DE9016107U1 - Mechanisch-elektrischer Druckwandler - Google Patents

Description

mertik-Regelungstechni.'t GmbH GA 90/010

Me chani soh-elektri scher Druckwandler 5

Die Erfindung betrifft einen mechanisch-elektrischen Druckwandler, insbesondere für sehr kleine Drücke, wie sie zum Beispiel bei der Niveaumessung in Waschmaschinen eingesetzt werden.

Mechanisch-elektrische Druckwandler existieren in einer Vielzahl von Ausführungsformen. So ist in der DE-PS 28 42 beim Ausführungsbeispiel nach Pig. 3 ein Druckwandler beschrieben, bei dem eine in einem Gehäuse angeordnete, als Meßglied dienende Druckdose an ihrer Unterseite einen Haltestift aufweist, an welchem ein Hall-Effekt-Bauelement sitzt und bei wechselndem Druck nach oben oder unten bewegt wird. Der obere sich zwischen der Druckdose und dem Hall-Effekt-Bauelement befindliche Dauermagnet ist dabei ebenso wie der untere Dauermagnet ortsfest bzw. raumfest angeordnet. Beide Magnete sind derart längsmagnetisiert, daß ihre einander gegenüberstehenden Stirnflächen gleiche Polarität aufweisen.

Bei dieser Lösung, die die Linearität durch gleichpolige Anordnung der Magnete erreichen will, ist es von Nachteil, daß das Hall-Effekt-Bauelement bewegt wird, wodurch Transversalbewegungen möglich sind, die die Linearität stören. Des weiteren ist es von Nachteil, daß auf Grund des bewegten HaIl-Effekt-Bauelementes flexible Zuleitungen erforderlich sind.

Aus der DE-PS 35 14 564 ist ein weiterer Meßumformer für Druck bekannt, bei dem die in einem Gehäuse befindliche Membran an ihrer von einer stirnseitigen Einlaßbohrung abgekehrten Unterseite einen Kolben aufweist, der durch ringförmige Pederteller pantographenartig bzw. nach Art eines Gelenkparallelogramms geführt ist, und der sich beim Auftreten wechselnder, auf die Membran wirkender Drücke in Sichtung der Längsachse des Meßumformers bewegt. Im Gehäuse

ist des weiteren ein U-fo'rmiges Joch angeordnet, an dessen einem der beiden sich aufrecht erstreckenden Schenkel ein magnetfeldabhängiger Widerstand angebracht ist. Am vorderen, dem magnetfeldabhängigen Widerstand gegenüberliegenden Ende eines am Endbereich des anderen der beiden Schenkel des Joches drehbar gelagerten Hebels ist ein Dauermagnet befestigt, wobei eine Feder einerseits an dem genannten vorderen Ende des Hebels und andererseits an dem anderen Schenkel des Joches befestigt ist, und zwar derart, daß der Hebel bezüglich einer aufwärtsgerichteten Drehbewegung normalerweise unter Pedervorspannung steht und die obere Oberfläche desselben am Kolben anliegt.

Hierbei ist es von Nachteil, daß durch die Führung Gegenkräfte erzeugt werden, die auf G-rund ihrer wechselnden Größe zu einer Nlchtlinearität bei der Meßumformung führen. Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen mechanisch-elektrischen Druckwandler zu schaffen, der sich durch eine sehr hohe Linearität bei der umwandlung der mechanischen Meßwerte in elektrische Ausgangssignale auszeichnet. Insbesondere sollen Verfälschungen durch den Einfluß der Übertragungselemente vermieden werden. Dieses Problem wird mit den Maßnahmen des Anspruchs 1 gelöst.

Mit der Erfindung wird im angegebenen Anwendungsfall erreicht, daß bei Bewegung der Dauermagnete eine nahezu lineare Magnetflußvergrößerung über den Hub bis zu einem Maximum erfolgt. Dadurch ergeben sich nur sehr kleine Bewegungen im Meßbereich des Druckwandlers, was eine Feder mit hoher Federkonstante erlaubt, wodurch sich in Verbindung mit der realisierbaren sehr kleinen Masse der bewegten Teile eine sehr geringe Empfindlichkeit des Druckwandlers gegenüber den in einer Waschmaschine im Betrieb auftretenden mechanischen Schwingungen ergibt. Durch die völlig definierte Bewegung des die Dauermagnete tragenden Hebels und durch den Wegfall von führungsbedürftigen Übertragungselementen zwischen Meßglied und Hebel treten keine ungewollten Bewegungsrichtungen und/oder unkalkulierbaren Kräfte auf.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Anspruch 2 angegeben.

Die Weiterbildung nach Anspruch 2 ermöglicht es, daß das Meßglied durch seine besondere Ausbildung eine der Schwenkbewegung des Hebels entsprechende Bewegung durchfuhrt.

Ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Figur erläutert, die den erfindungsgemäßen Druckwandler bei Maximalhub in geschnittener schematischer Darstellung zeigt.

Ein Gehäuse 1 wird durch einen Deckel 2 in fachüblicher Weise verschlossen. An der Innenseite des Deckels 2 stützt sich das Meßglied 3 ab, das in diesem Beispiel die Form eines unsymmetrischen einseitig dehnbaren elastischen Balges geringer Steife aufweist, bei dem die Wellentiefe des einzigen vorhandenen Wellentales in der Richtung seiner Ausdehnung zunimmt. Das Meßglied 3 besitzt einen Meßanschluß 4, der durch den Deckel 2 hindurchragt und den Anschluß für eine zeichnerisch nicht dargestellte Druckquelle, zum Beispiel der Füllstand in einer Waschmaschine, bildet.

Auf der dem Deckel 2 abgewandten Seite des Meßgliedes 3 liegt ein einseitig schwenkbar gelagerter Hebel 5 an, der in Eichtung des Meßgliedes 3 durch eine Feder 10 belastet wird, die sich im Gehäuseboden abstützt. Auf seiner dem Drehpunkt abgewandten Seite weist der Hebel 5 zwei in Richtung Gehäuseboden parallel zueinander angeordnete stabförmige Dauermagneten 6 auf. Beide Dauermagneten 6 sind jeweils mit einem Pol derart am Hebel 5 befestigt, daß sie sich mit ungleichnamigen Polen gegenüberstehen.

In den zwischen den beiden Dauermagneten 6 bestehenden Schlitz 7, dessen Breite möglichst gering gehalten ist, ragt ein Hall-Effekt-Bauelement 8, das seinerseits Bestandteil eines Schaltkreises 9 ist, der außer dem HaIl-Bffekt-Bauelement 8 auch noch einen integrierten Verstärker aufweist und eine Ausgangsspannung liefert, die der magnetischen Durchflutung der aktiven Zone des Hall-Effekt-Bauelementes 8 proportional

ist, der ortsfest im Gehäuse"boden gehalten wird und mit den notwendigen nicht näher dargestellten elektrischen Anschlüssen durch den Gehäuseboden nach außen ragt. Dabei ist die Lage des Hall-Effekt-Bauelementes 8 so festgelegt, daß sich die aktive Zone des Hall-Effekt-Bauelementes 8 in Nullendlage, d. h. ohne Einwirkung eines zu messenden Druckes und nur unter Einwirkung der Feder 10 im Bereich zwischen den neutralen Zonen der beiden Dauermagnete 6 befindet.

Unterhalb des Hall-Effekt-Bauelementes 8 besitzt der Schaltkreis 9 einen Durchbruch 13» in den ein vom Hebel 5 abgebogener Winkel 11 hineinragt und die Hubbewegung des Hebels durch die sich daraus ergebenden mechanischen Anschläge 12 so begrenzt, daß die aktive Zone des Hall-Effekt-Bauelementes 8 im durch die beiden Dauermagnete 6 begrenzten Schlitz 7 bleibt.

Claims (2)

mertik-Regelungstechnik GmbH GA 90/010 Schutzansprüche 5

1. Mechanisch-elektrischer Druckwandler zur Messung von Drükken mit einem durch einen Deckel verschlossenen Gehäuse, in dem ein von dem zu messenden Druck beaufschlagbares Meßglied angeordnet ist, das eine durch den Deckel hindurchragende Einlaßöffnung für ein Druckmedium aufweist, und mit einem sich mittels Peder&ngr;orspannung am Meßglied abstützenden, einseitig im Gehäuse gelagerten Hebel, an dessen der Lager stelle abgewandten Ende auf der dem Me ßglied abgewandten Seite zwei Dauermagneten in möglichst geringem Abstand voneinander befestigt adnd, wobei in den zwischen den beiden Dauermagneten befindlichen Schlitz ein Hall-Effekt-Bauelement hineinragt, das auf einem Schaltkreis befestigt ist, der ortsfest mit dem Gehäuse verbunden ist und nach außen führende elektrische Anschlüsse aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß beide Dauermagneten (6) jeweils mit einem Pol am Hebel (5) befestigt sind und sich mit ungleichnamigen Polen gegenüberstehen, wobei sich die aktive Zone des Hall-Effekt-Bauelementes (8) in NuIlendlage, d. h. ohne Einwirkung eines zu messenden Druckes im Bereich zwischen den neutralen Zonen der beiden Dauermagnete (6) befindet, unddaß die Bewegung des Hebels (5) durch mechanische Anschläge (12) so begrenzt ist, daß die aktive Zone des Hall-Effekt-Bauelementes (8) im durch die beiden Dauermagnete (6) begrenzten Schlitz (7) bleibt.

2.Mechanisch-elektrischer Druckwandler nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßglied (3) die Form eines unsymmetrischen einseitig dehnbaren elastischen Balges geringer Steife aufweist, bei dem die Wellentiefe des einzigen vorhandenen Wellentales in der Richtung seiner Ausdehnung zunimmt in Abhängigkeit von der Zunahme des erforderlichen Weges auf Grund des Abstandes von der Lagerstelle des Hebels (5).