DE9206111U1 - Flüssigkeitsneigungssensor - Google Patents
FlüssigkeitsneigungssensorInfo
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Classifications
-
- G—PHYSICS
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- G01C9/00—Measuring inclination, e.g. by clinometers, by levels
- G01C9/02—Details
- G01C9/06—Electric or photoelectric indication or reading means
-
- G—PHYSICS
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- G01C9/00—Measuring inclination, e.g. by clinometers, by levels
- G01C9/18—Measuring inclination, e.g. by clinometers, by levels by using liquids
- G01C9/20—Measuring inclination, e.g. by clinometers, by levels by using liquids the indication being based on the inclination of the surface of a liquid relative to its container
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- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
Description
Dr. Gerit Kampfrath/ Dr. Hans-Hermann Seidel
Neuhauser Weg 114
8960 Kempten/Allgäu
Neuhauser Weg 114
8960 Kempten/Allgäu
Fluss igkeitsneigungssensor
Zur Messung von Neigungswinkeln sind eine Reihe von Meßprinzipien bekannt. Häufig
angewendet werden hierzu statisch arbeitende Beschleunigungssensoren (z.B. DE-PS 25
23 446), die Komponenten der Erdbeschleunigung zur Winkelmessung nutzen. Diese
Sensoren sind zur Messung von kleinen Neigungswinkeln geeignet, für größere Winkel
wirkt sich die physikalisch bedingte Nichtlinearität zwischen dem Neigungswinkel und
dem Ausgangssignal störend aus. Außerdem ist das Ausgangssignal von der Größe des
Gravitationsvektors am Meßort und damit von der Höhe des Meßortes abhängig.
Mit Flüssigkeitsneigungssensoren kann man einen linearen Zusammenhang zwischen Neigungswinkel und Ausgangssignal erzeugen (z.B. DE-OS 35 12 983). Zur Neigungswinkelmessung
größer +/- 90 Grad sind mehrere Neigungssensoren mit übergreifenden
Meßbereichen notwendig. Diese Methode ist aufwendig in Hinsicht auf Platzbedarf und
dem Einsatz elektronischer Mittel. Bei Anwendungen z. B. im Maschinenbau, Transportwesen,
Bergbau und an Meßmitteln sind platzsparende Neigungssensoren notwendig, die einen Meßbereich von über 360 Grad besitzen. In der Patentschrift EP 0035340 wird
dazu ein Flüssigkeits-Neigungssensor beschrieben, der eine Elektrodenanordnung auf einer
Kreisfläche von drei gleichgeteilten Kreissegmenten auf einer Meßelektrode aufweist.
Diese Anordnung hat die entscheidenden Nachteile, daß hier nicht das störgrössenvermindernde
Prinzip des Differentialkondensator wirksam ist und daß an den Überlappungsstellen
der drei gleichartigen Kreissegmentelektroden Unstetigkeiten auftreten, die zu einem größeren Meßfehler an diesen Stellen führen.
Aufgabe
Der im Anspruch 1 angebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Mängel bekannter
Neigungssensoren, insbesondere bei der Neigungsmessung mit einem Meßbereich von über 360 Grad, zu beseitigen.
Vorteile
Mit der Erfindung wird erreicht, daß der Flüssigkeitsneigungssensor mit einen Meßbereich
über 360 Grad einsetzbar ist. Gleichzeitig zeichnet er sich durch einfache Realisierbarkeit
und damit wirtschaftlich vorteilhafter Herstellung aus.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind im Anspruch 2 angegeben.
Anspruch 2 beinhaltet eine besonders gegen Störgrößen unempfindliche Anordnung.
in Anspruch 3 ist eine besonders empfindliche Anordnung dargestellt.
Die Erfindung ist anhand von vier Figuren in Ausführungsbeispielen dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 den Flüssigkeitsneigungssensor mit Referenzelektrode,
Fig. 2 den Flüssigkeitsneigungssensor mit Differentialelektroden
Fig. 3 die Seitenansicht des Flüssigkeitsneigungssensors und
Fig. 2 den Flüssigkeitsneigungssensor mit Differentialelektroden
Fig. 3 die Seitenansicht des Flüssigkeitsneigungssensors und
Fig. 4 die Seitenansicht des Flüssigkeitsneigungssensors mit dünner elektrisch isolierender
Deckschicht.
In Fig. 1 ist mit 1 der elektrisch isolierende Träger der Elektroden, mit 2a bis 2g die
Segmentelektroden und mit 3 die Referenzelektrode bezeichnet. Die Elektroden werden
teilweise, d. h. vorteilhafterweise zu Hälfte, von einer dielektrischen Flüssigkeit 4 bedeckt.
Die Zahl der Segmentelektroden 2 ist ungerade. Günstigerweise liegt die Zahl dabei
zwischen drei und elf. Die Elektroden sind dabei so angeordnet, daß der Flüssigkeitsspiegel
einer Neigung mindestens eine der Segmentelektroden 2 und die Referenzelektrode 3 bedeckt. Die Referenzelektrode 3 und die Segmentelektroden 2 sind mit elektronischen
Auswerteschaltungen 5a bis 5h verbunden, die die neigungsbedingten Kapazitäten zwischen den Elektroden und einer Masse-Gegenelektrode (9, Fig. 3) in zeit-
bzw. frequenzproportionale Signale wandeln. Durch die Anordnung der Segmentelektroden
2 wird gewährleistet, daß immer mindestens eine Segmentelektrode 2a bis 2g und die Referenzelektrode 3 eine durch die dielektrische Flüssigkeit 4 bei Neigungsänderung
veränderliche Kapazität bzw. Kapazitäten ergeben. Die Signale der Auswerteschaltungen
5 werden einem Mikrorechner 6 zugeführt, der die Signale logisch verknüpft und ein
Ausgangsignal an 7 bereitstellt, das winkelproportional ist.
Die Referenzelektrode 3 bewirkt, daß temperatur- und alterungsbedingte Veränderungen
zum größten Teil kompensiert werden, so daß ein relativ kleiner Meßfehler entsteht.
In Fig. 2 ist mit 1 der elektrisch isolierende Elektrodenträger, mit 2a bis 2c die Segmentelektroden
und mit 8a bis 8c die Differentialelektroden bezeichnet, die teilweise und neigungswinkelabhängig von der dielektrischen Flüssigkeit 4 bedeckt sind. Die Segmentelektroden
2 und die Differentialelektroden 8 bilden zusammen mit der Masse-Gegenelektrode (9, Fig. 3) Differentialkondensatoren. Durch diese Differentialkondensatoren
werden temperatur- und alterungsbedingten Veränderungen kompensiert, gleichzeitig
erhöht sich auch noch die Empfindlichkeit. Die Segment- und Differentialelektroden 2, 8
sind elektrisch mit den Auswerteschaltungen 5a bis 5f verbunden, die ihrerseits wieder
mit dem Mikrorechner 6 verbunden sind. Am Ausgang 7 steht ein neigungswinkelproportionales
Signal zur Verfügung.
In Fig. 3 ist mit 4 die dielektrische Flüssigkeit, die Segmentelektroden mit 2 und mit 3
bzw. 8 die Referenzelektrode bzw. die Differentialelektroden dargestellt. Die Flüssigkeitskammer
ist mit 9 bezeichnet und der elektrisch isolierende Träger mit 1. Die
Flüssigkeitskammer 9 bildet gleichzeitig die Masse-Gegenelektrode.
In Fig. 4 ist mit 11 eine elektrisch leitende Flüssigkeit, die Segmentelektroden mit 2
und mit 3 die Referenzelektrode bzw. mit 8 die Differentialelektroden dargestellt. Die
Flüssigkeitskammer ist mit 9 bezeichnet und der elektrisch isolierende Träger mit 1.
Über alle Elektroden, die auf dem Träger 1 angeordnet sind, befindet sich eine elektrisch
isolierende Deckschicht 10, vorzugsweise eine dünne Polymerschicht von etwa
0,01 mm Dicke. Durch die Verwendung einer elektrisch isolienden Deckschicht 10 können
für die Flüssigkeit auch elektrisch leitfähige Flüssigkeiten 11 benutzt werden, was
sich empfindlichkeitssteigernd auswirkt.
Claims (3)
1. Flüssigkeitsneigungssensor, bestehend aus einer teilweise mit einer Flüssigkeit (4, 10)
gefüllten Flüssigkeitskammer (9) und auf einem elektrisch isolierenden Träger (1) aufgebrachten
ungeradzahligen Segmentelektroden (2), dadurch gekennzeichnet, daß auf
dem elektrisch isoliernden Träger (1) noch eine Referenzelektrode (3) aufgebracht ist
und die Segmentelektroden (2) und die Referenzelektrode (3) elektrisch mit Auswerteschaltungen
(5) und diese mit einem Mikrorechner (6) verbunden sind.
2. Flüssigkeitsneigungssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzelektrode
(3) aus einer entsprechend der Anzahl der Segmentelektroden (2) gleichen Anzahl von Differentialelektroden (8) besteht.
3. Flüssigkeitsneigungssensor nach 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmentelektroden
(2) und die Refernzelektrode (3) bzw. die Differentialelektroden (8)
vollständig mit einer dünnen elektrisch isolierenden Deckschicht (10) bedeckt sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE9206111U DE9206111U1 (de) | 1992-05-06 | 1992-05-06 | Flüssigkeitsneigungssensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE9206111U DE9206111U1 (de) | 1992-05-06 | 1992-05-06 | Flüssigkeitsneigungssensor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE9206111U1 true DE9206111U1 (de) | 1992-12-03 |
Family
ID=6879201
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE9206111U Expired - Lifetime DE9206111U1 (de) | 1992-05-06 | 1992-05-06 | Flüssigkeitsneigungssensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE9206111U1 (de) |
-
1992
- 1992-05-06 DE DE9206111U patent/DE9206111U1/de not_active Expired - Lifetime
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