SE468656B

SE468656B - Anordning foer omvandling av mekanisk paaverkan till en elektrisk signal

Info

Publication number: SE468656B
Application number: SE9003341A
Authority: SE
Inventors: Sten Aake Olaus Rydborn
Original assignee: Rydborn S A O
Priority date: 1990-10-19
Filing date: 1990-10-19
Publication date: 1993-02-22
Also published as: EP0481945A3; US5216317A; SE9003341D0; SE9003341L; EP0481945A2

Description

468 656 g 2 En utföringsform av föreliggande uppfinning kommer i det följande att beskrivas närmare under hänvisning till bifogade ritningar. Fig 1 visar en vy ovanifrån av en del av en anord- ning enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning. Fig 2 visar en likadan vy från den motsatta sidan. Fig 3 visar en sidovy av den i fig 1 och 2 visade delen. Fig 4 visar en vy ovanifrån av ett hölje för den i fig 1-3 visade delen. Fig 5 visar en vy ovanifrån av en undre del för det i fig 4 visade höljet. Fig 6 visar en sidovy av höljet i fig 4 och 5. Fig 7 visar en vy underifrån av den övre delen av höljet i fig 4 och 6 samt den i fig 1-3 visade delen. Fig 8 visar en sidovy av det i fig 6 visade höljet med delen enligt fig 1-3 monterad och en del av höljet avlägsnad för åskådliggörande ändamål. Fig 9 visar ett förenklat schema för en anordning enligt föreliggande uppfinning.

Den på ritningarna visade utföringsformen av föreliggande uppfinning innefattar en skivformig, piezoelektrisk kristall 1 som i föreliggande uföringsform är rektangulär med viss längd, höjd och tjocklek. Längden och höjden är betydligt större än tjockleken. På de två motstående sidoytorna är anordnat ett elektrodskikt 2 på den ena sidan och ett elektrodskikt 3 på den andra motsatta sidan. Dessa elektrodskikt 2,3 har huvudsakligen samma form som skivan 1 men sträcker sig inte ända ut till skivans 1 kontur. De två elektrodskikten 2 och 3 är uppdelade medelst en från det ena hörnet till det motsatta andra hörnet sig sträckande diagonal 4. Diagonalen 4 uppdelar elektrodskik- tet 2 ,3 i vardera 2 triangelformiga elektrodskikt, som är belägna intill varandra längs hypotenusan, som bildas av diagonalen 4. På de två elektrodoskikten sträcker sig diagona- len 4 från samma hörn, så att diagonalerna på de två elelekt- rodskikten 2 och 3 ligger i linje med varandra.

Såsom framgår i fig 3 är den vänstra nedre, triangelformiga delen av elektrodskiktet 3 försedd med en jord- eller 0-ledare 5, medan den övre högra, triangelformiga delen av elektrodskik- tet 3 är försedd med en sändarledare 6. Elektrodskíktet 2 på den motsatta sidan har den högre nedre triangelformiga delen av elektrodskiktet 2 försedd med en mottagarledare 7, medan den av» 10 15 20 25 30 35 3 i 468 656 motsatta vänstra triangelformiga nedre delen av elektrodskiktet 2 är försedd med en 0- eller jordledare 8, vid betraktande av elektrodskiktet 2 framifrån.

Placeringen av ledarnas 5-8 lödpunkter på de triangelformiga elektrodskikten har visat sig vara av vikt och i föreliggande utföringsform har det visat sig vara lämpligt att placera lödställena för ledarna 5-8 0,27 gånger längden på skivan 1 från dess ändsida och mittemellan skivans långsidokanter.

Den i fig 1-3 visade delen av en anordning enligt föreliggande uppfinning är med fördel placerad i ett hölje enligt fig 4-6, såsom belyses i fig 7 och 8. Höljet består av en överdel 9 och en underdel 10 vid hopläggning av de två höljesdelarna 9 och 10 bildas inne i desamma ett utrymme 11 för den i fig 1-3 visade delen. Höljesdelen 9 har en upphöjning 11, som såsom framgår i fig 7 och 8 är belägen rakt ovanför den ena långsidokanten på den i fig 1-3 visade delen, som för övrigt vilar på bottnen i den undre delen 10. Efter inplacering av den i fig 1-3 visade delen enligt fig 7 och 8 hoplimmas höljesdelarna 9 och 10 med ett lämpligt lim och med fördel kan höljesdelarna 9 och 10 vara tillverkade av ett lämpligt elastiskt material, t ex silikong- ummi. Upphöjningen 11 tjänar huvudsakligen till att fördela en eventuell mekanisk kraft över hela långsidokanten på skivan 1.

I fig 9 visas ett förenklat schema för den i det föregående beskrivna anordningen. Jord- och 0-ledarna 5 och 8 är kopplade till en 0-skena eller neutralskena. Medan en icke inverterande operationsförstärkare OP är återkopplad till dess minusingång medelst en med ett motstånd eller resistens R2 parallellkopplad kondensator K. Operationsförstärkarens plusingång är kopplad till mottagarledaren 7, medan sändarledaren 6 är kopplad till operationsförstärkarens utgång. På mottagarledaren 7 uppträder även den signal som det är önskvärt att övervaka, indikera _eller hantera på något annat lämpligt sätt.

I en prototyp enligt föreliggande uppfinning, vars skiva hade dimensionerna längden 12 mm, höjden 2,5 mm och tjockleken 1,5 mm, bibringades sändarledaren 6 skivan en resonansfrekvens

Claims

468 656 _ 4 40 Hz. Anordningen blir självsvängande och den svängningsmod, som tillämpas i föreliggande fall är den s k "shear-mode". Med hjälp av höljet i fig 4-6 kommer skivan 1 att skyddas mot smuts, damm och liknande. Vidare har höljet förmågan att fördela trycket på kristallen och kan därför anses ingå såsom en aktiv del i anordningen. Den i fig 7 och 8 visade anord- ningen placeras på ett huvudsakligen jämt och hårt underlag med upphöjningen riktad uppåt för utövning av den mekaniska kraften på densamma. Många modifieringar och ändringar är naturligtvis möjliga inom ramen för den i de efterföljade patentkraven definierade uppfinningstanken. PATENKRAV

1. Anordning för omvandling av en mekanisk påverkan till en elektrisk signal, vilken innefattar ett skivformigt element (1) med piezoelektriska egenskaper, en s k piezoelektrisk kristall, och med förbindningselektrodskikt (2,3) är anordnade på motsat- ta sidor av det skívformiga elementet (1), varvid elektrod- skiktet (3) på den ena sidan är uppdelat i ett sändarelektrod- skikt för påtvingning av det skívformiga elementet (1) en svängning och ett jord- eller 0-elektrodskikt och att elektrod- skiktet (2) på den andra motsatta sidan är uppdelat i ett mot- tagarelektrodskikt för mottagning av svängningen hos det skívformiga elementet (1) och ett jord- eller O-elektrodskikt, k ä n n e t e c k n a d därav, att elektrodskiktet (2,3) är uppdelat diagonalt från det ena hörnet till det motsatta hörnet för bildande av två triangelformiga elektrodskikt, varvid hypotenusorna är belägna intill varandra, att en elektrisk ledare (5-8) är fäst, företrädesvis fastlödd, på det triangel- formiga elektrodskiktet, och att det skívformiga elementet (1) med ledare (5-8) är inbyggd i ett hölje (9,10) av ett lämpligt flexibelt material, företrädesvis silikongummi, etc, med en sådan orientering, att en del av elementet (1), företrädesvis den ena lângsidokanten, är belägen under en upphöjning (11), 10 15 20 25 30 A35 5 468 656 vilken är avsedd för utövning av den mekaniska kraft, som i proportion till densamma påverkar den av mottagarelektrod- skiktet mottagna svängningen, vilken omvandlas till en motsva- rande elektrisk signal.

2. Anordning enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att åtminstone den elektriska ledarens (6) fästpunkt på sändarelektrodskiktet är placerad på för uppnående av en önskad svängning lämpligt avstånd från långsidorna och elementets kortsida, företrädesvis huvudsakligen mittemellan làngsidorna respektive 0,27 x elementets längd.

3. Anordning enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c k n a d därav, att alla de elektriska ledarnas (5-8) fästpunkt har samma placering på sitt elektrodskikt som sändarelektrodskik- tets ledare (6).

4. Anordning enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att sändarelektrodskiktet är kopplat till organ för exitering av det skivformiga elementet (1) till en mekanisk svängning och att mottagarelektrodskiktet är kopplat till organ för indikering av elementets (1) svängning och/eller eventuella ändringar i svängning på grund av att det skivformiga elementet (1) utsättes för en mekanisk kraft, som skall indikeras.

5. Anordning enligt patentkravet 4, k ä n n e t e c k n a d därav, att organen för exitering av det skivformiga elementet innefattar en till en matningskrets, företrädes +15 V och -15 V, kopplad, icke inverterande operationsförstärkare (OP), vars utgång är återkopplad till -ingången via en med ett resistans (R) parallellkopplad kondensator (K) och är kopplad till den elektriska ledare (6), som är fäst på sändarelektrodskiktet, och vars +ingång är kopplad till den elektriska ledare (7), som är fäst på mottagarelektrodskiktet, och till indikeringsorga- Den . coocooluunølnoauaoooooooouno: