resistance between the mutually insulated ring-like wall steps (13, 13', 13˝ ) available. 9. Neigungssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächen der einzelnen Segmente bzw. Sektoren auf der Wannenwand in Abstandsrichtung der isolierenden Vertiefungen eben oder zur Wanneninnenseite hin etwas aufgewölbt sind.9. Inclination sensor according to one of claims 1 to 8, characterized in that the surfaces of the individual segments or sectors on the tub wall in the distance direction of the insulating recesses are flat or slightly bulged towards the inside of the tub.
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