DE2200278A1 - PRESSURE SENSOR - Google Patents

Description

Druckfühl er Die Erfindung betrifft einen Drucksignal oder Druckmeßumformer, der einen Druckfühler aufweist, insbesondere einen Meßumformer mit Kraftrückkopplung, der eine verbesserte Genauigkeit und Empfindlichkeit, kleinere Abmessungen und eine erhöhte Robustheit zeigt. Der Druckfühler und der Druckmeßumformer können in verschiedensten Ausführungen verwendet werden, um entweder einen absoluten Druck oder eine Druckdifferenz zu messen. The invention relates to a pressure signal or pressure transducer, which has a pressure sensor, in particular a transducer with force feedback, which has improved accuracy and sensitivity, smaller size and a shows increased robustness. The pressure sensor and the pressure transducer can be in various Designs used to be either an absolute pressure or a pressure differential to eat.

Der Druckfühler hat einen Balg, der an einem Ende abgedichtet ist und von einem flexiblen oder Biege-Gelenk weg verschoben wird, z. B., wenn Druck seinen offenen Durchlaß beaufschlagt, wobei der Balg ein Drehmoment auf den Gelenkpunkt des Biegeglieds ausübt. Das Drehmoment ist gerichtet zum Gelenkpunkt bei Uberdruck und weg vom Gelenkpunkt bei Unterdruck oder Vakuum am Balgeinlaß. Es ist auch eine symm.trische Anordnung mit zwei Balgen vorgesehen, die gleich weit vom Gelenkpunkt entfernt sind, wobei eine Druckdifferenz zwischen den beiden Balgen ein Drehmoment um den Gelenkpunkt in Richtung weg von dem Balg mit der höheren Druckbeaufschlagung ausübt. In diesem Sinn ist die Wirkung ähnlich einer Gleicharm-Balkenwaage. In vollständigen Meßumformer wird ein Gegendrehmoment zw. ZurEckhalten des Fühlers in dessen Null- oder Ruhelage durch eine Rückkopplungs oder Servoschleife erzeugt, die erfassende und drehmomenterzeugende Elemente aufweist. The pressure sensor has a bellows that is sealed at one end and moved away from a flexible or flexure hinge, e.g. B. when pressure applied to its open passage, the bellows applying a torque to the hinge point of the flexible member. The torque is directed to the point of articulation at overpressure and away from the hinge point at underpressure or vacuum at the bellows inlet. There is also a symmetrical arrangement with two bellows that are equally wide away from the hinge point, there being a pressure differential between the two bellows a torque about the hinge point away from the higher pressurized bellows exercises. In this sense, the effect is similar to that of a balance beam. In full Transmitter is a counter torque between holding the sensor in its zero or rest position generated by a feedback or servo loop, the sensing and torque-generating elements.

Bereits entwickelte Druckmesser (die im Bereich von Bruchteilen von 0,1 kp/cm² bis zu einigen 10 kp/cm² arbeiten) verwenden variierende mechanische Konfigurationen wie Bourdon-Rohre, Balge, Membranen oder Flüssigkettssäulen. Pressure gauges already developed (those in the range of fractions of 0.1 kp / cm² up to a few 10 kp / cm²) use varying mechanical Configurations such as Bourdon tubes, bellows, membranes or liquid chain columns.

Weit verbreitet ist das Bourdon-Rohr, das aus einem dünnen, flachen Rohr besteht, das an einem Ende verschlossen ist und als Feder wirkt, die sich bei Überdruck streckt und bei Unterdruck krümmt. Die erzeugte Ablenkung kann einen mechanischen Zeiger oder eine Elektronikanzeige bei tigen. Diese Einrichtungen suchen keine Nullage oder ein Kraftgleichgewicht, sondern müssen eine Ablenkung erzeugen, die ein indirektes Maß des ausgeübten Drucks ist.The Bourdon tube, which consists of a thin, flat tube, is widely used Tube that is closed at one end and acts as a spring that is at Overpressure stretches and underpressure bends. The deflection created can be mechanical Pointer or an electronic display at term. These facilities are not looking for a zero position or a force balance, but must create a distraction that is an indirect one Is the amount of pressure applied.

Ferner kann das Bourdon-Rohr nicht zur Messung von Druckdifferenzen benutzt werden.Furthermore, the Bourdon tube cannot be used to measure pressure differences to be used.

Zu den Flüssigkeitssäulenmessern gehören die U-Rohr-Manometer, Rohrmanometer und Manometer mit g<neigtem Rohr, Diese Druckmesser hängen von der Höhe einer Flüssigkeits säule ab, um den statischen Druck anzuzeigen. Sie können nicht leicht an Aufzeichnungsinstrumente angepaßt werden, haben lange Ansprechzeit und sind keine kleinen, in sich abgeschlossenen Fühler. The liquid column meters include the U-tube manometers, tube manometers and manometer with pipe inclined, These pressure gauges depend on the height of a column of liquid to show the static pressure. You can not easily adapted to recording instruments, have long response times and are not small, self-contained antennae.

Metallmembran-Einrichtungen werden gewöhnlich für spezielle Zwecke verwendet, z. B. fur schnellansprechende dynamische Manometer, und zwar infolge der außerordentlich kleinen Durchbiegungen, die bei Druckbeaufschlagung erzeugt werden. Größere Durchbiegungen werden mit Kunststoff- oder Gewebemembranen erzielt, diese sind Jedoch nicht für die Herstellung von äußerst genauen Meßeinrichtungen geeignet. Metal diaphragm devices are usually used for special purposes used, e.g. B. for fast-responding dynamic pressure gauges, as a result the extremely small deflections that are generated when pressure is applied will. Larger deflections are achieved with plastic or fabric membranes, however, these are not for the manufacture of extremely accurate measuring devices suitable.

Bälge werden in Druckfuhlern von Servo- oder Kraftausgleich-Instrumenten verwendet. In einem derartigen Instrument wird eine Ausgleichskraft durch eine mit Druck beaufschlagte Einheit von Balg und mechanischem Gestänge erzeugt, wobei die Bewegung erfaßt und das Instrument in seiner Ruhelage durch eine kraftausübende Einrichtung gehalten werden, deren Größe proportional zur Gleichgewichtsstörkraft ist. Derartige Einrichtungen sind aber außerordentlich empfindlich gegenüber linearen Beschleunigungen, Um diese Schwierigkeiten zu überwinden, haben die Erfinder bereits-einen Balg-Fühler entwickelt, bei dem der Balg entlang einer Seite durch einen daran befestigten druckempfindlichen Biegestab gehalten ist. Dabei ist auch eine Ausführung als Druckdifferenzmeßeinrichtung möglich, die aus zwei gegenwirkenden Balgen besteht. Obwohl derartige Einrichtungen an sich zufriedenstellend arbeiten, können Schwierigkeiten dadurch auftreten, daß es nicht einfach ist, zwei genau gegenseitig angepaßte Balgen zu erhalten. Wenn die beiden Balgen nicht die gleiche Empfindlichkeit gegenüber dem ausgeübten Druck haben, werden die erzeugten Kräfte, besonders bei höheren Drücken, nicht genau ausgeglichen, so daß das Ausgangssignal eine gewisse Ungenauigkeit zeigt. Bellows are used in pressure sensors in servo or force compensation instruments used. In such an instrument, a balancing force is provided by a with Pressurized unit of bellows and mechanical linkage generated, the Movement detected and the instrument in its rest position by a force-exerting Facility are kept, the size of which is proportional to the equilibrium disturbance force is. Such devices are extremely sensitive to linear ones Accelerations, To overcome these difficulties, the inventors already have-one Bellows sensor developed in which the bellows is attached to it along one side by a pressure-sensitive bending rod is held. It is also designed as a pressure differential measuring device possible, which consists of two counteracting bellows. Although such Facilities work satisfactorily in itself, difficulties may arise in that it is not easy to obtain two bellows that are exactly matched to one another. if the two bellows do not have the same sensitivity to the pressure applied the forces generated are not exactly balanced, especially at higher pressures, so that the output signal shows a certain inaccuracy.

Die vorliegende Erfindung überwindet diese Schwierigkeit durch einen Druckfühler in Form eines Balgs, der im Abstand an einem Biegestab befestigt ist, der einen verringerten Querschnitt oder einen ausgekehlten Abschnitt hat, um einen genauen Biegepunkt für den Stab zu definieren. Es handelt sich um einen kleinen, in sich abgeschlossenen, sehr genauen Fühler, der einen großen Druckbereich von Bruchteilen von 0,1 kp/cm2 bis zu einigen 10 kp/cm erfaßt. Der Druckfühler kann so ausbalanciert werden, daß er unempfindlich gegen lineare Beschleunigungen wird, indem die Fühlermasse um den Biegegelenkpunkt ausbalanciert wird. Durch diese Anordnung kann eine symmetrische Balg konstruktion, die symmetrisch zum Gelenkpunkt angeordnet ist, benutzt werden, um sehr genau Druckdifferenzen zu messen. Da eine Druckdifferenz ein Drehmoment um den Gelenkpunkt erzeugt, können unterschiedliche Balgempfindlichkeiten kompensiert werden durch die Einstellung des Abstands zwischen den Bälgen und dem Gelenkpunkt. Das Gelenk ist außerordentlich flexibel um die empfindliche Achse, so daß eine Messung von sehr kleinen Druckdifferenzen ermöglicht wird. Eine große Starrheit des Gelenks um die beiden anderen, zueinander senkrechten Achsen vermindert die Empfindlichkeit gegenüber Querachskräften und erhöht die Robustheit und Zuverlässigkeit des Fühlers, Der Einbau der Balg-Gelenk-Anordnung in ein Servo- oder Kraft rückkoppelsystem ergibt eine direkte Messung des ausgeübten Drucks oder der ausgeübten Druckdifferenz. The present invention overcomes this difficulty by one Pressure sensor in the form of a bellows, which is attached to a flexible rod at a distance, which has a reduced cross-section or a fluted portion to one to define the exact bending point for the rod. It is a small one self-contained, very precise sensor covering a large pressure range of Fractions from 0.1 kp / cm2 to a few 10 kp / cm are recorded. The pressure sensor can be balanced in such a way that it is insensitive to linear accelerations, by balancing the sensor mass around the bending hinge point. Through this arrangement can be a symmetrical bellows construction, which is arranged symmetrically to the hinge point can be used to measure pressure differences very precisely. Because a pressure difference A torque generated around the hinge point can result in different bellows sensitivities can be compensated by adjusting the distance between the bellows and the Pivot point. The joint is extremely flexible around the sensitive axis, so that a measurement of very small pressure differences is made possible. A big The rigidity of the joint around the other two mutually perpendicular axes is reduced the Sensitivity to lateral forces and increases robustness and reliability of the sensor, The installation of the bellows-joint arrangement in a servo or force feedback system gives a direct measurement of the pressure or differential pressure applied.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird eine Doppelbalgenanordnung, die symmetrisch zu einem Gelenk angeordnet ist, an einem Ende an einer beweg lichen Platte befestigt die Teil eines kapazitiven Aufnehmers oder Gebers ist Das elektrische Rückstell-Drehmoment, das dem durch den unabtgeglichenen Druck erzeugen Drehmoment entgegenwirkt, wird durch einen Strom durch eine ringförmige kraftausübende Spule erzeugt, die an der beweglichen Platte montiert ist, tährend sit sich im Feld eines Permanentmagnets befindet. Diese krefterzeugende Spule ist über eine elektrische Schaltung an den kapazitiven Aufnehmer oder Geber angeschlossen, zu dem die bewegliche Platte gehört, so daß die Spule Teil der Rückkopplungs- oder Servoschleife ist, wobei der die Spule durchfließende Strom, der notwendig zur Aufrechterhaltung des Drehmomentgleichgewichts ist, proportional dem ausgeübten Druck ist. In a preferred embodiment of the invention, a Double bellows arrangement, which is arranged symmetrically to a joint, on one The end of a movable plate attached to the part of a capacitive sensor or encoder is the electrical reset torque that is generated by the unbalanced Generating torque is counteracted by a current flowing through an annular pressure generating a force-applying coil mounted on the movable platen sit is in the field of a permanent magnet. This creating coil is connected to the capacitive sensor or sensor via an electrical circuit, to which the movable plate belongs, so that the coil is part of the feedback or Servo loop is where the current flowing through the coil is necessary to maintain it of torque balance is proportional to the pressure applied.

Der eine Balg kann evakniert und vorschlessen werden, um einen Absolutdruckfühler zu ergehen. Für Druckdifferenzmessungen ist ein verstellbarer Gelenkpunkt vorgeschen, um genau die Drehmomentompfindlichkeit jedes Balges dem ausgeübten Druck anzupassen. Die Anerdnung wird messenmäßig ausbalanciert, um die Einrichtung unempfindlich gegen äußere Kräfte zu machen. One of the bellows can be evacuated and closed to form an absolute pressure sensor to endure. An adjustable hinge point is provided for pressure difference measurements, to precisely match the torque sensitivity of each bellows to the pressure applied. The grounding is balanced in terms of measurements to make the facility insensitive to to make external forces.

Durch die Erfindung wird also ein verbesserter Druckmeßumformer bzw. Druckfilhler geschaffen, der als Einheit von Balg und flexiblem oder Biege-Gelenk vorliegt; ferner ein Ausgangssignal erzeugt, das das Drehmoment und nicht die Verschiebung anzeigt; der auch als Doppelbalg-Gelenk-Einheit vorliegen kann und dann zur Druckdifferenzmessung geeignet-ist, wobei durch Verstellung des Gelenkpunkts eine Anpassung der Empfindlichkeit der beiden Balgen erfolgen kann, wenn Drücke gleicher Größe auf beide Balgen einwirken; und der um alle Achsen ausbalanciert ist, um gegen äußere Kräfte unempfindlich zu sein. Schließlich gibt die Erfindung an einen verbesserten Servoschleifen-Druckfühler mit einer Balg-Gelenk-Einheit und einen Servo-Druckmeßumformer, der ein Drehmoment anstelle einer Verschiebung mißt und als Teil des Meßumformers eine krafterzeugende Spule und einen kapazitiven Aufnehmer oder Geber aufweist, der eine bewegliche Platte trägt, die an der Balg-Gelenk-Einheit befestigt list. The invention thus provides an improved pressure transducer or Pressure filter created as a unit of bellows and flexible or bending joint present; also generates an output signal that is torque and not displacement indicates; which can also be present as a double bellows joint unit and then to measure the pressure difference is suitable, with an adjustment of the sensitivity by adjusting the hinge point the two bellows can take place when pressures of the same magnitude act on both bellows; and which is balanced around all axes in order to be insensitive to external forces be. Finally, the invention provides an improved servo loop pressure sensor with a bellows joint unit and a servo pressure transducer that generates a torque instead of a displacement measures and as part of the transducer a force-generating one Coil and a capacitive pick-up or encoder having a movable plate which list attached to the bellows joint unit.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 die Frontansicht einer Balg-Biege-Scharniergelenk-Einheit gemäß der Erfindung; Fig. 1 A und 1 B isometrische Ansichten von Biegegez lenkelementen, die in der Einheit von Fig. 1 verwendet werden können; Fig. 2 den Betrieb der Balg-Gelenk-Einheit, wenn sie Über und Unterdruck ausgesot% ist Fig. 3 eine abgeänderte Balg-Gelenk-Einheit mit Bie streifen; Fig. 4 eine Balg-Gelenk-Ausgleichsgewicht-Einheit, die unempfindlich gegenüber äußeren Kräften ist; Fig. 5 eine Doppelbalg-Stellgelenk-Einheit, die besonders gut zur Messung von Druckdifferenzen geeignet ist; Fig. 6 eine Schnittansicht eines gesamten Servo-Dru fühlers gemäß der Erfindung; Fig. 7 den Querschnitt 7-7 von Fig. 6; Fig. 8 den Querschnitt 8-8 von Pig. 6; Fig. 9 das Schaltbild des Druckfühlers von Fig 6; und Fig. 10 ein abgewandeltes Schaltbild des Druckfühlers von Fig. 6. The invention is explained in more detail with reference to the drawing. Show it: 1 shows the front view of a bellows-bending-hinge-joint unit according to the invention; Fig. 1 A and 1 B isometric views of Biegegez steering elements in the unit of Figure 1 can be used; 2 shows the operation of the bellows-joint unit, if it is positive and negative, FIG. 3 shows a modified bellows-joint unit with stripes; 4 shows a bellows-joint-balance weight unit which is insensitive against external forces; Fig. 5 shows a double bellows adjustable joint unit, which is particularly is well suited for measuring pressure differences; 6 is a sectional view of a entire servo pressure sensor according to the invention; 7 shows the cross-section 7-7 of FIG. 6; Figure 8 shows cross section 8-8 of Pig. 6; 9 shows the circuit diagram of the pressure sensor of Fig. 6; and FIG. 10 shows a modified circuit diagram of the pressure sensor from FIG. 6.

Fig. 1 zeigt eine Balg-Gelenk-Einheit gemäß der Erfindung mit einem metallischen Balg 10, der von einem Biegescharniergelenk 11 getrennt und mit diesem über Platten 12 und 13 verbunden ist. Der Balg hat eine Folge von Wülsten 14 und ist an einem Ende durch eine Endkappe 15 abgedichtet, die einstöckig mit den Wülsten ausgebildet oder damit als gesonderter Stopfen verbunden sein kann. Das andere Ende des Balgs ist mit einem geraden Rohrabschnitt 16 versehen, Ser in einem offenen Ende 17 endet, das ein Druckfluid wie Luft, Gas, eine Flüssigkeit od. dgl. aufnehmen kann0 Das Gelenk ist ein Biegescharnier, das aus Rund- oder Vierkant-Material mit einer örtlichen Einschnürung oder Auskehlung 18 hergestellt ist. Fig. 1 A zeigt ein Biegescharnier aus Rundmaterial, während in Fig. 1 B das Biegescharnier 11' mit einem verjüngten Abschnitt 18' aus Vierkant-Material gefertigt ist. Das biegsame Glied ist außerordentlich biegsam um eine Achse, d. h. es läßt sich leicht biegen in Pfeilrichtung 19 bei Ausüben von Biegekräften, die durch die Beaufschlagung des Balgs mit Druck oder Wegnahme von Druck über die Öffnung 17 erzeugt werden. Der biegsame Stab 11 ist Jedoch ganz steif in bezug auf die beiden unempfindlichen, aufeinander senkrechten Achsen, so daß er nicht auf äußere Kräfte in Richtung dieser Achsen anspricht. Die Platten 12 und 13 bilden die Verbindungseinrichtung zwischen dem Balg und dem Gelenk, so daß der Nennmomentenarm oder der Abstand zwischen der Mittellinie 20 des Balgs und der Mittellinie 21 des Biegestabs eingestellt wird, über den die druckerzeugte Kraft einwirkt. Fig. 1 shows a bellows joint unit according to the invention with a metallic bellows 10, which is separated from a flexible hinge joint 11 and with this is connected via plates 12 and 13. The bellows has a series of bulges 14th and is sealed at one end by an end cap 15 which is integral with the Can be formed beads or connected as a separate plug. That the other end of the bellows is provided with a straight pipe section 16, Ser in one open end 17 ends, which od a pressure fluid such as air, gas, a liquid. Like. 0 The joint is a flexible hinge made of round or square material is made with a local constriction or groove 18. Fig. 1A shows a flexible hinge made of round material, while in Fig. 1 B the flexible hinge 11 ' is made with a tapered section 18 'made of square material. The flexible one Link is extremely flexible about an axis, i. H. it is easy to bend in the direction of arrow 19 when bending forces exerted by the application of the Bellows are generated with pressure or removal of pressure via the opening 17. Of the flexible rod 11 is, however, quite stiff with respect to the two insensitive, axes perpendicular to each other, so that it does not apply to external forces in the direction of this Axes responds. The plates 12 and 13 form the connecting means between the bellows and the joint, so that the nominal torque arm or the distance between the The center line 20 of the bellows and the center line 21 of the bending rod are set, through which the pressure-generated force acts.

Der Balg und der Biegestab bestehen aus dem gleichen oder ähnlichen Werkstoffen, z. B. rostfreiem Stahl, Kupfer od.The bellows and the flexible rod are made of the same or similar ones Materials, e.g. B. stainless steel, copper or.

dgl., um durch unterschiedliche Temperaturausdehnung verursachte Fehler klein zu halten. Das Biegegelenk und der Balg sind-mit den Platten 12 und 93 durch Hart- oder Wechlötungen, Verschweißungen od. dgl. verbunden.Like. To errors caused by different temperature expansion to keep it small. The flexible joint and the bellows are through with the plates 12 and 93 Hard or alternate soldering, welds or the like. Connected.

Fig. 2 zeigt die Auslenkung der Deckplatte 12 relativ zur ortsfesten Bodenplatte 13, wenn der Balg 10 sowohl einem Über- als auch einem Unterdruck ausgesetzt wird. Wenn Fluid mit einem Druck oberhalb des Umgebungsdrucks, wie durch einen Pfeil 23 angedeutet ist, durch das offene Ende 17 des Balgs 10 zugeführt wird, erzeugt die im Balg hervorgerufene Kraft, die über die Entfernung zwischen den Mittellinien 20 und 21 einwirkt, ein Drehmoment, das die Einheit um die örtliche Verjüngung 18 des Biegegelenks 11 verschwenkt. Die Größe der Auslenkung ist proportional dem Überdruck im Balg. Ähnlich ist, wenn der Balg auf einen Druck unterhalb des Umgebungsdrucks evakuiert wird, wie durch einen Pfeil 22 in Fig 2 angedeutet ist, die Aus lenkung entgegengesetzt gerichtet0 Fig. 3 zeigt ein abgewandeltes Ausführungebespiel, gemäß dem das Gelenk aus dünnen Biegestreifen 24 besteht, die sich leicht um ene chs snscd sur Zeichenebene durch den Gelenkpunkt 25 verbiegen, jedoch steif in den Querachsenrichtunglen sind. Wie bereits erläutert wurde, wird durch Drudausübung innerhalb des Balgs 10 die e Ein heit in Pfeilrichtung 19 einem Drehmoment ausgesetzt und damit verbogen. Fig. 2 shows the deflection of the cover plate 12 relative to the stationary Bottom plate 13 when the bellows 10 is exposed to both positive and negative pressure will. When fluid at a pressure above ambient pressure, as indicated by an arrow 23 is indicated, is fed through the open end 17 of the bellows 10 is generated the force generated in the bellows, which is the distance between the center lines 20 and 21 acts, a torque which the unit around the local taper 18 of the flexible joint 11 is pivoted. The size of the deflection is proportional to the overpressure in the bellows. Similar is when the bellows is at a pressure below ambient is evacuated, as indicated by an arrow 22 in Fig 2, the steering from directed in the opposite direction0 Fig. 3 shows a modified exemplary embodiment according to which the joint consists of thin bending strips 24, which can easily be snscd around ene chs Bend on the plane of the drawing through the hinge point 25, but stiff in the transverse axis directions are. As has already been explained, the exertion of pressure within the bellows 10 the e unit exposed to a torque in the direction of arrow 19 and thus bent.

Die Balg-Gelenk-Einheit kann unempfindlich gegen Beschleunigungskräfte beispielsweise gemäß der Ausblldung in Fig. 4 gemacht werden. Ein Ausgleichsgewicht 28 28 den richtigen Abmessungen wird entlang einem Gewindezapfen 27 bewegt, so daß der Massenmittelpunkt des beweglichen ystems, d. h. des Balgs 10, des Biegescharniers 11, der Deckplatte 12 und der Ausgleichseinrichtung 27 und 28 im wesentlichen im Gelenkpunkt 26 liegt. Dieser Punkt befindet sich in der Mitte der Biegeachse des Gelenks 11 auf der Mittellinie 21 (vgl. Fig. 1). Wenn also der Massenmittelpunkt in den Gelenkpunkt justiert wird, erzeugen Querbeschleunigungen keine Auslenkungen, so daß sie auch die Ausgangssignale des Instruments nicht beeinflussen. The bellows joint unit can be insensitive to acceleration forces be made, for example, according to the illustration in FIG. A balance weight 28 28 the correct dimensions is moved along a threaded pin 27 so that the center of mass of the moving system, d. H. of the bellows 10, the flexible hinge 11, the cover plate 12 and the compensating device 27 and 28 in essential lies at the pivot point 26. This point is in the middle of the bending axis of the joint 11 on the center line 21 (see. Fig. 1). So if the center of mass is adjusted in the hinge point, lateral accelerations do not generate any deflections, so that they also do not affect the output signals of the instrument.

Fig. 5 zeigt eine Doppelbalg-Gelenk-Anordnung, die zur Messung von Druckdifferenzen benutzt werden kann. Das mechanische Fühlelement besteht aus zwei Balgen 10 und 30, die symmetrisch um den Gelenkpunkt 26 des Biegescharniers 11 angeordnet sind. Die Balgen und das Gelenk sind durch die Endplatte 12 und 13 verbunden. Wenn ein Gas oder ein Fluid unter Druck oberhalb des Umgebungsdrucks in den Balg 10 über die Öffnung 17 eingeleitet wird, wirkt die erzeugte Kraft über den Abstand zwischen der Balgmittellinie 20 und der Gelenkmittellinie 21 ein, um ein Gegenuhrzeigersinn-Drehmoment um eine Achse durch den Gelenkpunkt 26 zu erzeugen. Wenn ein Gas oder eine Flüssigkeit mit Unterdruck im Vergleich zum Umgebungsdruck dem Balg 30 über eine Öffnung 31 zugeführt wird, wirft die erzeugte Kraft über den Abstand zwischen der Balgmittellinie 29 nd der Gelenkmittellinie 21 ein, um ein Uhrzeigersinn-Drehmoment um eine Achse durch den Gelenkpunkt 26 zu erzeugen. Theoretisch sollte, wenn gleiche Drücke gleichzeitig auf beide Balgen einwirken, keine Verschwenkung um den Gelenkpunkt 26 stattfinden, da das Uhrzeigersinn-Dreh moment vom Balg 30 gleich dem Gegenuhrzeigersinn-Drehmo ment vom Balg 10 ist. Jede Differenz zwischen den die Balgen 10 und 30 beaufschlagten Drücken erzeugt jedoch ein resultierendes Drehmoment und damit eine Verschwenkung in Richtung weg von dem Balg mit dem höheren Druck. Diese Verschwenkung ist proportional der Differenz der Drücke, mit denen die Balgen 10 und 30 beaufschlagt werden. Fig. 5 shows a double bellows joint arrangement which is used for measuring Pressure differentials can be used. The mechanical sensing element consists of two Bellows 10 and 30, which are arranged symmetrically around the pivot point 26 of the flexible hinge 11 are. The bellows and the hinge are connected by the end plate 12 and 13. if a gas or a fluid under pressure above ambient pressure into the bellows 10 the opening 17 is introduced, the force generated acts on the distance between the bellows center line 20 and the hinge center line 21 to a counterclockwise torque to create an axis through the hinge point 26. If a gas or a liquid with negative pressure compared to the ambient pressure, the bellows 30 via an opening 31 is supplied, throws the force generated over the distance between the center line of the bellows 29 nd the joint center line 21 a clockwise torque about an axis through the hinge point 26 to generate. Theoretically, if equal pressures should be at the same time act on both bellows, no pivoting about the pivot point 26 takes place, since the clockwise torque from the bellows 30 is equal to the counterclockwise torque ment from bellows 10 is. Any difference between the bellows 10 and 30 acted upon However, pressing produces a resulting torque and thus a pivoting in Direction away from the bellows with the higher pressure. This pivoting is proportional to the difference in the pressures with which the bellows 10 and 30 are applied will.

In der Praxis sind jedoch die Fertigungstoleranzen so bemessen, daß die Empfindlichkeiten der beiden Balgen nicht exakt angeglichen werden können, d. h. auf die beiden balgen einwirkende gleiche Drücke erzeugen nicht genau gleiche Kräfte. Dies ist ein schwerwiegender Nachteil der früheren Druckfühler, da die Balgfehlanpassung die Verwendung des Druckfühlers als Druckdifferenzmesser beeinträchtigt, wenn der Absolutdruck in beiden Balgen variiert. Wenn z. B. eine Fehlanpassung von 1 % für die Balgem angemommen wird und die Messung einer Druckdifferenz von 0,007 kp/cm² (0,1 psi) erforderlich ist, dann kann mit einem Balg bei 0 kp/cm² und mit dem anderen Balg bei 0,007 kp/cm² (0,1 psi) eine genaue Messung erhalten werden, jedoch ist bei einem Balg mit 2, 1 kp/cm² (30,0 psi) und den anderen Balg mit 2, 107 kg/cm² (30,1 psi) (die gleiche 0,007 kp/cm² (0,1 psi)-Differenz, bei der der Absolutdruck gleich Null ist) eine genaue Messung nicht möglich, da die 1-%-Fehlanpassung des Absolutdrucks von 2,1 kp/cm² (30 psi) eine Meßungenauigkeit von 0,021 kp/cm² (03 3 psi) ergibt. In practice, however, the manufacturing tolerances are such that the sensitivities of the two bellows cannot be matched exactly, d. H. The same pressures acting on the two bellows do not produce exactly the same Powers. This is a serious disadvantage of earlier pressure sensors because of the bellows mismatch affects the use of the pressure sensor as a differential pressure meter if the Absolute pressure varies in both bellows. If z. B. a 1% mismatch for the bellows is assumed and the measurement of a pressure difference of 0.007 kp / cm² (0.1 psi) is required then one bellows can be at 0 kgf / cm² and the other Bellows an accurate measurement can be obtained at 0.007 kgf / cm² (0.1 psi), however, is one bellows at 2.1 kg / cm² (30.0 psi) and the other bellows at 2.17 kg / cm² (30.1 psi) (the same 0.007 kgf / cm² (0.1 psi) difference at which the absolute pressure is equal to zero) an exact measurement is not possible because the 1% mismatch of the Absolute pressure of 2.1 kp / cm² (30 psi) results in a measurement inaccuracy of 0.021 kp / cm² (03 3 psi).

Die Erfindung überwindet diese Schwierigkeit, indem ein einstellbarer Gelenkpunkt vorgesehen ist, der eine genaue Anpassung der Drehmomentempfindlichkeiten für beide Balgen gestattet. Daher wird der Momentenarm oder der Abstand zwischen der Mittellinie 21 des Gelenkpunkts 26 und der Balgmittellinie 20 und 29 für den Baig erhöht, der die geringere Kraft für gleichen ausgeilbten Druck erzeugt, und der Abstand wird verringert für den Balg, der die höhere Kraft für gleichen ausgeübten Druck erzeugt. Die Einstellung des Momentanarmabstands vom Gelenkpunkt kann in verschiedener Weise erfolgen. In Fig. 5 werden dünne Metallstücke oder Zwischenstücke 32, 33, 34 und 35 an der geeigneten Seite des Biegescharniers 11 positioniert. Diese Zwischenstücke werden in Öffnungen in den Platten 12 und 13 eingesetzt, die die Enden des Scharniers 11 aufnehmen. The invention overcomes this difficulty by adding an adjustable Articulation point is provided, which allows a precise adjustment of the torque sensitivities permitted for both bellows. Hence, the moment arm or the distance between the center line 21 of the pivot point 26 and the bellows center line 20 and 29 for the Baig, which generates the lesser force for the same pressure, and the Distance is decreased for the bellows, which exerts the higher force for the same Pressure generated. The setting of the instantaneous arm distance from the hinge point can be done in different ways Way. In Fig. 5 thin pieces of metal or intermediate pieces 32, 33, 34 and 35 positioned on the appropriate side of the living hinge 11. These spacers are inserted into openings in panels 12 and 13 which form the ends of the hinge 11 record.

Auf diese Weise können diskrete Einstellschritte gleich der Zwischenstückdicke durchgeführt werden. Eine feine, kontinuierliche Einstellung wird durch Wegnahme oder Zusatz von Material zu den örtlichen Verjüngungen oder Auskehlungen 18 und 36 des Biegescharniers 11 erreicht. Das Material kann abgetragen werden durch mechanischen Abrieb, z. B. durch Schleifen, Läppen, Polieren oder Kratzen.In this way, discrete adjustment steps can equal the spacer thickness be performed. A fine, continuous adjustment is made by taking away or addition of material to the local tapers or grooves 18 and 36 of the flexible hinge 11 is reached. The material can be removed by mechanical means Abrasion, e.g. B. by grinding, lapping, polishing or scratching.

Auch chemisches Ätzen kann verwendet werden, um geringe Mengen von Scharniermaterial abzutragen. Der Gelenkpunkt kann verschoben werden, indem Material an einer Seite durch selektives Plattieren, dünne Lötfilme oder verschiedene Bindemittel zugesetzt wird. Fig. 1 A deutet das zugesetzte Material durch eine Strichlinie 96 an, während Fig. 1 B eine Strichlinie 96' zeigt, gemäß der Material abgetragen worden ist, um die Gelenkachse einzustellen. Das Biegestreifengelenk gemäß Fig. 3 kann ebenfalls nach dem eben erwähnten Verfahren in seiner Lage eingestellt werden.Chemical etching can also be used to remove small amounts of Remove hinge material. The pivot point can be moved by adding material on one side by selective plating, thin solder films or various binders is added. 1A indicates the added material by a dashed line 96 while Fig. 1B shows a dashed line 96 ', according to which material has been removed is to adjust the joint axis. The bending strip joint according to FIG. 3 can can also be adjusted in its position according to the procedure just mentioned.

Daher ist es durch die verstellbare Gelenklage möglich, einen Druckdifferenzmesser zu bauen, der kein fehlerhaftes Ausgangssignal abgibt, wenn gleicher Druck gleichzeitig auf beide Balgen einwirkt. Das Evakuieren und Abdichten des einen Balgs ermöglicht die Umwandlung des Druckfühlers in einen Absolutdruckfühler.Therefore, the adjustable joint position makes it possible to use a pressure differential meter to build that does not give a faulty output signal if the same pressure is applied at the same time acts on both bellows. Enables evacuation and sealing of one bellows the conversion of the pressure sensor into an absolute pressure sensor.

Fig. 6 zeigt eine Schnittansicht des gesamten Servo-Druckmeßumformers gemäß der Erfindung. Dieser Meßumformer oder Fühler ist vom Druckdifferenztyp, weshalb er eine Doppelbalg-Stellgelenk-EinheEt enthält, wie sie oben beschrieben wurde, d. h. mit zwei Balgen 40 und 41, die symmetrisch zum Biegescharniergelenk 42 angeordnet sind. Gerade, rohrförmige, am Ende offene Abschnitte 46 und 47 ebenso wie ein Ende 53 des Biegescharniers 42 sind mit einer Grundplatte hart- oder welchverlötet. Versorgungsröhren 44 und 45, die ebenfalls in die Grundplatte 43 hart- oder weicheingelötet sind, bilden die Einlaßöffnungen für das Druckfluid, das in die Balgen 40 und 41 über die Rohrabschnitte 46 und 47 gelangt. Abgedichtete Enden 55 und 56 der Balgen 40 und 41 und ein Ende 54 des Biegescharniers 42 sind mit einer Endplatte 52 hart oder weich verlötet, die einstückig mit Seitenteilen 57 und 58 zu einem seitlich verlaufenden Ringflansch 61 ausgebildet ist0 Der Flansch 61 dient als bewegliche Platte in einem kaD pazitiven Aufnehmer oder Geber ebenso wie als Halterung für eine ringförmige Kraft erzeugende Spule 62. Erste Kondensatorplatten 74 und 75 sind von der Grundplatte 42 durch Kreissegmente 72 und 73 isoliert, die zusammen mit der beweglichen Platte 6i einen Lapazitiver e c-renaufnehmer für den Servo-Meßumformer bilden0 Die Spule 62 umgibt einen Magnet 65, der linear polarisiert in der Zeichenebene von Fig. 6 ist, Bin rückleitender Magnet ring 70 schließt den Magnetkreis. Wie abgebildet, ve laufen die Flußlinien vom Nordpol des Magnets einer die benachbarte Seite der Spule 62 um beide Haften de£ Weicheisenrings 70 und über die entgegengesetzte Seite der Spule 62 zum Südpol des Magnets. En unmagnetisohes Di stanzstück 96 trennt den Magnet 65 und den Ring 70 von einem Gehäuse 93. Fig. 6 shows a sectional view of the entire servo pressure transducer according to the invention. This transmitter or sensor is of the pressure differential type, which is why it contains a double bellows adjustable joint unit as described above, d. H. with two bellows 40 and 41, which are arranged symmetrically to the flexible hinge joint 42 are. Straight, tubular, open-ended sections 46 and 47 as well as one end 53 of the flexible hinge 42 are brazed or soldered to a base plate. Supply tubes 44 and 45, which are also hard or soft soldered into the base plate 43, form the inlet openings for the pressure fluid, which in the bellows 40 and 41 over the pipe sections 46 and 47 arrives. Sealed ends 55 and 56 of bellows 40 and 41 and one end 54 of the living hinge 42 are hard or with an end plate 52 soft soldered, which is integral with side parts 57 and 58 to form a laterally extending Ring flange 61 is formed0 The flange 61 serves as a movable plate in one kaD capacitive transducer or encoder as well as a holder for a ring-shaped Power generating coil 62. First capacitor plates 74 and 75 are from the base plate 42 isolated by circular segments 72 and 73, which together with the movable plate 6i form a lapacitive e c sensor for the servo transducer 0 The coil 62 surrounds a magnet 65, which polarizes linearly in the plane of the drawing in FIG. 6 is, Bin return magnetic ring 70 closes the magnetic circuit. As shown, ve the lines of flux run from the north pole of the magnet one the adjacent side of the Coil 62 around both clips of the soft iron ring 70 and over the opposite side of coil 62 to the south pole of the magnet. En non-magnetic Tue stamped piece 96 separates the magnet 65 and the ring 70 from a housing 93.

Fig. 7, die eine Schnittansicht von Fig. 6 darstellt, zeigt. deutlicher die beschriebenen Formen und gegenseitigen Lagen. Die Balgendkappen 55 und 56 und das Biegescharnierende 54 sind an einer Endplatte 52 befestigt, die einstückig mit der sich bewegenden Kondensatorplatte ausgebildet ist und als Halterung für die Spule 62 dient. FIG. 7, which is a sectional view of FIG. 6, shows. more clear the described shapes and mutual positions. The bellows caps 55 and 56 and the living hinge ends 54 are attached to an end plate 52 which is integral with the moving capacitor plate is formed and as a holder for the Coil 62 is used.

Nicht am beweglichen System befestigt, jedoch zwischen der Endkappe 52 und der Spule 62 angebracht ist der Permanentmagnet 65. Der Magnetkreis wird über den Magnetring 70 geschlossen.Not attached to the moving system, but between the end cap 52 and the coil 62 is attached to the permanent magnet 65. The magnetic circuit is closed via the magnetic ring 70.

Fig. 8 ist eine Schnittansicht von Fig. 6, die Aufnahmelöcher 48, 49 und 50 zeigt, in die die beiden offenen Balgenden und das Biegescharnier mit der Grundplatte 43 hart- oder weichverlötet werden. Ferner sind die ortsfesten Kondensatorplatten 74 und 75 ebenso wie elektrische Durchführungsanschlüsse 80, 81, 82 und 83 zu sehen. Die ortsfesten Kondensatorplatten 74 und 75 sin' elektrisch mit den Durchführungsanschlüssen 80 bzw. 81 verbunden. Fig. 8 is a sectional view of Fig. 6, the receiving holes 48, 49 and 50 shows in which the two open ends of the bellows and the flexible hinge are included the base plate 43 are hard or soft soldered. The stationary capacitor plates are also used 74 and 75 as well as electrical feed-through connections 80, 81, 82 and 83 can be seen. The stationary capacitor plates 74 and 75 are electrically connected to the lead-through connections 80 or 81 connected.

Flexible elektrische Zuleitungen von der Spule verlaufen vom beweglichen System zu den Anschlüssen 82 und 83. Gernäß Fig. 6 ist die bewegliche Kondensatorplatte 61 einstückig mit der Endplatte 52 ausgebildet und über den Balg und das Biegescharnier mit der geerdeten Grundplatte 43 verbunden. Die geerdete bewegliche Platte ist mit einer elektronischen Schaltung 86 über eine flexible Zuleitung 88 zu einem metallischen Distanzstück 87 verbunden. Spulenzuleitungen 89 und 90 und ortsfeste Kondensatorplattenzu leitungen 91 und 92 sind mit der Schaltung 86 von den entgegengesetzten Enden der Durchführungsanschlüsse 82, 83, 80 und 81 gemäß der Fig. 8 verbundene Figs 6 zeigt auch einen elektrischen Steckanschluß 95, über den die Servoelektronik versorgt wird und das Ausgangssignal austritte Das Gehäuse 94, durch das die Versorgungsrohre 44 und 45 laufen und der Steckanschluß 95 montiert ist, wirkt auch als Abdeckung für die elektrische Einheit.Flexible electrical leads from the coil run from the movable one System to connections 82 and 83. According to Fig. 6 is the movable capacitor plate 61 formed in one piece with the end plate 52 and via the bellows and the flexible hinge connected to the grounded base plate 43. The grounded movable plate is with an electronic circuit 86 via a flexible lead 88 to a metallic one Spacer 87 connected. Coil leads 89 and 90 and stationary capacitor plates too cables 91 and 92 are connected to circuit 86 from opposite ends of the feed-through terminals FIGS. 82, 83, 80 and 81, connected according to FIG. 8, also shows an electrical one Plug connection 95, via which the servo electronics are supplied, and the output signal exits The housing 94 through which the supply pipes 44 and 45 run and the Connector 95 is mounted also acts as a cover for the electrical unit.

Das bewegliche System, das aus dem Balg, dem Gelenk, der sich bewegenden Platte und der krafterzeugenden Spulo bestcht, wird um eine Achse durch den Gelenhpunkt 60 so ausbalanciert, daß die Einheit gegem @@ chle@nigungskräfte unempfindlich ist. Die Ausbalanei@ung kann erfolgen durch Anbringung von Gewichten an der beweglichen Platte oder durch Bewegung des Beigescharniers 42. Wie bereits erläutert wurde, können die Drehmomentempfindlichkeiten der beiden Balgen aneinander angepaßt werden, indem der Gelenkpunkt 60 zum Balg höherer Empfindlichkeit verschoben wird, um einen verbesserten Druckdifferenzfühler zu ergeben. Die Verstellung kann erfolgen durch Zwischenstücke oder durch Hinzufügung oder Abtragung von Scharniermaterial in der Nähe des Gelenkpunkts ÓOs Das Evakuieren und Abdichten eines der Versorgungsrohre 44 und 45 ergibt einen Absolutdruckfühler. The moving system, made up of the bellows, the joint, the moving Plate and the force-generating spulo, is about an axis through the gelenhpunkt 60 balanced in such a way that the unit is insensitive to the forces of cleavage. Balancing can be done by attaching weights to the movable one Plate or by moving the auxiliary hinge 42. As already explained, the torque sensitivities of the two bellows can be adapted to each other, by moving the hinge point 60 to the higher sensitivity bellows, by one to result in improved differential pressure sensors. The adjustment can be done by Intermediate pieces or by adding or removing hinge material in the Near the pivot point ÓOs the evacuation and sealing of one of the supply pipes 44 and 45 result in an absolute pressure sensor.

Der Betrieb des Fühlers wird jetzt anhand von Fig. 6 beschrieben. Die Ausübung eines Überdrucks auf den Balg 40 über das Versorgungsrohr 44 erzeugt eine Kraft die über die Endplatte 52 übertragen wird, um ein Gegenuhrzeigersinn -Drehmoment und damit ein Verschwenken um den Gelenkpunkt-60 zu erzeugen. Das Verschwenken nähert die bewegliche Kondensatorplatte 61-an die ortsfeste Platte 74 an, während die entgegengesetzte Seite der Platte 61 von der ortsfesten Platte 75 sich wegbewegt. Die Kapazitätsänderüng wird erfaßt, und ein elektrischer Strom wird durch die Spule 62 im Feld des Permanentmagnets 65 geschickt, um ein Gegendrehmoment zu erzeugen, das die Einheit in ihre Nullstellung zurückbringt. Der Strom ist daher proportional dem ausgeübten Druck, also ein Maß für diesen. The operation of the sensor will now be described with reference to FIG. The exertion of an overpressure on the bellows 40 via the supply pipe 44 is generated a force transmitted through the end plate 52 is counterclockwise -Torque and thus to produce a pivoting around the pivot point -60. The panning is approaching the movable capacitor plate 61 to the stationary plate 74, while the opposite Side of the plate 61 from the stationary plate 75 moves away. The capacity change is detected and an electric current is passed through the coil 62 in the field of the permanent magnet 65 sent to generate a counter torque that the unit in its zero position brings back. The current is therefore proportional to the pressure exerted, i.e. a measure For this.

Fig. 9 zeigt ein vereinfachtes Schaltbild des Druckfühlers. Die Schaltung hat eine Wechselstromquelle oder einen Wechselstromgenerator 106, der z. B. mit einer Frequenz von etwa 6 MHz arbeitet. Der eine Pol der Quelle 106 ist bei 108 geerdet, parallel zur Quelle 106 liegt die Primärwicklung 110 eines Trenntransformators 112. Der Transformator 112 ist mit zwei Sekundärwicklungen 114 und 116 versehen, wobei das eine Ende der Transformatorsekundärwicklung über Kondensatoren 118 und 120 mit den Eingängen eines Differenzverstärkers 122 verbunden ist. Fig. 9 shows a simplified circuit diagram of the pressure sensor. The circuit has an alternating current source or generator 106, e.g. B. with a frequency of about 6 MHz works. One pole of source 106 is at 108 grounded, parallel to source 106 is primary winding 110 of an isolating transformer 112. The transformer 112 is provided with two secondary windings 114 and 116, one end of the transformer secondary winding via capacitors 118 and 120 is connected to the inputs of a differential amplifier 122.

Das Ausgangssignal des Verstärkers 122 ist proportional der Differenz zwischen den Signalen an seinen beiden Eingängen, und der Verstärker erzeugt ein Ausgangssignal, das einen Strom durch die Spule.62 fließen läßt, wobei die Stromstärke durch ein Meßgerät 124 angezeigt wird.The output of amplifier 122 is proportional to the difference between the signals at its two inputs, and the amplifier produces one Output signal which allows a current to flow through the coil. 62, the current intensity is indicated by a meter 124.

Die anderen Enden der Transformatorsekundärwicklungen 115 und 116 sind mit den ortsfesten Platten 74 und 75 verbunden, die zusammen mit der geerdeten beweglichen Platte 61 einen Differenzkondensator bilden.The other ends of the transformer secondary windings 115 and 116 are connected to the stationary plates 74 and 75, which together with the grounded movable plate 61 form a differential capacitor.

Wenn die Platte 61 sich in ihrer Mittellage befindet, sind die Signale an den Sekundärwicklungen des Transformators ausgeglichen, so daß kein Signal am Ort des Verstärkers 122 erzeugt wird. Wenn jedoch die bewegliche Kondensatorplatte 61 sich bei einer Auslenkung der Balg-Gelenk Einheit infolge Druckausübung bewegt, tritt eine Differenz in den Signalen zwischen den beiden Eingängen des Verstärkers 122 auf, und ein Signal wird am Ausgang des Verstärkers in Form eines Stroms durch die Spule 62 erzeugt, der ein Gegendrehmoment erzeugt, um die Kondensatorplatte 61 in ihre Ausgangslage -zurückzustellen. Die Stärke des durch die Spule 62 fließenden Stroms, um einen Drehmoment¢ ausgleich im Meßumformer zu erzeugen, ist proportional der Druckdifferenz in den beiden Bälgen und die Stärke dieses Stroms wird durch das Meßgerät 124 angezeigt, das eine direkte Anzeige der Druckdifferenz gibt0 Fig. 10 zeigt das Schaltbild einer abgewandelten Schaltung des Meßumformers von Fig, 6. In Fig. 10 haben ähnliche Teile ähnliche Bezugezojehen. Die Schaltung von Fig. 10 ist ähnlich der von Fig0 9 bis auf die Ausnallmet daß die bewegliche Platte 61 nicht geerdet ist, sondern dafür zu einem Anschluß 126 zurückgeführt ist, d. h. zum Mittelpunkt aschen zwf Widerständen 128 und 130, die parallel zum Differenzkondensator liegen. Die Widerstände 128 und 130 befinden sich in der schaltung von Fig. 10, um die kriechende Gleichstromentla-d--g der Platten des Dir ferenzkondensators zu unterdrücken. When the plate 61 is in its center position, the signals are balanced on the secondary windings of the transformer so no signal on Location of amplifier 122 is generated. However, if the movable capacitor plate 61 moves when the bellows-joint unit is deflected as a result of the application of pressure, there is a difference in signals between the two inputs of the amplifier 122 on, and a signal is at the output of the amplifier in the form of a current through creates the coil 62 which creates a counter torque to the capacitor plate 61 to return to their original position. The strength of the flowing through the coil 62 The current to produce a torque ¢ compensation in the transmitter is proportional the pressure difference in the two bellows and the strength of this current is determined by the meter 124 is displayed, which gives a direct indication of the pressure difference 0 Fig. 10 shows the circuit diagram of a modified circuit of the transmitter from FIG. 6. In Figure 10, similar parts have similar references. The circuit of Fig. 10 is similar to that of FIG. 9 except that the movable plate 61 is not grounded, but instead is fed back to a terminal 126, d. H. to the center point twelve resistors 128 and 130, which are parallel to the differential capacitor lie. Resistors 128 and 130 are in the circuit of Fig. 10, around the creeping direct current discharge of the plates of the reference capacitor suppress.

Aus der vorangegangenen Erläuterung der Erfindung ist ersichtlich, daß durch die Erfindung ein verbesserter Druckfühler und ein verbesserter Servo-Druckmeßumformer angegeben worden. Die Einheit ist klein, in sich abgeschlossen, sehr genau und kann innerhalb eines großen Druckbereichs von einigen 0,01 kp/cm² bis zu einigen 1 kp/cm2 betrieben werden. DaS Instrument kann leicht ausbalanciert werden, um es gegen Beschleunigungskräfte unempfindlich zu machen. Das Gelenk ist außerordentlich flexibel um die empfindliche Achse, so daß ein vernachlässigbarer mechanischer Widerstand auftritt und das durch den elektrischen Strom erzeugte Gegendrehmoment ein direktes Maß des ausgeübten Drucks ist. Die symmetrische Balg-Gelenk-Konstruktion ist besonders gut geeignet für Druckdifferenzmessungen, da wegen des einstellbaren Gelenks die Drehmomentempfindlichkeiten der beiden Balgen genau angepaßt werden können. Das bedeutet, daß selbst bei Ausübung von hohen Drücken gleichmäßig auf beide Balgen keine Verschwenkung erfolgt. Wenn jedoch eine geringe Druckdifferenz ausgeübt wird, verbiegt sich das bewegende System wegen der größeren Flexibilität des Gelenks. From the preceding explanation of the invention it can be seen that that by the invention an improved Pressure sensor and an improved one Servo pressure transducer has been specified. The unit is small, self-contained, very accurate and can be used within a wide pressure range of a few 0.01 kp / cm² can be operated up to a few 1 kp / cm2. The instrument can be easily balanced to make it insensitive to acceleration forces. The joint is extremely flexible around the sensitive axis, so that a negligible mechanical resistance occurs and the counter torque generated by the electrical current is a direct measure of the pressure applied. The symmetrical bellows-joint construction is particularly well suited for pressure difference measurements because of the adjustable Joint, the torque sensitivities of the two bellows can be precisely adapted can. This means that even with the exertion of high pressures on evenly both bellows are not pivoted. However, if a small pressure difference is exercised, the moving system bends because of the greater flexibility of the joint.

Die Bewegung des Gelenkpunkts kann ebenfalls benutzt werden, um den Massenmittelpunkt in den Gelenkpunkt zu legen, so daß der Fühler ausbalanciert und gegen lineare Kräfte unempfindlich gemacht wird. Die hohe Starrheit des Gelenks in den Querachsenrichtungen verbessert die Robustheit des Fühlers. Der Einbau des Fühlelements in eine Servoschleife ergibt eine direkte Messung des ausgeübten Drucks oder der Druckdifferenz. The movement of the pivot point can also be used to adjust the To put the center of mass in the hinge point, so that the feeler is balanced and is made insensitive to linear forces. The high rigidity of the joint in the transverse axis directions improves the robustness of the probe. The installation of the Sensing element in a servo loop gives a direct measurement of the pressure applied or the pressure difference.

Claims (14)

P a t e n t a n s p r ü c h eP a t e n t a n s p r ü c h e 1. Druckfühler, g e k e n n z e i c h n e t durch einen Balg (14) mit einem offenen Ende und einem geschlossenen Ende, durch einen vom Balg getrennten Metallstab (11), der mit seiner Längsachse im wesentlichen parallel zur Längsachse des Balgs verläuft, durch eine Malterung (13), die starr das offene Ende des Balgs und das benachbarte Ende des Stabs haltert, und druch eine starre Platte (12), die das geschlossene Ende des Balge mit dem enderem Ende des Stabs verbindet, wobei der Stab zw@@chen seinen beiden Enden einen verjüngten Abschnitt (18) hat, der eine gelenkachse (26) senkrecht zu der die Längsachsen enthaltenden Ebene bildet, so daß bei Einleitung eines Druckfluids in das offene Ende des Balgs ein Drehmoment und eine dadurch vberursachte Auslenkung des Balgs und des Stabs um die Gelenkachse erzeugt werden 1. Pressure sensor, marked by a bellows (14) with an open end and a closed end, separated by one from the bellows Metal rod (11) whose longitudinal axis is essentially parallel to the longitudinal axis of the bellows runs through a painting (13) that rigidly extends the open end of the bellows and supporting the adjacent end of the rod, and by a rigid plate (12) which connecting the closed end of the bellows to the end of the rod, wherein the rod between its two ends has a tapered section (18), the one articulation axis (26) perpendicular to the plane containing the longitudinal axes, so that when a pressure fluid is introduced into the open end of the bellows a torque and a resulting deflection of the bellows and the rod about the joint axis be generated 2. Druckfühler nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t, daß der verjüngte Abschnitt (18) des Stabs durch Auskehlungen des Stabs ungefähr in der Mitte zwischen den Stabenden gebildet ist0 2. Pressure sensor according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t that the tapered portion (18) of the rod by grooves of the rod is formed approximately in the middle between the rod ends0 3. Druckfühler nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen zweitem Balg (30) ähnlich dem ersten Balg (10), der symmetrisch an-der Halterung und der Platte (12) auf der anderen Seite des Stabe (11) befestigt ist (Fig. 5).3. Pressure sensor according to claim 1 or 2, characterized by a second bellows (30) similar to the first bellows (10), the symmetrical on-the bracket and the plate (12) on the other side of the rod (11) is attached (Fig. 5). 4. Druckfühler nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (27, 28), die mit der Platte (12) verbunden ist und sich zur Halterung (13) hin erstreckt, um den Massenmittelpunkt des Fühlers auf der Gelenkachse anzuordnen. 4. Pressure sensor according to claim 1, characterized by a device (27, 28), which is connected to the plate (12) and towards the holder (13) extends to arrange the center of mass of the probe on the hinge axis. 5. Druckfühler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die sich zur Halterung (13) erstreckende Einrichtung eine bewegliche Masse (28) zum Gewichtsausgleich des Druckfühlers hat. 5. Pressure sensor according to claim 4, characterized in that the to the holder (13) extending device a movable mass (28) for weight compensation of the pressure sensor. 6. Druckfühler nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Drehmomentausgleich-Servoschleife und durch eine Einrichtung, die die Schleife mit dem Balg koppelt, so daß der Balg in eine Nullstellung durch die Servoschleife verschwenkbar ist. 6. Pressure sensor according to claim 1, characterized by a torque compensation servo loop and by means coupling the loop to the bellows so that the bellows can be pivoted into a zero position by the servo loop. 7. Druckfühler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens der eine Balg ein offenes Ende hat, und daß bei Einleitung eines Druckfluids in den einen der Bälge ein Drehmoment mit entsprechender Auslenkung beider Bälge und des Stabs um die Gelenkachse (26) proportional zur Druckdifferenz zwischen den Bälgen erzeugt wird. 7. Pressure sensor according to claim 3, characterized in that at least the one bellows has an open end, and that when a pressurized fluid is introduced into one of the bellows a torque with a corresponding deflection of both bellows and of the rod around the hinge axis (26) proportional to the pressure difference between the bellows is produced. 8. Druckfühler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß-die Gelenkachse (26) aus dem Mittelpunkt zwischen den Bälgen (10, 30) versetzt-ist, um eine unterschiedliche Druckempfindlichkeit der Bälge zu kompensieren. 8. Pressure sensor according to claim 7, characterized in that-the hinge axis (26) is offset from the center point between the bellows (10, 30) to a different one Compensate for pressure sensitivity of the bellows. 9. Druckfühler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkachse (26) zum Balg mit der größeren Druckempfindlichkeit versetzt ist.- 9. Pressure sensor according to claim 8, characterized in that the hinge axis (26) is offset to the bellows with the greater pressure sensitivity. 10. Druckfühler nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch Zwischenstücke oder -scheiben (32 bits 35) zwischen dem Stab (11) und der Platte (12) zur Versetzung der Gelenkachse (26) aus dem Mittelpunkt.10. Pressure sensor according to claim 9, characterized by intermediate pieces or discs (32 bits 35) between the rod (11) and the plate (12) to offset the hinge axis (26) the center. 11. Druckfühler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,--daß dem ausgekehlten Abschnitt (18) des Stabs (11) Werkstoff (96) zugesetzt ist zur Versetzung der Gelenkachse (26) aus dem Mittelpunkt (Fig. 1 A). 11. Pressure sensor according to claim 9, characterized in that - that the grooved section (18) of the rod (11) material (96) is added for displacement the hinge axis (26) from the center point (Fig. 1 A). 12. Druckfühler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß vom ausgekehlten Abschnitt (18) des Stabs (11) Werkstoff (96') entfernt ist zur Versetzung der Gelenkachse (26) aus dem Mittelpunkt. 12. Pressure sensor according to claim 9, characterized in that from fluted section (18) of the rod (11) material (96 ') is removed for displacement the hinge axis (26) from the center. 13. Druckfühler nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Drehmomentausgleich-Servoschleife mit einer krafterzeugenden Spule (62) und mit einem kapazitiven Aufnehmer oder Geber (74; 75), der einen mit dem Balg oder den Bälgen (40, 41) beweglichen Teil (61) hat, sowie mit einem Permanentmagnet (65) in der Nähe der Spule, so daß die Spule ein Rückstelldrehmoment in Abhängigkeit von Veränderungen des kapazitiven Aufnehmers oder Gebers erzeugt, um den oder die Bälge in die Nullstellung zurückzubringen (Fig. 6 - 10). 13. Pressure sensor according to claim 9, characterized by a torque compensation servo loop with a force-generating coil (62) and with a capacitive pick-up or transmitter (74; 75), the one with the bellows or the bellows (40, 41) movable part (61) has, as well as a permanent magnet (65) near the coil, so that the coil a restoring torque depending on changes in the capacitive transducer or encoder to bring the bellows back to the zero position (Fig. 6-10). 14. Druckfühler nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch ein mit der Spule'(62) gekoppeltes Meßinstrument (124) zur Anzeige des Stromflusses durch die Spule (Fig. 14. Pressure sensor according to claim 13, characterized by one with the Coil '(62) coupled measuring instrument (124) for displaying the current flow through the Coil (Fig. 9, io).9, io).