DE2754532C2 - Signalgeber - Google Patents
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
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- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/16—Measuring force or stress, in general using properties of piezoelectric devices
- G01L1/162—Measuring force or stress, in general using properties of piezoelectric devices using piezoelectric resonators
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- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
Description
35
Die Erfindung betrifft einen Signalgeber mit einem Sensor, der einen Körper aus einem piezoelektrischen
Material besitzt und eine Signalspannung erzeugt, wenn «n den Körper Druck angelegt wird.
Bei einem bekannten Signalgeber dieser Art (US-PS 35 48 314) ist ein piezoelektrischer Körper über eine
Steuerschaltung mit einem abgestimmten Resonanz kreis verbunden. Die Steuerschaltung ist derart
■usgelegt, daß im Resonanzkreis eine unmittelbar vom Relaxationssignaides piezoelektrischen Körpers abhängige
Anzahl von impulsförmigen Signalen mit vorgegebener Frequenz und vorgegebener Amplitude sowie
vorgegebener Impulsdauer erzeugt wird. Der bekannte Signalgeber weist einen recht aufwendigen und
komplizierten Aufbau auf. was sich hinsieht! Ί der
Wirtschaftlichkeit in der Praxis insbesondere d.mn als nachteilig auswirkt, wenn für bestimmte Systeme eine
Vielzahl von Signalgebern erforderlich ist. Bei verschiedenen Anwendungsfällen, wie beispielsweise bei der
Erfassung der örtlichen Position von bestimmten beweglichen Objekten besteht jedoch ein Bedarf an
Signalgebern, die auf besonders zuverlässige und wirtschaftliche Weise eingesetzt werden können.
Aufgabe der Erfindung ist es. einen besonders kostengünstigen Signalgeber der eingangs genannten
Gattung zu schaffen, der einen einfachen und robusten Aufbau besitzt Und irisbesondere für derartige Anwerl·
dungsfäile wie beispielsweise die Erfassung der örtlichen Position von beweglichen Objekten oder die
Erfassung der örtlichen Positionen, an denen zu registrierende Ereignisse stattfinden, geeignet ist.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Körper Teil eines abgestimmten Resonanzkreises ist und daß di(
Eigenkapazität des Körpers im wesentlichen dii Gesamtkapazität des Resonanzkreises bildet, so daß be
Druck auf den Körper ein Signa! mit einer durch die Eigenschaften des abgestimmten Resonanzkreises fest
gelegten Frequenz erzeugt wird.
Ein derart ausgebildeter Signalgeber weist eine j geringe Anzahl von Bauelementen auf, so daß einerseit: i
eine sehr kompakte Bauweise möglich und andererseit; | eine sehr geringe Störanfälligkeit gegeuen ist. De
abgestimmte Resonanzkreis kann aus einer Reihe vor diskreten Bauelementen, wie z. B. Widerständen, Kon
densatoren und Spulen, aufgebaut sein. Da dk Eigenkapazität des piezoelektrischen Körpers irr
wesentlichen die Gesamtkapazität des Resonanzkreise: bildet, kann auf weitere Kapazitäten im Resonanzkrei:
verzichtet werden. Eine Feinabstimmung des Resonanz kreises kann in diesem Falle beispielsweise dadurcrj
erreicht werden, daß ein geeigneter Widerstandswer gewählt wird.
Vorteilhafterweise ist eine mit dem Resonanzkrei: verbundene Antenne vorgesehen, über die das Signa
abgestrahlt wird. Statt eine herkömmliche Antenn vorzusehen, kann für bestimmte Anwendungsfälle zu
Übertragung des Signals vom Signalgeber zu Empfänger auch eine induktive Kopplung zwische
einer dem Signalgeber zugeordneten Induktivität un< einem in der Nähe des Signalgebers angeordnete
Empfänger zugeordneten Induktivität vorgesehen sein] Ein physischer Kontakt bzw. eine physische Verbindun
zwischen dem Signalgeber und dem Empfänger ist i beiden Fällen nicht erforderlich.
Der Körper besteht vorteilhafterweise aus eine: dünnen Film aus Polyvinyliden-Fluorid (PVF2). I
geeigneter Weise polarisiertes PVF2 gibt eine Aus gangsspannung ab, wenn Druck auf das Materia
ausgeübt wird. Somit ist es nicht erforderlich, für jederß Signalgeber eine eigene Stromversorgung vorzusehen
Der Abstand, über de" hinweg das abgestrahlte j
Signal in zuverlässiger Weise ,.mpfangen werden kann ;J
ist unter anderem von den Eigenschaften des PVF2 Films sowie von den elektrischen Verhältnissen defl
Umgebung, in denen das Signal abgestrahlt wird| abhängig. Um die zur Verfügung stehende Ausgangs
spannung zu erhöhen, wird vorteilhafterweise eim Vielzahl von PVFj-Filmen in Reihe geschaltet.
Insbesondere bei der Erfassung der örtlichen Positior von bestimmten, mittels eines Fördersystems bewegter
Objekten ist das PVF2 vorteilhafterweise als Oberflä chenüberzug auf einer drehbaren Walze angeordnet. di<
einen Teil des Fördersystems bildet. Dadurch kann da: Vorhandensein eines über diese Walze hinwegbeweg
ten Körpers sicher erkannt werden. Der gesamte! Signalgeber kann auf einem Film integriert sein, so dal
keinerlei konstruktive Abänderungen der Förderroll« erforderlich sind. Dieser Film braucht lediglich auf dei
Förderrolle, beispielsweise durch Klebung, befestig werden.
Vorteilhafterweise werden mehrere solche Signalge I ber in einem Netzwerk verwendet, in dem diese*
Signalgeber ihre Signale zu einem gemeinsamen Punk senden. So kann von einer zentralen Überwachungssta
tion aus festgestellt werden, wo sich das jeweilige zi
beobachtende Objekt gerade befindet. Jedem Signalgeber kann eit/e spezieile Frequenz zugeordnet werden
die es ermöglicht, seine Signale am zentralen Informa
tions-Sammelpunkt zu identifizieren.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von
|ftusführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die
|Zeichnung näher erläutert in dieser zeigt
§ F i g. 1 eine schematische Darstellung eines Signalgebers mit diskretem Aufbau,
§ F i g. 1 eine schematische Darstellung eines Signalgebers mit diskretem Aufbau,
i F i g. 2 eine schematische Darstellung eines Signalgebers
mit integralem Aufbau und
I Fig.3 die Form einer von einem Signalgeber fabgestrahlten Welle.
j| Fig. 1 zeigt einen Signalgeber mit einem piezoelektrischen
Körper 1 s^wie einem abgestimmten Resonanzkreis
3. Der Körper 1 besteht aus einem dünnen Film laus PVF2, der jeweils eine kreisförmige Elektrode 2 auf
!gegenüberliegenden Flächen des Films besitzt. Die ^Elektroden 2 sind mit den entgegengesetzten Enden des
!Resonanzkreises 3 verbunden, der eine mit einem !Kondensator 5 parallel geschaltete induktivität 4
^aufweist Der Körper 1 ist Teil dieses Resonanzkreises, ^vobei die Eigenkapazität des Körpers im wesentlichen
%ie Gesamtkapazität des Resonanzkreises bildet Mit ;ciem abgestimmten Resonanzkreis ist eine Antenne 6
Verbunden, über die das im Resonanzkreis erzeugte
10
15 Signal abgestrahlt wird. Der Körper 1 besitzt eine Form,
die auf seinen speziellen Anwendungsfall abgestimmt ist Dabei wird seine Form stets so gewählt, daß bei
vorgegebenem, auf den Körper einwirkenden Druck eine möglichst hohe Ausgangsspannung im Körper
erzeugt wird.
In Fig.2 ist ein Signalgeber mit integralem Aufbau
gezeigt, bei dem die Kapazität des Resonanzkreises ausschließlich durch die Eingenkapazität des piezoelektrischen
Körpers gegeben ist Die beiden Elektroden 2 sind dabei direkt mit den gegenüberliegenden Enden
einer Induktivität 7 verbunden. Der Teil des PVF2-FiImS,
der die Induktivität 7 aufweist, wird zweckmäßigerweise in einem Bereich angeordnet der dem angelegten
Druck nicht ausgesetzt ist
In Fig.3 ist die Form eines von einem Signalgeber
der beschriebenen Art abgestrahlten Signals dargestellt. Die maximale Amplitude des Signals wird erhalten,
wenn der Druck an den PVFj-FiIm angelegt wird. Diese
Amplitude fällt ziemlich schnell in expotentieller Weise ab.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Signalgeber mit einem Sensor, der einen Körper aus einem piezoelektrischen Material besitzt und
eine Signalsp.annung erzeugt, wenn an den Körper Druck angelegt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß der Körper {1) Teil eines abgestimmten Resonanzkreises (3) ist und daß die Eigenkapazität
des Körpers (t) im wesentlichen die Gesamtkapazität des Resonanzkreises bildet, so daß bei Druck auf )0
den Körper (1) ein Signal mit einer duch die Eigenschaften des abgestimmten Resonanzkreises
festgelegten Frequenz erzeugt wird.
2. Signalgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß eine mit dem Resonanzkreis verbund?- υ ne Antenne (6) vorgesehen ist, über die das Signa!
abgestrahlt wird.
3. Signalgeber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (1) ein dünner Film
aus Polyvinyliden-Fluorid (PVF2) ist
4. Signalgeber nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Vielzahl von PVFrFi'rnen in
Reihe geschaltet ist
5. Signalgeber nach einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das PVF2 als Oberflächenüberzug
auf einer drehbaren Walze angeordnet ist, die einen Teil eines Fcrdersystems bildet.
6. Verwendung von Signalgebern nach einem der Ansprüche 1 bis 5 in einem mehrere solche
Signalgeber umfassenden Netzwerk, wobei die Signalgeber ihre Signale zu einem gemeinsamen
Punkts nden.
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WO1989010544A1 (en) * | 1988-04-22 | 1989-11-02 | Davy Mckee (Sheffield) Limited | Means for determining force applied to a roll by strip material |
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