DE19817004C2

DE19817004C2 - Room position sensor

Info

Publication number: DE19817004C2
Application number: DE1998117004
Authority: DE
Inventors: Runolt Holz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-04-17
Filing date: 1998-04-17
Publication date: 2001-01-18
Anticipated expiration: 2018-04-18
Also published as: DE19817004A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Sensor, welcher frei im Raum einer Lageänderung über ausschließlich einer Bewegungsachse (Drehachse) empfindlich ist und die Lageabweichung (Drehung) in ein elektrisches Signal umwandelt.The invention relates to a sensor which is free in the space of a change of position via only one Axis of movement (axis of rotation) is sensitive and the positional deviation (rotation) in an electrical Converts signal.

Bisher kommt hierbei vorrangig das Kreiselprinzip in Autopiloten von Fluggeräten zur Anwendung. Weiterhin ist aus der DE 33 45 839 A1 ein Lotsensor bekannt, wo für das Schwerkraftpendel die radiale Spitzenlagerung eingesetzt wurde.So far, the gyroscope principle has primarily been used in autopilots of aircraft. Furthermore, a solder sensor is known from DE 33 45 839 A1, where the radial for the gravity pendulum Top storage was used.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen ebenso empfindlichen und zuverlässigen, jedoch viel preisgünstigeren, robusteren und kleineren Raumlagesensor herzustellen.The invention is based on the object, an equally sensitive and reliable, but much to produce cheaper, more robust and smaller room position sensors.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches gelöst.This object is achieved by the characterizing features of the claim.

In einem rotationssymmetrischen Hohlkörper als Gehäuse 1, blasenfrei gefüllt mit einem fluidem, massereichem Medium 2, ist schwebend eine mit hohem Hydrowiderstand versehene Konstruktion 3 (z. B. mittels gefalteter Folie), ultra leicht, mediumstabil sowie mit einer elektronisch erfassbaren Oberflächen- oder Kantenstruktur mittig, drehbar fixiert. Ohne nennenswerte Reibung im Drehgelenk, drehbar in Position gehalten wird diese Konstruktion 3 durch eine mediumstabile, hauchdünne Sehne 4 (Fig. 1), oder durch eine mediumstabile (korrosionsfeste) Achslagerung 7 (Fig. 2). Die Drehachse der Konstruktion 3 muss dabei exakt mit der Rotationsachse des Gehäuses 1 übereinstimmen. Um die Torsionsfederkraft der Sehne 4 zu minimieren, müssen entsprechend dem gewählten Sehnenmaterial die Befe stigungspunkte 5 (Fig. 1) weit (l < = 0) auseinander liegen. Die Konstruktion 3 muss so beschaffen sein, dass ihr Masseschwerpunkt mit der Rotationsachse übereinstimmt. Die Elektronik 6, ein oder beidseitig, z. B. mittels Lichtschranke, ist am Gehäuse 1 an geeigneter Position befestigt.In a rotationally symmetrical hollow body as a housing 1 , filled with a fluid, massive medium 2 without bubbles, there is a floating construction 3 with high hydro-resistance (e.g. by means of a folded film), ultra light, medium-stable and with an electronically detectable surface or edge structure fixed in the center, rotatable. Without any significant friction in the swivel joint, this construction 3 is rotatably held in position by a medium-stable, wafer-thin chord 4 ( FIG. 1), or by a medium-stable (corrosion-resistant) axle bearing 7 ( FIG. 2). The axis of rotation of the construction 3 must exactly match the axis of rotation of the housing 1 . In order to minimize the torsional spring force of the tendon 4 , the fastening points 5 ( FIG. 1) must be far apart (l <= 0) according to the selected tendon material. Construction 3 must be such that its center of gravity coincides with the axis of rotation. The electronics 6 , one or both sides, for. B. by means of a light barrier, is attached to the housing 1 at a suitable position.

Dreht der Sensor um die Rotationsachse des Gehäuses, wirkt auf Grund des Trägheitsgesetzes das flüssige Medium der Bewegung entgegen. Nur das Gehäuse dreht sich, sein Inhalt bleibt in Ruhe. Der Lichtstrahl bewegt sich in die Konstruktion, wird abgeschattet und in ein äquivalentes elektrisches Signal umgewandelt. Bei beschleunigenden Bewegungen um die verbleibenden fünf Bewegungsachsen im Raum stehen die Trägheitskräfte des Mediums und der Konstruktion im Gleichgewicht, so dass das innere System des Sensors der Bewegung des äußeren Systems folgt. Die schwebend aufgehängte Konstruktion in dem fluidem Medium erfährt eine wirkungsvolle, hohe Schwingungsdämpfung. Innerhalb eines Spielraumes von Beschleunigung und Zeit werden diese fünf Bewegungen vom Sensor ignoriert. Das Besondere der Lösung ist, dass jede Linearbeschleunigung über die drei Raumachsen sowie die zwei verbleibenden Drehachsen das Signal kaum bzw. gar nicht beeinflussen.If the sensor rotates around the axis of rotation of the housing, this acts due to the law of inertia liquid medium against movement. Only the case rotates, its content remains at rest. The Beam of light moves into the structure, is shaded and converted into an equivalent electrical signal converted. With accelerating movements around the remaining five movement axes in the Space, the inertial forces of the medium and the construction are in balance, so that inner system of the sensor follows the movement of the outer system. The suspended one Construction in the fluid medium experiences an effective, high vibration damping. Within With a margin of acceleration and time, these five movements are ignored by the sensor. The special feature of the solution is that each linear acceleration over the three spatial axes as well as the two remaining axes of rotation have little or no influence on the signal.

Mit seiner geringen Masse, seinem geringen Volumen und geringen Elektroenergieverbrauch ist dieser Raumlagesensor besonders zur Lagestabilisierung von Modellflugkörpern geeignet.With its low mass, its small volume and low electrical energy consumption, this is Space position sensor particularly suitable for the stabilization of model missiles.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigtThe invention is described below with reference to the drawing. It shows

Fig. 1: die Schnittdarstellung eines Raumlagesensors mit Sehnenbefestigung Fig. 1: the sectional view of a spatial position sensor with tendon attachment

Fig. 2: die Schnittdarstellung eines Raumlagesensors mit Achslagerung Fig. 2: the sectional view of a spatial position sensor with axle support

Aus Fig. 1 geht ein Raumlagesensor, bestehend aus einem rotationssymmetrischen Hohlkörper als Gehäuse 1 hervor und mit einem fluidem Medium 2 gasblasenfrei gefüllt. In dem Gehäuse 1 ist mittig eine mit hohem Hydrowiderstand geformte, schwebende Konstruktion 3 ohne Wandungsberührung drehbar auf .einer gespannten Sehne 4 befestigt. Die Lage der Sehne 4 ist dabei identisch mit der Rotationsachse des Gehäuses 1. Die Befestigungspunkte 5 können über schmale Röhren weiter auseinander liegen als die Breite des Gehäuses 1. Die Sehne 4 hat keine Wandungsberührung. Am Gehäuse 1 befindet sich ein- oder beidseitig die Elektronik 6 zur Lagebestimmung der Konstruktion 3 gegenüber dem Gehäuse 1.Of FIG. 1 is a space position sensor, consisting of a rotationally symmetrical hollow body as a housing 1 and, free of gas bubbles filled with a fluid medium. 2 In the middle of the housing 1 , a floating structure 3 shaped with a high hydraulic resistance is rotatably fastened to a tensioned tendon 4 without contacting the wall. The position of the chord 4 is identical to the axis of rotation of the housing 1 . The fastening points 5 can be further apart than the width of the housing 1 via narrow tubes. The tendon 4 has no contact with the wall. The electronics 6 for determining the position of the structure 3 relative to the housing 1 are located on the housing 1 on one or both sides.

Fig. 2 zeigt einen Raumlagesensor, bestehend aus einer rotationssymmetrischen Hohlkörperkonstruktion als Gehäuse 1 und mit einem fluidem Medium 2 gasblasenfrei gefüllt. In dem Gehäuse 1 ist mittig eine mit hohem Hydrowiderstand geformte, schwebende Konstruktion 3 ohne Wandungsberührung drehbar über eine Achslagerung 7 befestigt. Die Lage der Achse ist identisch mit der Rotationsachse des Gehäuses 1. Am Gehäuse 1 befindet sich ein- oder beidseitig die Elektronik zur Lagebestimmung der Konstruktion 3 gegenüber dem Gehäuse 1. Fig. 2 shows a spatial position sensor, consisting of a rotationally symmetrical hollow body structure of a housing 1 and filled with a gas bubble-free fluid medium 2. In the middle of the housing 1 , a floating structure 3 shaped with a high hydraulic resistance is rotatably fastened via an axle bearing 7 without contacting the wall. The position of the axis is identical to the axis of rotation of the housing 1 . The electronics for determining the position of the construction 3 relative to the housing 1 are located on the housing 1 on one or both sides.

Claims

1. spatial position sensor, characterized in that in a rotationally symmetrical hollow body, filled with a fluid medium, a centrally installed, non-contacting with the inner wall, rotatably fixed, floating construction is arranged and the positional deviation of the construction is recorded electronically.