DE19753059C2 - Vorrichtung zum Messen der Größe eines Winkels zwischen zwei Schenkeln - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen eines Winkels zwischen zwei Schenkeln, wie sie insbesondere der US 5,126,558 entnommen werden kann.

Diese Vorrichtung zum Messen der Größe eines Winkels mittels eines faseroptischen Sensors weist eine einfache Lichtleitfaser auf, die benachbart zum Drehpunkt zwischen den Schenkeln in zumindest eine Schleife gebogen ist, die zwischen den Befestigungen an den Schenkeln sich frei bewegen kann. Nachteilig ist daran, daß die freiliegende Schleife relativ viel Bauraum benötigt und sich andererseits in einem großen Bereich ihrer Länge frei verformen und daher auftretende Spannungen über diesen Bereich gleichmäßig verteilen kann, wodurch Winkelveränderungen zu sehr geringen Veränderungen des optischen Signals führen.

Im Stand der Technik sind darüber hinaus neben in Abhängigkeit vom Schenkelwinkel veränderlichen Widerstands- oder Kapazitätsanordnungen auch berührungslose optische Meßverfahren bekannt.

Des weiteren ist dem Grundsatze nach aus der DE 195 34 260 C1 ein faser­ optischer Sensor zu entnehmen, der eine seilförmige Lichtleitfaseranordnung mit zwei Seilenden und einem ein Licht aussendender Lichtsender an einem Lichteintrittsende und einem mit einer Auswerteeinheit verbundenen Lichtmesser an einem Lichtaustrittsende aufweist. Die Lichtleitfaseranordnung weist dabei neben einer oder mehreren Lichtleitfasern zusätzlich eine Kunststoffseele auf, die die Seilform der Anordnung bildet und um die die Lichtleitfasern geschlungen sind. Es wird vorgeschlagen, die Lcihtleitfasern an einem Ende des Seils optisch miteinander zu verbinden oder als Schleife auszubilden, so dass Lichteinspeisung und Signalauswertung am gleichen Seilende erfolgen können. (DE 195 34 260 C1, Sp. 3, Z. 1-5)

Diese wird zur Belastungsmessung bspw. in die Fahrbahndecke eingelassen und registriert an den Biegestellen zwischen den Stützstellen der drahtförmigen Stützstruktur die mechanische Belastung auf die Lichtleitfaseranordnung, was zu einer Veränderung der Lichtleitung in der Lichtleitfaseranordnung führt und was mittels des Lichtmessers am Lichtaustrittsende erfaßt und an eine Auswertung weitergegeben wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Messen eines Winkels zwischen zwei Schenkeln mit höherer Winkelabhängigkeit des am Lichtaustrittsende ankommenden Lichts anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Unter Ausnutzung der an sich bekannten Eigenschaften eines faser­ optischen Sensors wird dieser durch konstruktive Maßnahmen zur Messung von Winkeln weitergebildet. Die mechanisch belastete Biegestelle, an der durch Krafteinwirkung auf die Lichtleitfaseranordnung die meßbare Lichtmenge am Lichtaustrittsende beeinflußt wird, wird in diesem Falle durch eine im Drehpunkt der Schenkel angeordnete Umlenkrolle erzielt und die Seilenden an jeweils einem Schenkel angeordnet, so daß die Belastung auf die Lichtleitfaseranordnung proportional dem Winkel zwischen den Schenkeln ist.

Das ein- oder mehrfache Umwickeln der Umlenkrolle verstärkt die Krafteinwirkung auf die Lichtleitfaseranordnung und verbessert somit die Meßgenauigkeit.

Indem sich das Lichteintritts- und Lichtaustrittsende der seilförmigen Licht­ leitfaseranordnung sowie der Lichtsender und der Lichtmesser an einem der Seilenden befinden, wird es möglich, an einem Schenkel die Baugruppe aus Lichtsender und -messer anzuordnen, während das andere Seilende nur am anderen Schenkel zu befestigen ist, was für diverse Anwendung von Vorteil ist, bei denen der Platz oder die Zuführung von Kabeln an einen Schenkel eingeschränkt ist. An diesem Seilende wird das Licht nur durch Reflexion oder Schleifen in der Lichtleitfaseranordnung umgelenkt.

Diese Vorrichtung ist zum Messen des Neigungswinkels einer Rückenlehne gegenüber einer Sitzfläche bei einem verstellbaren Fahrzeugsitz verwendbar. Die Vorrichtung kann auch zum Messen der Größe eines Winkels zu einem festen Bezugspunkt angewandt werden. Durch Korrekturwinkel können auch nicht direkt meßbare Winkel über eine mathematische Operation abgebildet oder Meßabweichungen ausgeglichen werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und der Figur näher erläutert. Kurze Beschreibung der Figur:

Fig. Vorrichtung zum Messen der Größe eines Winkels zwischen zwei Schenkeln mit ein faseroptischem Sensor im Drehpunkt

Die einzige Figur zeigt die zwei Schenkel S1 und S2 in einem Winkel α verdreht um den Drehpunkt, in dem erfindungsgemäß die Umlenkrolle 4 angeordnet ist. Der faseroptischer Sensor besteht aus einer seilförmigen Lichtleitfaseranordnung 3 mit zwei Seilenden 3.1 und 3.2 und einem Licht aussendenden Lichtsender 5 an einem Lichteintrittsende und einem mit einer Auswerteeinheit 8 verbundenen Lichtmesser 6 am anderen Lichtaustrittsende. Jeweils ein Seilende (3.1/3.2) ist an jeweils einem Schenkel (S1/S2) angeordnet, so daß die mechanische Belastung auf die Lichtleitfaseranordnung 3 im Bereich der Umlenkrolle 4 abhängig vom Winkel α ist. Die seilförmige Lichtleitfaseranordnung 3 wird im Drehpunkt an der Umlenkrolle 4 vorzugsweise mehrfach umgelenkt bzw. umwickelt. Der Durchmesser der Umlenkrolle 4 darf dabei nicht zu groß gewählt werden, damit eine entsprechende Biegebelastung auf die Lichtleitfaseranordnung 3 im Bereich der Umlenkrolle 4 wirksam wird. Das am Lichtmesser 6 gemessene Licht am Lichtaustrittsende wird ins Verhältnis zum vom Lichtsender 5 emittierten Licht gesetzt, das Signal zunächst in der Signal­ aufbereitung 7 verarbeitet und an die Auswerteeinheit 8 übermittelt, die daraus die Größe des Winkels ableitet und anzeigt bzw. weiteren Anwendungen zur Verfügung stellt. Natürlich ist eine derartige Vorrichtung auch zum Messen eines Winkels bezüglich eines in seiner Lage festen Bezugspunktes geeignet, indem eines der Seilenden entsprechend diesem ausgerichtet sind. Gegebenenfalls kann durch einen Korrekturfaktor von der Auswerteeinheit die Abweichung zwischen dem techisch gemessenen Winkel und einem zu betrachtenden berücksichtigt werden. So wird bspw. anstelle eines betrachteten Winkels der Winkel gemessen, der diesen zu einem festen Wert, bspw. 180° ergänzt. Auch eine Abweichung der Lage der Umlenkrolle von dem Drehpunkt der Schenkel kann ausgeglichen werden.

Claims (3)

1. Vorrichtung zum Messen der Größe eines Winkels (α) zwischen zwei Schenkeln (S1, S2), die in einem Drehpunkt zueinander um den zu messenden Winkel gedreht angeordnet sind, bei der

• a) ein faseroptischer Sensor vorgesehen ist, der eine seilförmige Lichtleitfaseranordnung (3) mit zwei Seilenden und einem ein Licht aus­ sendenden Lichtsender (5) an einem Lichteintrittsende und einem mit einer Auswerteeinheit verbundenen Lichtmesser (6) an einem Lichtaustrittsende aufweist,
• b) jeweils ein Seilende an jeweils einem Schenkel angeordnet ist,
• c) wobei die seilförmige Lichtleitfaseranordnung (3) unter mechanischer Spannung im Drehpunkt wenigstens einmal um eine Umlenkrolle (4) geschlungen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei sich das Lichteintrittsende und das Lichtaustrittsende der seilförmigen Lichtleitfaseranordnung (3) sowie der Lichtsender (5) und Lichtmesser (6) an einem der Seilenden befinden, während am anderen Seilende das Licht umgelenkt wird.

3. Verwendung der Vorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche zum Messen des Neigungswinkels einer Rückenlehne gegenüber einer Sitzfläche bei einem verstellbaren Fahrzeugsitz.