DE2754532C2

DE2754532C2 - Signalgeber

Info

Publication number: DE2754532C2
Application number: DE2754532A
Authority: DE
Inventors: Dennis William George Chelmsford Essex Byatt
Original assignee: Marconi Co Ltd
Current assignee: BAE Systems Electronics Ltd
Priority date: 1977-10-11
Filing date: 1977-12-07
Publication date: 1982-11-11
Also published as: IT7869018A0; GB1596284A; DE2754532A1; IT1172867B

Description

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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,

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

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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

Patentansprüche:

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.