DE19956009A1 - Verfahren zur Abstandsmessung und Sensor zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents
Verfahren zur Abstandsmessung und Sensor zur Durchführung des VerfahrensInfo
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Abstract
Ein Verfahren zum Ermitteln des Abstandes zweier Punkte A und B ist durch folgende Schritte gekennzeichnet: DOLLAR A - ein elastisch verbiegbares Teil (1) mit einer definierten Länge (1) wird mit seinen beiden Längsenden (1a, 1b) mit den Punkten A und B verbunden und DOLLAR A - die Durchbiegung (Krümmung) des Teils auf der Strecke AB erfasst und DOLLAR A - aus der Durchbiegung (Krümmung) der Abstand der Punkte A und B ermittelt.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung des Abstandes
zweier Funkte A und B zueinander sowie einen Sensor zur
Durchführung des Verfahrens.
Der sich ändernde Abstand zweier Punkte zueinander kann
beispielsweise durch einen mit den beiden Punkten verbundenen
Dehnmessstreifen ermittelt werden, indem seine Längenänderung
von der Ausgangslänge auf die Endlänge erfasst wird. Dies ist
durch die lineare Dehnung des Dehnmessstreifens möglich. Aus der
DE-OS 21 48 190 ist ein hierzu geeigneter Dehnmessstreifen
bekannt. Die Abstandsänderung der beiden Punkte wird durch die
lineare Dehnung des Messstreifens ermittelt. Mit diesem
Verfahren können nur kleine Längenänderungen gegenüber der
Ausgangslänge des Messstreifens ermittelt werden, weil eine zu
starke Dehnung zur Zerstörung des Dehnmessstreifens führt.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren anzugeben, mit dem auch größere Abstandsänderungen der
Punkte zueinander erfasst und elektronisch ermittelt werden
können.
Die Problemlösung erfolgt durch ein gattungsgemäßes Verfahren
mit folgenden Schritten:
- - ein elastisch verbiegbares Teil mit einer definierten Länge wird mit seinen beiden Längsenden mit den Punkten A und B verbunden, anschließend wird
- - die Durchbiegung (Krümmung) des Teils auf der Strecke AB erfasst und
- - aus der Durchbiegung (Krümmung) der Abstand der Punkte A und B ermittelt.
Durch dieses Verfahren ist eine Abstandsmessung von sehr kleinen
Werten (minimaler Biegeradius) bis zur maximalen Längen des
Teils möglich (keine Biegung), ohne dass das Teil insgesamt
gedehnt wird. Der Messbereich betrifft damit ein Vielfaches der
Ausgangslänge. Die Festigkeit wird durch die Elastizität des
Materials vorgegeben, wodurch nicht nur eine lange Haltbarkeit
gewährleistet ist, sondern auch eine dynamische Abstandsänderung
sicher erfassbar wird.
Vorzugsweise wird die Durchbiegung (Krümmung) mittels
Dehnmessstreifen DMS ermittelt. Dabei wird die Verkürzung oder
Verlängerung der Ober- oder Unterseite des verbiegbaren Teils
bei einer konstanten Länge seiner neutralen Faser ermittelt. Die
Dehnung der Dehnmessstreifen ist dabei nicht proportional zu der
Abstandsänderung der Punkte A und B, sondern diese muss für die
jeweils gegebene Gesamtgeometrie des verbiegbaren Teils aus der
Biegeverformung umgerechnet werden. Daraus resultiert aber ein
sehr großer Messbereich.
Die Durchbiegung (Krümmung) kann auch über ein Piezo-Element
ermittelt werden.
Die Widerstandsänderung der Dehnmessstreifen DMS oder die
Ladungsverschiebung eines Piezo-Elements wird vorzugsweise
über einen elektronischen Umformer in ein den Abstand AB
entsprechendes Signal umgewandelt.
Die Ermittlung der Durchbiegung erfolgt durch Vergleich des
über die Dehnmessstreifen oder des Piezo-Elements erzeugten
Spannungssignals mit einer Tabelle oder einem Kennfeld im
elektronischen Umformer. Das Kennfeld wird zuvor iterativ
ermittelt, indem die Spannungskurve, die sich mit zunehmender
Biegung des Teils einstellt, aufgezeichnet wird.
Ein Sensor zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
besteht aus einem elastischen Folienstreifen mit mindestens
einseitig aufgebrachten Leiterbahnen zur Dehnungsmessung,
Signalverarbeitung und Signalweiterleitung.
Vorzugsweise sind die Leiterbahnen beidseitig aufgebracht und
insbesondere vorzugsweise ist die Dicke des Folienstreifens
gegenüber seiner Breite klein. Das Verhältnis von Dicke zu
Breite beträgt mindestens 1 : 10.
Ein solcher Sensor kann vorzugsweise als Höhensensor in einem
Kraftfahrzeug Verwendung finden, um die Bodenfreiheit zu
ermitteln und diese gegebenenfalls über aktive Elemente
einstellen zu können.
Mit Hilfe einer Zeichnung soll die Erfindung nachfolgend näher
erläutert werden. Es zeigt:
Fig. 1 einen nicht eingespannten Folienstreifen der Länge
1;
Fig. 2 den zwischen den Punkten A1 und B1 eingespannten
Folienstreifen in einer ersten Messanordnung;
Fig. 3 den zwischen den Punkten A2 und B2 eingespannten
Folienstreifen in einer zweiten Messanordnung;
Fig. 4 den zwischen den Punkten A3 und B3 eingespannten
Folienstreifen in einer dritten Messanordnung.
Der Sensor besteht aus einem dünnen Folienstreifen 1 mit der
Länge 1, dessen Dicke gegenüber seiner Breite klein ist. Die
Breite und die Dicke können konstant oder über der Länge
veränderlich ausgebildet sein, so dass sich definierte
Verformungen ergeben, wenn seine beiden Längsenden 1a, 1b
näher aufeinander zugebracht werden. Auf dem Folienstreifen 1
sind direkt ein- oder beidseitig Leiterbahnen für eine
Dehnungsmessung sowie für die Signalweiterleitung und auch für
die Signalverarbeitung aufgebracht. Die Messdaten werden über
einen Umformer 2 in ein Abstandssignal überführt und einer
Auswerte- und Steuereinrichtung 3 zugeführt.
Werden die Enden 1a, 1b des Folienstreifens 1 eingespannt,
verbiegt sich dieser mehr oder weniger, wenn die Endpunkte A1,
B1; A2, B2; A3, B3 zueinander wechselnde Abstände einnehmen. Wie
die Fig. 2 bis 4 zeigen, kann die Krümmung des
Folienstreifens 1 über seine volle Länge 1 oder über einen
oder mehrere Teilbereiche X erfasst werden. Um den Sensor den
räumlichen Gegebenheiten anpassen zu können, kann die Form
beliebig sein. Es ist nur darauf zu achten, dass sich bei
Längenänderungen des Abstandes definierte Verformungen
ergeben.
Die Ermittlung der Abstandsänderung erfolgt in dem Umformer 2
bzw. der Auswerteeinheit 3, indem die Verkürzung bzw.
Verlängerung der Ober- bzw. Unterseite des Folienstreifens 1
bei einer konstanten Länge seiner neutralen Faser ermittelt
wird. Dadurch ist die Dehnung der Dehnmessstreifen nicht
proportional zur Abstandsänderung, sondern sie muss für die
jeweils gegebene Gesamtgeometrie des Folienstreifens 1 aus der
Biegeverformung umgerechnet werden.
Über die Dehnmessstreifen bzw. das Piezo-Element wird für
unterschiedliche Abstände ein unterschiedliches
Spannungssignal Vi erzeugt. Die unterschiedlichen
Spannungswerte Vi können iterativ ermittelt und in einer
Tabelle bzw. einem Kennfeld zusammengefasst und in der
Auswerteeinheit 3 abgespeichert werden. Bei Abstandsänderungen
der Punkte Ai und Bi zueinander, wird das dadurch erzeugte
Spannungssignal in der Auswerteeinheit 3 mit dem dort
hinterlegten Kennfeld verglichen und so der absolute Abstand
ermittelt.
Claims (9)
1. Verfahren zum Ermitteln des Abstandes zweier Punkte A und
B, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
- - ein elastisch verbiegbares Teil (1) mit einer definierten Länge (1) wird mit seinen beiden Längsenden (1a, 1b) mit den Punkten A und B verbunden und
- - die Durchbiegung (Krümmung) des Teils auf der Strecke AB erfasst und
- - aus der Durchbiegung (Krümmung) der Abstand der Punkte A und B ermittelt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
die Durchbiegung (Krümmung) mittels Dehnmessstreifen
(DMS) ermittelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
die Durchbiegung (Krümmung) über eine Piezo-Element
ermittelt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass
die Widerstandsänderung der Dehnmessstreifen (DMS) über
einen elektronischen Umformer (2) in ein den Abstand AB
entsprechendes Signal umgewandelt wird.
5. Sensor zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1,
bestehend aus einem elastischen Folienstreifen (1) mit
mindestens einseitig aufgebrachten Leiterbahnen zur
Dehnungsmessung, Signalweiterleitung und
Signalverarbeitung.
6. Sensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die
Leiterbahnen beidseitig aufgebracht sind.
7. Sensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die
Dicke gegenüber der Breite klein ist.
8. Sensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das
Verhältnis Dicke zu Breite mindestens 1 : 10 beträgt.
9. Sensor nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 8,
gekennzeichnet durch die Verwendung als Höhensensor in
einem Kraftfahrzeug.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE1999156009 DE19956009A1 (de) | 1999-11-20 | 1999-11-20 | Verfahren zur Abstandsmessung und Sensor zur Durchführung des Verfahrens |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE1999156009 DE19956009A1 (de) | 1999-11-20 | 1999-11-20 | Verfahren zur Abstandsmessung und Sensor zur Durchführung des Verfahrens |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE19956009A1 true DE19956009A1 (de) | 2001-06-21 |
Family
ID=7929831
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE1999156009 Withdrawn DE19956009A1 (de) | 1999-11-20 | 1999-11-20 | Verfahren zur Abstandsmessung und Sensor zur Durchführung des Verfahrens |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE19956009A1 (de) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10319669A1 (de) * | 2003-05-02 | 2004-11-18 | Continental Aktiengesellschaft | Niveauregelbare Luftfeder |
| US7661292B2 (en) | 2006-08-24 | 2010-02-16 | Kesselbohmer Produktions Gmbh + Co., Kg | Device and method for detection of collisions in furniture |
| AT525707A1 (de) * | 2021-11-25 | 2023-06-15 | Bernhard Hoessl Dipl Ing Dr Techn | Messvorrichtung zum Messen einer Distanzänderung |
-
1999
- 1999-11-20 DE DE1999156009 patent/DE19956009A1/de not_active Withdrawn
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10319669A1 (de) * | 2003-05-02 | 2004-11-18 | Continental Aktiengesellschaft | Niveauregelbare Luftfeder |
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| EP1891872B1 (de) * | 2006-08-24 | 2010-06-02 | Kesseböhmer Produktions GmbH + Co. KG | Vorrichtung und Verfahren zur Erkennung von Kollisionen bei Möbeln |
| AT525707A1 (de) * | 2021-11-25 | 2023-06-15 | Bernhard Hoessl Dipl Ing Dr Techn | Messvorrichtung zum Messen einer Distanzänderung |
| AT525707B1 (de) * | 2021-11-25 | 2023-12-15 | Bernhard Hoessl Dipl Ing Dr Techn | Messvorrichtung zum Messen einer Distanzänderung |
| AT525707B9 (de) * | 2021-11-25 | 2024-02-15 | Bernhard Hoessl Dipl Ing Dr Techn | Messvorrichtung zum Messen einer Distanzänderung |
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