FR2641072A3

FR2641072A3 -

Info

Publication number: FR2641072A3
Application number: FR8916990A
Authority: FR
Original assignee: Marelli Autronica SpA
Current assignee: Marelli Europe SpA
Priority date: 1988-12-23
Filing date: 1989-12-21
Publication date: 1990-06-29
Also published as: IT1224034B; GB2226416A; GB8928510D0; DE8914777U1; FR2641072B3; GB2226416B; ES1012681U; ES1012681Y; IT8868156A0

Abstract

Un capteur de déformation à effet capacitif comprend un premier corps tubulaire 2 à l'intérieur duquel est fixée une première feuille métallique 5, et dans lequel est monté, de façon à pouvoir coulisser, un second corps tubulaire 7 auquel est fixée une seconde feuille métallique 8 faisant face à la première. Les susdits corps tubulaires sont dotés d'appendices d'ancrage 15 pour la liaison avec deux points d'une structure 17, dont on veut relever le déplacement relatif. Le capteur est destiné en particulier à la mesure des déformations d'une structure.A capacitive effect deformation sensor comprises a first tubular body 2 inside which is fixed a first metal sheet 5, and in which is mounted, so as to be able to slide, a second tubular body 7 to which is fixed a second metal sheet 8 facing the first. The aforesaid tubular bodies are provided with anchoring appendages 15 for connection with two points of a structure 17, the relative displacement of which is to be noted. The sensor is intended in particular for measuring the deformations of a structure.

Description

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CAPTEUR DE DEFORMATION A EFFET CAPACITIF DEFORMATION SENSOR WITH CAPACITIVE EFFECT

La présente invention concerne un capteur de déformation, destiné en particulier à la mesure des The present invention relates to a deformation sensor, intended in particular for the measurement of

déformations d'une structure.deformations of a structure.

En particulier, l'invention a pour objet un capteur du type incluant un condensateur avec une première armature et une seconde armature se faisant face, reliées à deux points de la structure dont on veut relever un déplacement relatif dans une direction orthogonale par rapport auxdites armatures, au moyen de la variation de In particular, the subject of the invention is a sensor of the type including a capacitor with a first armature and a second armature facing each other, connected to two points of the structure of which it is desired to record a relative displacement in a direction orthogonal to said armatures. , by means of the variation of

capacité correspondante de ce condensateur. corresponding capacitance of this capacitor.

Le but de la présente invention est de réaliser un capteur de déformation du type défini ci-dessus, qui soit The object of the present invention is to provide a deformation sensor of the type defined above, which is

simple, robuste et fiable.simple, robust and reliable.

Selon la présente -inyention, ce but est atteint par la réalisation d'un capteur comprenant un premier corps tubulaire avec une cavité interne dans laquelle est fixée ladite première armature, et dans ledit premier corps tubulaire est monté un second corps tubulaire, de manière a pouvoir coulisser, suivant un guide, par rapport au premier corps tubulaire, dans la direction orthogonale au plan dans lequel est placée ladite armature, et auquel est fixée la seconde armature, lesdits premier et second corps étant respectivement dotés d'appendices d'ancrage pour la liaison avec lesdits deux points de la structure dont on veut relever le According to the present invention, this object is achieved by producing a sensor comprising a first tubular body with an internal cavity in which said first armature is fixed, and in said first tubular body is mounted a second tubular body, so as to being able to slide, along a guide, with respect to the first tubular body, in the direction orthogonal to the plane in which said armature is placed, and to which the second armature is fixed, said first and second bodies being respectively provided with anchoring appendages for the connection with said two points of the structure which one wants to raise the

déplacement relatif.relative displacement.

L'invention va être décrite en détails avec référence aux dessins annexes, donnés à pur titre d'exemple non limitatif, dans lesquels: la Fig. I est une coupe longitudinale d'un capteur de déformation selon la présente invention; la Fig. 2 est une coupe selon la ligne II-II de la Fig. 1, et la Fig. 3 est un schéma synoptique d'un circuit The invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, given purely by way of non-limiting example, in which: FIG. I is a longitudinal section of a deformation sensor according to the present invention; FIG. 2 is a section along line II-II of FIG. 1, and FIG. 3 is a block diagram of a circuit

électronique associé au capteur, selon l'invention. electronics associated with the sensor, according to the invention.

En se référant aux figures, la référence I indique un capteur de déformation destiné, en particulier, à la mesure de la charge portée sur l'axe d'un véhicule - 2 - industriel, par l'intermédiaire du relevé de la déformation de l'axe, sous L'effet de La charge. Le capteur 1 comprend un premier corps tubulaire 2 ayant une cavité interne 3 fermée a l'une de ses extremités, par S une paroi de fond 4. A L'intérieur de la cavité 3 est aisposee une première feuille métallique 5, fixée à La paroi de fond 4 par l'interposition d'une couche 6 en matériau isolant de l'électricité. A L'intérieur du corps 2 est monté de manière à pouvoir coulisser, un second corps tubulaire 7, à une extrémité duquel est montée une seconde feuille métallique 8, faisant face à la feuille 5 et étant écartée de celle-ci. La feuille 8 est fixée au corps 7 par l'intermédiaire d'une couche 9 en matériau isolant de l'éLectricité. La partie interne du corps 7 est également creuse, et à l'intérieur est montée une plaque de support 10, sur laquelle sont disposés les composants d'un circuit électronique 11, qui sera décrit Referring to the figures, the reference I indicates a deformation sensor intended, in particular, for the measurement of the load carried on the axis of an industrial vehicle, by means of the measurement of the deformation of the vehicle. axis, under the effect of the load. The sensor 1 comprises a first tubular body 2 having an internal cavity 3 closed at one of its extremities, by S a bottom wall 4. Inside the cavity 3 is installed a first metal sheet 5, fixed to the bottom wall 4 by the interposition of a layer 6 of insulating material of electricity. Inside the body 2 is slidably mounted, a second tubular body 7, at one end of which is mounted a second metal sheet 8, facing the sheet 5 and being spaced therefrom. The sheet 8 is fixed to the body 7 by means of a layer 9 of insulating material of electricity. The internal part of the body 7 is also hollow, and inside is mounted a support plate 10, on which are arranged the components of an electronic circuit 11, which will be described

Cans la suite du texte.In the following text.

Dans les figures, le jeu radial entre le corps 2 et le corps 7 a été exagéré, afin de faciliter la compréhension: en réalité, ce jeu est de l'ordre d'un dixième de millimètre. A l'extérieur des corps 2 et 7 est disposé un soufflet de protection 12 en matériau élastomère, dont les extrémités sont respectivement fixées, au moyen de petites bandes de serrage 14, au In the figures, the radial clearance between the body 2 and the body 7 has been exaggerated, to facilitate understanding: in reality, this game is of the order of a tenth of a millimeter. Outside the bodies 2 and 7 is a protective bellows 12 of elastomeric material, the ends of which are fixed, by means of small clamping bands 14, to the

corps 2 et au corps 7.body 2 and the body 7.

Le premier corps 2 et le second corps 7 sont dotés d'appendices respectifs d'ancrage 15 d'extrémité, pour la fixation du capteur 1, par exemple au moyen d'une soudure, à deux points 16 d'une structure 17 dont on veut relever la déformation, en s'assurant du déplacement relatif desdits points. Les déformations de flexion de La structure 17 dans les directions indiquées par les flèches A causent en réalité un déplacement relatif des corps 2 et 7, dans une direction sensiblement orthogonale par rapport au plan dans Lequel se trouvent les feuilles et 8. La capacité du condensateur défini par les feuilles 5 -3- et 8 varie en fonction de la déformation de la structure 17. Pour éviter que des variations de température ne provoquent des deformations de valeurs différentes de la structure 17 et des corps 2 et 7, qui pourraient être interprétées comme des variations de la charge sur La structure 17, il est préférable que les corps 2 et 7 soient constitués du même matériau que la structure 17, The first body 2 and the second body 7 are provided with respective end anchor appendages 15 for fastening the sensor 1, for example by means of a weld, at two points 16 of a structure 17 of which one wants to take up the deformation, making sure of the relative displacement of said points. The flexural deformations of the structure 17 in the directions indicated by the arrows A actually cause a relative displacement of the bodies 2 and 7, in a direction substantially orthogonal to the plane in which the sheets are and 8. The capacity of the capacitor defined by the sheets 5 -3- and 8 varies according to the deformation of the structure 17. To prevent temperature variations from causing deformations of different values of the structure 17 and the bodies 2 and 7, which could be interpreted As variations of the load on the structure 17, it is preferable that the bodies 2 and 7 consist of the same material as the structure 17,

comme par exemple du fer doux.like for example soft iron.

Les feuilles 5 et 8 sont reliées par Les conducteurs 18 à un circuit électronique 11, porté par la plaque 10 et en mesure de fournir un signal de tension indicatif de la capacité du condensateur. A la Fig. 3 est illustré le schéma synoptique d'un circuit possible adapté à The sheets 5 and 8 are connected by the conductors 18 to an electronic circuit 11, carried by the plate 10 and able to provide a voltage signal indicative of capacitance of the capacitor. In FIG. 3 is illustrated the block diagram of a possible circuit adapted to

l'objectif.the objective.

Dans l'exemple illustré, le circuit 11 comprend un oscillateur 20, dont la fréquence d'oscillation dépend de la capacité du condensateur 5,8 qui lui est relié. La sortie de l'oscillateur 20 est reliée à un circuit monostable 21, suivi par des -filtres passe-bas 22, qui In the example shown, the circuit 11 comprises an oscillator 20 whose oscillation frequency depends on the capacitance of the capacitor 5.8 which is connected thereto. The output of the oscillator 20 is connected to a monostable circuit 21, followed by low-pass filters 22, which

effectuent, dans leur ensemble, une conversion fréquence- carry out, as a whole, a conversion frequency-

tension. La borne de sortie 23 du circuit monostable 21, qui sort par un trou 21 du corps 7 (Figs. -1 et 2) présente (par rapport à la masse) une tension V indiquant la capacité du condensateur 5,8, et par conséquent de la voltage. The output terminal 23 of the monostable circuit 21, which exits through a hole 21 of the body 7 (FIGS .1 and 2), has (with respect to the ground) a voltage V indicating the capacitance of the capacitor 5.8, and consequently of the

valeur de la déformation de la structure 17. value of the deformation of the structure 17.

En variante à la réalisation illustrée à la Fig. 3, le circuit électronique 11 pourrait comprendre un oscillateur à fréquence fixe, suivi par un monostable dont la constante de temps est une variable en fonction de la capacité du condensateur formé par le capteur de déformation. Dans ce cas aussi, à la sortie du monostable As an alternative to the embodiment illustrated in FIG. 3, the electronic circuit 11 could comprise a fixed frequency oscillator, followed by a monostable whose time constant is a variable as a function of the capacity of the capacitor formed by the deformation sensor. In this case too, at the exit of the monostable

est fixe un filtre passe-bas.is fixed a low-pass filter.

-4--4-

Claims

REVENDICATIONS

1. Capteur de déformation, en particulier pour la mesure des déformations d'une structure du type incluant un condensateur (5, 8) avec une première armature (5) et une seconde armature (8) se faisant face, reliées à deux points de la structure (17), dont on veut relever un déplacement relatif dans une direction orthogonale par rapport auxdites armatures (5, 8) au moyen de la variation de capacité correspondante dudit condensateur, caractérisé par le fait qu'il comprend un premier corps tubulaire (2) avec une cavité interne (3) dans laquelle est fixée ladite première armature (5), dans ledit premier corps (2) étant monté un second corps tubulaire (7) de manière à pouvoir coulisser suivant des guides par rapport au premier corps, dans la direction orthogonale au plan dans lequel se trouve ladite armature, et auquel est fixée la seconde armature (8); lesdits premier corps (2) et second corps (7) étant dotés d'appendices respectifs d'ancrage (15) pour la liaison avec les susdits deux points de la structure (17) dont on veut 1. Deformation sensor, in particular for measuring the deformations of a structure of the type including a capacitor (5, 8) with a first armature (5) and a second armature (8) facing each other, connected to two points of the structure (17), of which a relative displacement in a direction orthogonal to said armatures (5, 8) is to be noted by means of the corresponding capacitance variation of said capacitor, characterized in that it comprises a first tubular body ( 2) with an internal cavity (3) in which is fixed said first armature (5), in said first body (2) being mounted a second tubular body (7) so as to slide along guides relative to the first body, in the direction orthogonal to the plane in which said armature is, and to which is fixed the second armature (8); said first body (2) and second body (7) being provided with respective anchoring appendages (15) for connection with the aforesaid two points of the structure (17) of which one wishes

relever le déplacement relatif.note the relative displacement.

2. Capteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit premier corps (2) a une extrémité fermée par une paroi (4) et par le fait que La première armature (5) est constituée par une feuille conductrice fixée à 2. Sensor according to claim 1, characterized in that said first body (2) has an end closed by a wall (4) and in that the first armature (5) is constituted by a conductive sheet attached to

ladite paroi (4).said wall (4).

3. Capteur selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la seconde armature (8) est constituée par une feuille conductrice fixée à l'extrémité du susdit second 3. Sensor according to claim 2, characterized in that the second frame (8) is constituted by a conductive sheet attached to the end of the aforesaid second

corps (7) qui s'étend à l'intérieur du premier corps (2). body (7) extending inside the first body (2).

4. Capteur selon n'importe laquelle des revendications 4. Sensor according to any of the claims

précédentes, caractérisé par le fait que lesdits premier corps (2) et second corps (7) sont constitués par un matériau ayant pratiquement les mêmes caractéristiques de dilatation thermique que la structure dont on veut relever la déformation preceding, characterized in that said first body (2) and second body (7) are constituted by a material having substantially the same thermal expansion characteristics as the structure whose deformation is to be noted

5. Capteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'au susdit condensateur (5, 8) est associé un 5- circuit électronique (11) comprenant un oscillateur (20) dont la fréquence dépend de la capacité dudit condensateur (5, 8) et un convertisseur fréquence-tension5. Sensor according to claim 1, characterized in that the aforesaid capacitor (5, 8) is associated with an electronic circuit (11) comprising an oscillator (20) whose frequency depends on the capacitance of said capacitor (5, 8) and a frequency-voltage converter

(21, 23) relié a la sortie de l'oscillateur (20). (21, 23) connected to the output of the oscillator (20).

6. Capteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'au susdit condensateur (5, 8) est associé un circuit électronique (11) comprenant un oscillateur à fréquence fixe relié à l'entrée d'un monostable, dont la constante de temps est fonction de la capacité dudit condensateur (5, 8); à la sortie dudit monostable étant 6. Sensor according to claim 1, characterized in that said capacitor (5, 8) is associated with an electronic circuit (11) comprising a fixed frequency oscillator connected to the input of a monostable, the constant of time is a function of the capacitance of said capacitor (5, 8); at the output of said monostable being

relié un filtre passe-bas.connected a low-pass filter.

7. Capteur selon la revendication 5, caractérisé par le fait que les composants du susdit circuit électronique (11) sont portés par un support (10) disposé dans une cavité se trouvant à l'intérieur du susdit second corps (7). 7. Sensor according to claim 5, characterized in that the components of the aforesaid electronic circuit (11) are carried by a support (10) disposed in a cavity located within said second body (7).