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Elektromagnetischer Torsionsfühler
Gegenstand der Erfindung ist ein elektromagnetischer Torsionsfühler mit innen liegender Polarisa- tionsspannungsquelle, der nach dem Prinzip der Magnetostriktion arbeitet.
Die bisher bekannt gewordenen Torsionsfühler, denen dieses Prinzip zugrundeliegt, besitzen im all- gemeinen zwei Abnahmespulen, die in einer Brücke mit Gleichrichtern zusammengeschaltet sind. Die
Gleichrichter haben die Aufgabe, das gerichtete Signal von der Phase des gemessenen Signals abhängig zu machen. Zu diesem Zweck ist es erforderlich, die Gleichrichter mittels einer Hilfsspannung, der sogenannten Polarisationsspannung, die mit dem gemessenen Signal konphas ist, zu steuern.
Es sind bereits verschiedene Wege zur Erzeugung einex solchenpolarisationsspannung bekannt geworden. So wurde beispielsweise vorgeschlagen, die Polarisationsspannung von einem sogenannten Polarisationsfühler abzunehmen, oder einen Polarisationsumspanner als Quelle der konphasen Polarisationsspannung zu verwenden, oder auf den Kern bzw. die Kerne, welche zur unmittelbaren Erregung des Fühlers dienen, je eine Hilfswicklung aufzubringen, die in der Brücke elektrisch in jene Zweige eingeschaltet wird, welche die Abnahmespulen enthalten.
Bei dem erfindungsgemässen elektromagnetischen Torsionsfühler wird zur Gewinnung der Polarisationsspannung eine toroidale Hilfswicklung verwendet, welche gemeinsam mit der Erregerwicklung den Torsionskörper des Fühlers so umgibt, dass der Erregerstrom in der toroidalen Hilfswicklung eine Spannung induziert, die mit der von der Abnahmespule aufgenommenen Spannung genau konphas ist.
Insbesondere handelt es sich bei der Erfindung um einen elektromagnetischen Torsionsfühler, bei welchem der röhrenförmige ferromagnetische Torsionskörper und die gleichachsige Abnahmespule von einer toroidalen Erregerwicklung umgeben sind, die an eine Erregerstromquelle angeschlossen ist. Gekennzeichnet ist der erfindungsgemässe Torsionsfühler dadurch, dass auf den Torsionskörper ausser der toroidalen Erregerwicklung noch eine toroidale Hilfswicklung aufgewickelt ist, welche den Torsionskörper und die Abnahmespule umschliesst und die eine Mittelanzapfung aufweist, an welche das eine Ende der Abnahmespule angeschlossen ist, wogegen das andere Ende der Abnahmespule über ein Messgerät mit dem Schleifer eines Potentiometers verbunden ist, dessen beide Enden über Gleichrichter mit den freien Enden der toroidalen Hilfswicklung verbunden sind.
Auf Grund der erfindungsgemässen Anordnung wird auf einfachste Art und Weise ohne Hilfsfühler und ohne Hilfstransformator eine Polarisationsspannung erzeugt, die vollkommen konphas mit der in der Abnahmespule auftretenden Spannung ist.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen elektromagnetischen Torsionsfühlers dargestellt. In Fig. 1 ist der Fühler im Längsschnitt veranschaulicht und in Fig. 2 ist ein Schaltschema dieses Fühlers dargestellt.
Wie Fig. 1 zeigt, besitzt der erfindungsgemässe Torsionsfühler einen axial durchbohrten Torsionskörper 1, welcher an einem Ende fest eingespannt ist und an dessen anderem freien Ende die Torsionskraft angreifen kann. Über dem Torsionskörper 1 ist die Abnahmespule 2 freitragend angeordnet. Der Körper 1 und die Spule 2 werden von der toroidalen Erregerwicklung 3 und der toroidalen Hilfswicklung 4 umschlossen. Die Erregerwicklung 3 liegt an der Erregerstromquelle 7.
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Nach Fig. 2 weist die toroidale Hilfswicklung 4 eine Mittelanzapfung auf, an welche das eine Ende d der Abnahmespule 2 angeschlossen ist. Das andere Ende e dieser Spule ist über das Gerät 8 mit dem Schleifer des Potentiometers 6 verbunden. Beide Enden dieses Potentiometers 6 sind über die Gleichrichter 5 mit den Enden a und c der toroidalen Hilfswicklung 4 verbunden. Die Erregerwicklung 3 ist an die Erregerstromquelle 7 angeschlossen. Infolgedessen wird in der toroidalen Hilfswicklung 4 eine Polarisationswechselspannung induziert, die mit der in der Abnahmespule 2 induzierten Spannung gleichphasig ist. Diese Polarisationsspannung erzeugt in der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 einen Stromfluss über die Gleichrichter 5, so dass ihre Charakteristiken in das Lineargebiet verschoben werden.
Durch Verstellung des Schleifers des Potentiometers 6 kann die Brücke in das Gleichgewicht gebracht werden, so dass durch das Gerät 8 kein Strom fliesst. Belastet man nun den Torsionsfühler, so wird bekanntlich in der Spule 2 eine Änderung der Spannungsverhältnisse hervorgerufen und das Gleichgewicht der ganzen Schaltungsanordnung gestört. Durch das Gerät 8 fliesst infolgedessen ein Strom, der dem Drehmoment, mit welchem der Torsionskörper 1 belastet wird, proportional ist.
Der Torsionsfühler nach der Erfindung ist in seinem Aufbau sehr einfach, so dass auch seine Gestehungskosten niedrig sind. Im Betrieb hat er sich als sehr genaues und sehr robustes Gerät erwiesen.