DE3631659A1 - Vorrichtung zum druckmessen - Google Patents
Vorrichtung zum druckmessenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrich
tung zum Druckmessen und insbesondere auf eine Vorrich
tung die folgende Teile umfaßt:
Ein Trägergehäuse, das eine Öffnung aufweist, eine
Grundplatte, die in dem Gehäuse montiert ist und durch
die Wirkung eines in das Gehäuse durch die Öffnung
einwirkenden Drucks deformiert wird, zumindest einen
elektrischen Verformungssensor, vorzugsweise einen Dick
schichtwiderstand, der auf die Grundplatte aufgebracht
ist, und
Schaltkreisvorrichtungen, die in dem Gehäuse angebracht
sind und an die zumindest ein elektrischer Verformungs
sensor angeschlossen ist, um elektrische Signale auszuge
ben, die einer vorherbestimmten Antwortkurve proportional
zu den Deformationen der Grundplatte selbst folgen und
somit proportional zu dem auf dieser wirkenden Druck
sind.
Druckmesser dieser Gattung werden beispielsweise in
Motorfahrzeugen, insbesondere elektronischen Ein
spritzsystemen, elektronischen Zündsystemen, Benzinver
brauchsmessern und dergleichen angewandt.
In solchen Anwendungsfällen wird die Druckmeßvorrichtung
grundsätzlich mit einer elektronischen Steuer- und
Betätigungsvorrichtung (Zentralsteuerung) verbunden. Die
Druckmeßvorrichtung, die gemäß dieser Anmeldung normaler
weise zur Druck- oder Vakuum-Messung in der Einströmsam
melleitung dient, ist in einer einfach zugänglichen Lage
der Maschine angeordnet, während die elektronische
Steuer- und Bedienungseinheit andererseits häufig in
einer Lage montiert ist, die nur mit Schwierigkeiten
zugänglich ist.
Was im einzelnen im Hinblick auf eine gute Funktions
tüchtigkeit des zuvor genannten Systems oder der Vorrich
tung wichtig ist, ist ihre Angleichung während des
anfänglichen oder nachfolgenden Einstellens.
Die bisher zur Verfügung stehenden Druckmeßvorrichtungen
erlauben es nicht, ihre Eigenschaften zu ändern und die
Anpassung wird deswegen mittels des elektronischen
Steuersystems bewirkt, welches, wie zuvor aufgeführt, an
einer Position vorgesehen ist, die nur schwierig zugäng
lich ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine
Druckmeßvorrichtung oben genannter Gattung zur Verfügung
zu stellen, die es ermöglicht, die Anpassung des Systems
oder der Vorrichtung von der sie einen Teil bildet, zu
vereinfachen.
Diese Aufgabe wird durch eine erfindungsgemäße Druckmeß
vorrichtung der Gattung, wie sie anfänglich beschrieben
wurde und deren Hauptmerkmale in der Tatsache liegen, daß
sie weiterhin von Hand bedienbare Einstellvorrichtungen
enthält, die vom Äußeren des Gehäuses zugänglich sind und
mit dem elektrischen Kreis verbunden sind, um die vorher
bestimmten Charakteristika der Antwortkurve zu ändern.
Entsprechend einer weiteren Eigenschaft kann die Nach
stellvorrichtung Vorrichtungen enthalten zum Erzeugen
eines Anstiegs oder eines Abfalls konstanter Größe in der
Intensität der Signalausgabe des elektrischen Kreises.
Entsprechend einer weiteren Ausführungsform, kann die
Nachstellvorrichtung zweite Vorrichtungen zum Vervielfa
chen der Intensität des Ausgangssignals des elektrischen
Kreises um einen konstanten Faktor enthalten.
Der erfindungsgemäße Sensor zur Aufnahme des Drucks in
der Einströmsammelleitung eines Motors ermöglicht bei
spielsweise eine leichte Einstellung der Maschine,
speziell in Hinsicht auf die Vergasereinstellung, die
Nachstellung der Leerlaufdrehzahl und der Abgase.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben sich
aus der folgenden Beschreibung von zeichnerisch darge
stellten Ausführungsbeispielen, die lediglich als erläu
ternde und nichteinschränkende Beispiele gedacht sind.
Es zeigen:
Fig. 1 Eine perspektivische Ansicht einer erfindungs
gemäßen Vorrichtung,
Fig. 2 eine perspektivische Explosionsansicht der
Vorrichtung, die in Fig. 1 dargestellt ist,
Fig. 3 ein elektrisches Schaltdiagramm des Sensors, der
in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist,
Fig. 4 ein Diagramm, das die Änderungen im Spannungsaus
gang der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Abhän
gigkeit vom gemessenen Druck zeigt,
Fig. 5 die perspektivische Darstellung einer anderen
erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 6 ein elektrisches Schaltbild des Sensors, der in
Fig. 5 dargestellt ist,
Fig. 7 ein weiteres mögliches elektrisches Schaltbild
der in Fig. 6 dargestellten Anordnung und
Fig. 8 eine Schnittdarstellung, die ein Detail der
erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 enthält eine
Druckmeßvorrichtung 1 gemäß der Erfindung ein Trägerge
häuse, das aus einer unteren Basisplatte 2, auf der ein
Hohlkörper 3 durch Schrauben und/oder eine Klebeverbin
dung ortsfest aufgebracht ist. Körper 3 und Basisplatte 2
sind beispielsweise beide aus Plastik hergestellt.
Zwischen dem Körper 3 und der Basisplatte 2 wird eine
Kammer eingeschlossen, die mit der Umgebung durch eine
Öffnung, die mit 4 in Fig. 2 angegeben ist, und ein
externes Verbindungsglied, das mit 5 angegeben ist,
kommuniziert.
Eine im wesentlichen kreisförmige Grundplatte 6, bei
spielsweise aus Keramikmaterial, wird gegenüberliegend
zur Öffnung 4 in der Kammer angeordnet. Dickschichtwider
stände wurden auf der Grundplatte 6 in bekannter Weise
aufgebracht; zwei erste Widerstände wurden gegenüberlie
gend den Einspannrädern der Grundplatte 6 und weitere
zwei Widerstände nahe an deren Zentrum angeordnet. Diese
Widerstände sind durch Leiterbahnen mit einem Verarbei
tungsschaltkreis verbunden, der in einer gedruckten
Schaltung 7, welche in der Nähe der Grundplatte 6
angeordnet ist, enthalten ist. Im Körper 3 ist ein
elektrisches Verbindungsglied mit drei Kontaktblättern
8 a, 8 b und 8 c vom Äußeren her zugänglich und mit dem
Schaltkreis, der in der Schaltung 7 enthalten ist,
verbunden. Im einzelnen sind die Anschlüsse 8 a und 8 c
dazu vorgesehen, mit einer Wechselstromquelle bzw. Erde
verbunden zu werden, während der Anschluß 8 b für das
Ausgangssignal, welches während des Meßvorganges der
Vorrichtung erzeugt wird, vorgesehen ist.
In Fig. 3 ist dargestellt, daß die Dickschichtwiderstän
de 9 und 12, welche auf der Grundplatte 6 aufgebracht
sind, über eine Brücke miteinander verbunden sind und die
Scheitelpunkte an der ersten Diagonalen der Brücke mit
den Ausgängen 8 a und 8 c verbunden sind, während die
Scheitelpunkte der anderen Diagonalen mit einem Diffe
renzialverstärker 13 verbunden sind, der mit einem
Rückkopplungswiderstand 14 versehen ist.
Im Betrieb wird der zu messende Druck durch das Verbin
dungsglied 5 und die Öffnung 4 in die Kammer geleitet, in
der die biegsame Grundplatte 6 markiert ist. Die
Deformation der Grundplatte 6 bewirkt eine entsprechende
Deformation der Widerstände 9 bis 12, wobei dadurch eine
Unausgeglichenheit der Brückenspannung erzeugt wird. Der
Signalausgang V o des Verstärkers 13 ist somit eine
eindeutige Funktion der Deformation der Dickfilmwider
stände 9 bis 12, welche wie Piezowiderstandswandler
arbeiten, und somit des gemessenen Druckes. Die Antwort
kurve der Vorrichtung ist beispielhaft in Fig. 4
dargestellt. Die Ausgangsspannung V o ist teilweise eine
lineare Funktion des Druckes P, wie sich in der
durchgezogenen Geraden A in Fig. 4 zeigt.
In der Vorrichtung gemäß den Fig. 1 und 2 wird ein
Potentiometer mit einer Einstellschraube (Trimmer) eben
falls in eine zylindrische Öffnung 20 in den Körper 3
eingebaut. Dieser Potentiometer ist in Fig. 3 mit 19
bezeichnet. Sein widerstandsbehafteter Teil ist verbin
dend zwischen den Ausgängen 8 a und 8 c eingebracht,
während sein Schleifer mit einem Eingang des Verstärkers
13 verbunden ist. Die in den Verstärker gespeiste
Verschiebespannung wird mit Hilfe dieses Trimmers vari
iert und die Antwortkurve der gesamten Vorrichtung wird
somit in der V o , p-Ebene im Diagramm der Fig. 4
verschoben, wie es beispielsweise durch die strichlierte
Gerade A′ in diesem Diagramm angezeigt ist. Der Potentio
meter 19 ermöglicht somit eine Nachstellung des Null
punkts der Meßvorrichtung, d. h. die Karibrierung der
Vorrichtung, so daß das Signal V o den Wert Null bei einem
vorherbestimmten Wert des gemessenen Drucks annimmt.
Die zylindrische Öffnung 20, in der der Trimmer 19
angeordnet ist, hat einen oberen entfernbaren Deckel, der
beispielsweise durch einen Deckel 20 a aus Plastik
gefertigt wird, in dem bevorzugte Ausbrechlinien durch
geeignete Verminderungen in seiner Schichtdicke
vorgesehen sind. Der Potentiometer 19 kann durch den
Mechaniker eingestellt werden und schließlich wieder
abgeschlossen werden. Nach jeder folgenden Nachstellung
des Potentiometers, kann der Zugang zum Potentiometer 19
nach Ausbrechen des entfernbaren Deckels 20 a gewährlei
stet werden. Die Öffnung 20 kann mittels eines Abschluß
gliedes, das jeweils nach folgenden Nachstellarbeiten
wieder aufgesetzt werden kann, verschlossen werden.
Um eine maximale Flexibilität der Nachstellung der
Antwortkurve der Meßvorrichtung zu ermöglichen, ist es
dennoch nicht nur wünschenswert, eine Verschiebung der
Antwortkurve zu ermöglichen, sondern ebenfalls die
Sensitivität der Vorrichtung zu verändern, d. h. zu
ermöglichen, die Ausgangsgröße des Signals der Vorrich
tung mit einem konstanten Faktor (größer oder kleiner als
1) zu multiplizieren. Das bedeutet, daß im Diagramm der
Fig. 4 die Steigung der Antwortkurve verändert wird, wie
es beispielsweise in der Änderung der Steigung von der
geraden Linie A zu der strichpunktierten Linie A′′. Um
eine Änderung der Sensitivität der Vorrichtung zu
bewirken wird ein weiterer Einstellpotentiometer gemäß
der vorliegenden Erfindung vorgesehen, wie es in den
Fig. 6 und 7 dargestellt ist. In Fig. 6 ermöglicht
ein Potentiometer 119′ die Änderung des Verstärkungsfak
tors des Verstärkers 13, während in Fig. 7 ein
Potentiometer 119′′ zwischen den Eingängen des Verstär
kers 13 einen ähnlichen Effekt mit sich bringt.
In der Bauform, die die größte Flexibilität bezüglich der
Nachstellung hat, wie sie in Fig. 5 dargestellt ist,
trägt die erfindungsgemäße Druckmeßvorrichtung zwei
Öffnungen 20′, 20′′, in der zwei Nachstelltrimmer 19 und
119′ oder 119′′ jeweils enthalten sind.
Obwohl es nicht im einzelnen dargestellt ist, daß eine
Druckmeßvorrichtung mit einem einzigen Trimmer zum
alleinigen Nachstellen der Sensitivität versehen werden
kann, fällt auch diese Lösung in den Bereich der
vorliegenden Erfindung.
Die erfindungsgemäße Druckmeßvorrichtung kann in Folge
der Nachstellvorrichtung oder der Nachstellvorrichtungen,
die in dieser integriert sind, sehr schnell und genau
eingestellt werden. Darüber hinaus ermöglicht sie, falls
sie in Regelsystemen für den Betrieb eines Motors mit
Innenverbrennung angewandt werden, eine schnelle Einstel
lung des Motors, ohne eine Nachstellung oder Kompensation
dieses Systems durch eine elektronische Regeleinrichtung.
Selbstverständlich erstreckt sich die Erfindung auf alle
Ausgestaltungen, die denselben Nutzen mit sich bringen
und sich auf den gleichen Erfindungsgedanken stützen.
Claims (10)
1. Druckmeßvorrichtung, welche folgende Teile umfaßt:
ein Trägergehäuse mit einer Öffnung,
eine Grundplatte, welche in dem Gehäuse montiert ist und durch die Einwirkung eines zu messenden Druckes, der in das Gehäuse durch die Öffnung eingeleitet wird, deformiert wird,
zumindest einen elektrischen Verformungssensor, der vorzugsweise ein Dickschichtwiderstand ist und auf der Grundplatte aufgebracht ist und
Schaltkreisvorrichtungen, die in dem Gehäuse ange bracht sind und mit zumindest einem elektrischen Verformungssensor verbunden sind, um elektrische Signale, die entsprechend einer vorherbestimmten Antwortkurve der Verformung der Grundplatte und somit des auf sie wirkenden Druckes proportional sind, dadurch gekennzeichnet,
daß sie weiterhin folgende Teile umfaßt:
von Hand bedienbare elektrische Nachstellvorrichtungen (19, 119′, 119′′), die in dem Gehäuse montiert sind und mit Schaltkreisvorrichtungen zum Ändern der festgeleg ten Charakteristika der Antwortkurve verbunden sind.
ein Trägergehäuse mit einer Öffnung,
eine Grundplatte, welche in dem Gehäuse montiert ist und durch die Einwirkung eines zu messenden Druckes, der in das Gehäuse durch die Öffnung eingeleitet wird, deformiert wird,
zumindest einen elektrischen Verformungssensor, der vorzugsweise ein Dickschichtwiderstand ist und auf der Grundplatte aufgebracht ist und
Schaltkreisvorrichtungen, die in dem Gehäuse ange bracht sind und mit zumindest einem elektrischen Verformungssensor verbunden sind, um elektrische Signale, die entsprechend einer vorherbestimmten Antwortkurve der Verformung der Grundplatte und somit des auf sie wirkenden Druckes proportional sind, dadurch gekennzeichnet,
daß sie weiterhin folgende Teile umfaßt:
von Hand bedienbare elektrische Nachstellvorrichtungen (19, 119′, 119′′), die in dem Gehäuse montiert sind und mit Schaltkreisvorrichtungen zum Ändern der festgeleg ten Charakteristika der Antwortkurve verbunden sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Nachstellvorrichtung erste Vorrichtungen (19)
enthält, die eine konstante Vergrößerung oder Abnahme
in der Intensität des Ausgangssignals (V o ) des
Schaltkreises (13) bewirkt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Nachstellvorrichtungen zweite Vorrichtungen
(119′, 119′′) enthält, um die Intensität des Ausgangs
signals (V o ) des Schaltkreises (13) mit einem konstan
ten Faktor zu multiplizieren.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3,
in welchem der Schaltkreis einen Verstärker (13) beinhaltet, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachstellvorrichtungen einen Potentiometer (119′) umfassen, um den Verstärkungsfaktor des Ver stärkers (13) zu ändern.
in welchem der Schaltkreis einen Verstärker (13) beinhaltet, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachstellvorrichtungen einen Potentiometer (119′) umfassen, um den Verstärkungsfaktor des Ver stärkers (13) zu ändern.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3,
in welchem zumindest ein Verformungssensor ein Dick schichtwiderstand ist, der in einen Brückenkreis eingesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachstellvorrichtung einen Potentiometer (119′′) beinhaltet, der mit der Brückenschaltung (9 bis 12) verbunden ist.
in welchem zumindest ein Verformungssensor ein Dick schichtwiderstand ist, der in einen Brückenkreis eingesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachstellvorrichtung einen Potentiometer (119′′) beinhaltet, der mit der Brückenschaltung (9 bis 12) verbunden ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 2,
in welchem der Schaltkreis einen Differenzialverstär ker (13) enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachstellvorrichtung einen einstellbaren Generatorkreis (19) enthält, um an den Eingang des Differentialverstärkers (13) eine Verschiebespan nung anzulegen.
in welchem der Schaltkreis einen Differenzialverstär ker (13) enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachstellvorrichtung einen einstellbaren Generatorkreis (19) enthält, um an den Eingang des Differentialverstärkers (13) eine Verschiebespan nung anzulegen.
7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Nachstellvorrichtung in einem Gehäuse
(20) welches in dem Gehäuse (2, 3) vorgesehen
ist, montiert ist und daß dieses mit einem aufsetzba
ren Verschlußglied (20 a) versehen ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 2, 3 und/oder 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die erste und zweite Vorrichtung (19; 119′
oder 119′′) in entsprechenden Gehäusen (20, 20′)
die mit entsprechenden aufsetzbaren Verschlußgliedern
versehen sind, montiert sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Verschlußglied für jedes Gehäuse (20;
20′, 20′′) herausbrechbar ist, um einen Zutritt
zu den Nachstellvorrichtungen zu erlauben.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß das oder jedes Gehäuse (20, 20′, 20′′) nach
dem Ausbrechen des ausbrechbaren Verschlußgliedes
ein entfernbares Abschlußglied aufnehmen und
tragen kann.
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