DE3631651A1

DE3631651A1 - Aufnahmevorrichtung fuer beschleunigung oder vibration

Info

Publication number: DE3631651A1
Application number: DE19863631651
Authority: DE
Inventors: Orto Giuseppe Dell
Original assignee: Marelli Autronica SpA
Current assignee: Marelli Europe SpA
Priority date: 1985-09-17
Filing date: 1986-09-17
Publication date: 1987-03-19
Also published as: NL8602360A; PT83392B; GB8622335D0; IT206728Z2; BE905452A; GB2180655A; PT83392A; FR2587497A1; JPS6267264U; FR2587497B1; GB2180655B; IT8553803V0; CH668651A5

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Aufnahme vorrichtung für Beschleunigung oder Vibration.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Aufnahmevorrichtung für Beschleunigung oder Vibration zur Verfügung zu stellen, die insbesondere einen stabilen und einfachen Aufbau aufweist, einfach und billig hergestellt werden kann, eine hohe Genauig keit aufweist und einfach eingebaut werden kann.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Vorrichtung folgende Teile umfaßt:
eine Stützstruktur, um die zu messende Beschleunigung oder Vibrationen an den Körper weiterzugeben und die eine elektrisch isolierende Grundplatte umfaßt, die elastisch aufgrund der Beschleunigung des Körpers verformt wird; zumindest einen Dickfilmwiderstand, der auf den Grundkörper so aufgebracht ist, daß er während des Gebrauchs Deformationen unterliegt, die eindeutig den Deformationen der Grundplatte entsprechen, und Stromkreiselemente, die an den zumindest einen Widerstand angeschlossen sind und derart ausgestattet sind, daß sie elektrische Signale ausgeben, die Widerstandsänderungen anzeigen.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann eine Masse an den Grundkörper befestigt sein, um dessen Trägheit zu vergrößern und dessen Verformung zu ver stärken.

Weitere Einzelheiten, Mermale und Vorteile der erfindungsgemäßen Aufnahmevorrichtung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispielen.

Es zeigen:

Fig. 1: eine perspektivische Ansicht des beschleunigten Körpers, dessen Beschleunigung gemessen werden soll, wobei der Körper eine erfindungsgemäße Aufnahme vorrichtung, die hier schematisch und beispielhaft dargestellt ist, aufweist,

Fig. 2: ein elektrisches Schaltbild, teilweise als Block schaltbild, der erfindungsgemäßen Aufnahme vorrichtung,

die Fig. 3 und 5: zwei unterschiedliche Lösungen des erfindungsgemäßen Aufbaus der Vorrichtung,

die Fig. 4 und 6: Stromkreisschaltungen, die sich auf die Bauformen 3 und 5 beziehen und

Fig. 7: einen geschnittenen Aufriß einer anderen Aufnahme vorrichtung gemäß der Erfindung.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 ist ein Körper, dessen Be schleunigung in einer vorbestimmten Richtung gemessen werden soll, mit 1 bezeichnet. An diesem Körper ist eine Platte oder ein Grundkörper 2, beispielsweise aus keramischen Material, ortsfest aufgebracht, der in der dargestellten Ausführungsform im rechten Winkel angeformt ist. Die Platte 2 ist entlang einer ihrer Schmalseiten auf dem Körper 1 aufgebracht.

Ein Dickschichtwiderstand 3 ist auf eine Oberfläche der Platte 2 durch das bekannte Siebdruckverfahren aufgebracht. Leiterbahnen 4 und 5 sind ebenfalls auf dieser Oberfläche aufgebracht und mit Leitungen 6, 7 verbunden, die eine Verbindung mit einem elektrischen Kreis zur Aufbereitung und Weiterverarbeitung 8 dienen. Dieser elektrische Kreis kann beispielsweise wie in Fig. 2 angegeben, eine Brückenschaltung 9 bekannten Typs sein, von der der Dickschichtwiderstand 3 eine Seite darstellt. Der Brücken kreis 9 ist mit einem Verstärker 10 verbunden. Wenn der Körper 1 einer Beschleunigung unterworfen wird, beispielsweise in die durch den Pfeil F ₁ angezeigte Richtung in Fig. 1, wird die Grundplatte 2 einer Beschleunigung in die entgegengesetzte Richtung, was durch den Pfeil F ₂ dargestellt ist, unterworfen und wird verformt, um eine Form derart, wie sie beispielsweise durch die gestrichelten Linien in Fig. 1 dargestellt sind, anzunehmen. Die Platte 2 wird demzufolge um so stärker verformt, je größer die Beschleunigung des Körpers 1 ist. Infolge der Deformation des Grundkörpers 2 wird ebenfalls der Dickschichtwiderstand 3 verformt und damit ist eine entsprechende Widerstandsänderung verbunden, die durch die Änderung der piezoelektrischen Widerstandscharakteristik erfolgt. Demzufolge variiert das Spannungssignal, das dem Verstärker 10 durch den Brückenkreis 9 zugeführt wird, und das durch den Verstärker 10 ausgegebene Signal variiert ebenso.

Die Signalausgabe durch den Kreis 8 ist somit proportional zur Beschleunigung, der der Körper 1 ausgesetzt ist.

Um die Trägheit der Platte 2 zu vergrößern und somit deren Deformation zu verstärken, kann eine Masse, wie Sie in Fig. 1 mit M bezeichnet ist, angebracht werden.

Obwohl die Anwendung eines einzigen Dickschichtwiderstands in Form eines Beispiels und einer schematischen Darstellung in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, ist es selbstverständlich, daß zwei oder mehr Dickschichtwiderstände auf dem Grundkörper 2 an den Stellen angebracht werden, an denen die Verformungen des Grundkörpers besonders wahrnehmbar sind.

Ebenso kann, wie in Fig. 3 dargestellt, jeweils ein Dickschicht widerstand 3, 3′ auf jede der beiden Seiten der Platte 2 in Fig. 1 angebracht werden. Wenn einer von diesen infolge von Be schleunigungen oder Vibrationen gestreckt und der andere zusammengedrückt wird und diese Widerstände in geeigneter Weise in einem elektrischen Kreis (beispielsweise in Anordnung der Fig. 4) angeordnet sind, ist es möglich, die Wirkungen zu summieren, um ein starkes elektrisches Signal für eine gegebene Beschleunigung zu erhalten.

Fig. 5 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung, in der die Grundplatte 2 an beiden Enden an dem Körper 1 befestigt ist, dessen Beschleunigungen oder Vibrationen gemessen werden soll. Auf der gleichen Fläche der Platte 2 sind Dickschichtwiderstände 3 in der zentralen Zone und 3′ nahe an ihren Befestigungspunkten angebracht. Wenn die Masse M in das Zentrum der anderen Oberfläche der Platte 2 gebracht wird, bewirkt eine Kraft F ₂ die in der angezeigten Richtung wirkt, eine Deformation der Platte in der Art, wie sie durch die gestrichelten Linien gezeigt ist, wobei die Widerstände 3 zusammengedrückt und die Widerstände 3′ gestreckt werden. Mit der Brückenkreisanordnung, die in der Fig. 6 gezeigt ist, ist es ebenso in diesem Fall möglich, die Deformationseffekte der Widerstände 3 und 3′ aufzusummieren.

Es ist nicht notwendig, daß die Grundplatte 2 aus keramischen Material besteht. Sie kann beispielsweise auch aus Stahl bestehen, und der Dickschichtwiderstand kann auf zuvor isolierte Bereiche der Platte oder des Blattes aufgebracht werden oder Dickschichtwiderstände, die zuvor auf einem isolierenden Material aufgebracht wurden, wie zum Beispiel Keramik, können auf die Platte oder das Blatt aufgebracht werden.

Darüber hinaus ist es nicht notwendig, daß die Grundplatte 2 rechteckig ist und es ist noch weniger notwendig, daß sie entlang eines Teiles ihres Umfangs befestigt ist. Fig. 7 zeigt eine Ausführungsform, in der die Grundplatte 2 kreisförmig ist und deren Rand zwischen zwei Halbschalen, 11 und 12, eingeklemmt ist, die ein geschlossenes Gehäuse bilden.

In der dargestellten Ausführungsform wird die anbringbare Masse M vorzugsweise im Zentrum des Diaphragmas aufgebracht und der Dickschichtwiderstand oder die Dickschichtwiderstände müssen selbstverständlich relativ zu ihm in Positionen gebracht werden, in denen die Deformationen besonders gut wahrnehmbar sind, das heißt vorzugsweise in der Nähe des Zentrums des Diaphragmas und der eingeklemmten Randung.

Für den Anwendungsfall, in welchem sehr kleine Kräfte auf den Grundkörper einwirken sollen, kann es hilfreich sein, das Gehäuse, in welchem der Grundkörper befestigt ist, zu evakuieren, um somit eine Dämpfung durch die Luft zu verhindern, während es andererseits auch hilfreich ist, den Ausweg über eine Hilfsmasse zu suchen.

Wenn es abzusehen ist, daß sehr große Kräfte auf den Grundkörper während des Gebrauchs einwirken, mag es immerhin angebracht sein, daß das Gehäuse in dem der Grundkörper angebracht ist, zumindest teilweise mit einer trägen Flüssigkeit zu füllen, wie beispiels weise Öl, Freon oder dergleichen.

Ein erfindungsgemäßer Beschleunigungsaufnehmer kann Anwendung finden, um die Beschleunigung von Motorfahrzeugen oder kommerziell benutzten Fahrzeugen zu messen. Es kann ebenfalls dazu verwandt werden, Vibrationen in einem Motorfahrzeug aufzunehmen und zu messen, die während einer Fortbewegung dieses Fahrzeuges auf einem mehr oder weniger rauhem Untergrund entstehen.

Selbstverständlich bleibt der grundliegende Erfindungsgedanke derselbe, wenn die Ausführungsformen und Verwirklichungs möglichkeiten sich zwar von den hier beschriebenen und dar gestellten Beispielen lösen, ohne dabei den allgemeinen Gedanken der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Claims

1. Aufnahmevorrichtung für Beschleunigung oder Vibration, dadurch gekennzeichnet, daß sie folgende Teile umfaßt:
eine Stützstruktur (2; 11, 12) zum Aufbringen auf einem Körper (1), dessen Beschleunigung oder Vibrationen gemessen werden sollen, und welche einen Grundkörper (2) umfaßt, welcher elastisch infolge der Wirkung einer Beschleunigung des Körpers deformierbar ist; zumindest einen Dickschichtwiderstand, der auf dem Grundkörper (2) derart aufgebracht ist, daß er in Gebrauch den Deformationen unterliegt, die eindeutig den Deformationen des Grundkörpers (2) entsprechen, und elektrische Schaltkreisvorrichtungen (8, 9, 10) die an dem zumindest einem Widerstand (3) angeschlossen sind und derart geschaltet sind, daß sie elektrische Signale entsprechend der Änderungen seines Widerstandswertes ausgeben.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Masse (M) an dem Grundkörper (2) angeordnet ist, um dessen Trägheit zu erhöhen und dessen Verformung zu ver stärken.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, zur Anwendung in Fällen in denen sehr kleine Kräfte auf den Grundkörper (2) wirken, dadurch gekennzeichnet, daß die Struktur ein Gehäuse (11, 12) beinhaltet, welches luftdicht und evakuiert ist und in welchem der Grundkörper (2) montiert ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, insbesondere zum Gebrauch in Anwendungsfällen, in denen die Kräfte größer sind, als eine vorher festgelegte Kraft, die auf den Grundkörper (2) einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Struktur ein Gehäuse (11, 12) beinhaltet, daß flüssigkeitsdicht ist und eine träge Flüssigkeit enthält und in dem der Grundkörper (2) montiert ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (2) in Form eines Diaphragmas entlang seiner Umrandung im Gehäuse (11, 12) fixiert ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (2) aus Keramikmaterial besteht.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerstruktur eine Metallplatte enthält, auf die ein Trägermaterial aus Keramik aufgebracht ist, welche einen oder mehrere Dickschichtwiderstände trägt.

8. Aufnahmevorrichtung für Beschleunigung oder Vibration , wie sie im allgemeinen zu den näherbezeichneten Anwendungsfällen dargestellt und beschrieben ist.