AT326184B - Anordnung zum berührungsfreien messen des lotrechten abstandes zwischen einem elektromagneten und einer ankerschiene eines elektromagnetischen trag- oder führungssystems - Google Patents

Anordnung zum berührungsfreien messen des lotrechten abstandes zwischen einem elektromagneten und einer ankerschiene eines elektromagnetischen trag- oder führungssystems

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AT326184B
AT326184B AT446173A AT446173A AT326184B AT 326184 B AT326184 B AT 326184B AT 446173 A AT446173 A AT 446173A AT 446173 A AT446173 A AT 446173A AT 326184 B AT326184 B AT 326184B
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    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
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Description


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   Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum berührungsfreien Messen des lotrechten Abstandes zwischen einem Elektromagneten und einer Ankerschiene eines elektromagnetischen   Trag- oder Führungssystems.   insbesondere zum Tragen oder Führen von Schwebefahrzeugen. 



   Bekannte Abstandsmessanordnungen benutzen kapazitive oder induktive Abstandsgeber, die hohen Anforderungen an die Genauigkeit der Messung, wie sie beim Erfassen des Abstandes zwischen den Ankerschienen und den   Trag- oderFührungsmagneten   von beispielsweise für sehr hohe Geschwindigkeiten konzipierten, magnetisch getragenen und geführten Schwebefahrzeugen gestellt werden, nicht genügen. Während induktive Abstandsgeber leicht von magnetischen Streufeldern beeinflusst werden, reagieren kapazitive Geber empfindlich auf Änderungen   die Dielektrizitätskonstante   der Luft. Überdies sind gesonderte Geberanordnungen an   oder Führungssy-   stemen vielfach nicht gut unterzubringen. 



   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs genannten Art anzugeben, die ein sicheres und störeinflussfreies Erfassen des Abstandes bei geringem Aufwand gewährleistet. 



   Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe bei einer Anordnung der oben erwähnten Gattung, die mit einem ersten Messfühler zum Erfassen der Induktion des elektromagnetischen Nutzfeldes zwischen dem Elektromagneten und der Ankerschiene ausgestattet ist, dadurch gelöst, dass ein zweiter Messfühler zum Erfassen der Induktion des magnetischen Streufeldes zwischen dem Elektromagneten und der Ankerschiene vorgesehen ist, dass die   beiden Messfühler   mit einer Rechenschaltung verbunden sind, die wenigstens zwei Summierglieder und wenigstens ein an die Summierglieder angeschlossenes Dividierglied enthält,

   dass ein erster Eingang jedes Summiergliedes mit dem Ausgang des dem betreffenden Summierglied zugeordneten Messfühlers und ein zweiter Eingang jedes Summiergliedes mit einer einstellbaren Bezugssignalquelle verbunden ist und dass das Dividierglied zur Bildung des Quotienten aus dem Ausgangssignal des dem ersten Messfühler nachgeschalteten Summiergliedes und dem Ausgangssignal des dem zweiten Messfühler nachgeschalteten Summiergliedes ausgebildet ist. 



   Durch die deutsche Offenlegungsschrift 2035840 ist bereits eine Anordnung   zumberührungsfreien   Erfassen des Abstandes zwischen dem Elektromagneten und dem Anker eines elektromagnetischen   Trag- oder Führungssy-   stems zum Tragen oder Führen von Schwebefahrzeugen bekanntgeworden, bei welchem   ein"Nutzfeldgeber"in   Form eines Hallgenerators zum Erfassen der im wesentlichen nur   erregungs-und abstandsabhängigen   Induktion des   magnetischenNutzfeldes   an einer Aus-bzw. Eintrittsfläche des   den Elektro magnetkern   und den Anker durchsetzenden Nutzfeldes aus dem bzw. in den Elektromagnetkem angebracht ist. 



   Gegenüber dieser Abstandsmessung unterscheidet sich die Anordnung nach der Erfindung durch die Messung des Streufeldes zusätzlich zu der beim bekannten vorgesehenen Messung des Nutzfeldes. Weiterhin wird bei der erfindungsgemässen Anordnung der Quotient aus dem Nutzfeldsignal und dem Streufeldsignal gebildet, wodurch der Einfluss des Erregerstromes bzw. Streufeldes auf das gewünschte Messsignal kompensiert wird. 



   Weiters ist es aus der   franz. Patentschrift Nr. 2. 104. 280   bekannt, einen Abstandsmessfühler vorzusehen, der ausserhalb des Feldes eines Tragmagneten angebracht ist und einen Hallgenerator sowie einen Dauermagneten zur Erzeugung eines Messfeldes enthält. Dieser Abstandsmessfühler ist jedoch nur für geringe Leistungen bzw. 



  Felder des Tragmagneten verwendbar, da bei höheren Leistungen die von diesem Magneten erzeugten Streufelder so gross sind, dass sie auf den Abstandsmessfühler übergreifen und dessen Messergebnis verfälschen. Ferner ist das von dem Dauermagneten erzeugte Messfeld verhältnismässig schwach, so dass selbst geringfügige induktive Störungen das Messergebnis beeinflussen können. 



   Gegenüber diesem Stand der Technik wird mit der Anordnung nach der Erfindung eine erheblich verbesserte Messgenauigkeit erreicht, die deshalb erforderlich ist, da die Schwebehöhe von elektromagnetischen Schwebefahrzeugen verhältnismässig gering ist,   u.   zw. nur etwa 2 bis 3 cm beträgt. 



   Mittels der erfindungsgemässen Anordnung wird durch einfaches Messen von stark last-und abstandsabhängigen Betriebsgrössen des magnetischen Trag- oder Führungssystems ein nur vom Abstand abhängiges Signal erhalten, wobei sich gesonderte induktive oder kapazitive Abstandsgeber erübrigen und Streufelder und die jeweiligen Parameter der Luft keinen Einfluss auf die Messung ausüben. Voraussetzung dafür ist allerdings, dass keine weitere Variable in der Beziehung für die Nutzfeldstärke vorkommt. Dies ist praktisch dann der Fall, wenn die Permeabilität des Eisens von Anker und Elektromagnetkern konstant ist,   d. h.   das System sättigungsfrei arbeitet. 



  Diese Voraussetzung ist jedoch in der Regel erfüllt. 



   Während die Induktion des Nutzfeldes unter der genannten Voraussetzung im wesentlichen vom Erregerstrom in der Spule des Elektromagneten und dessen Lage relativ zum Anker abhängt, ist die Induktion des Streufeldes in erster Näherung eine Funktion lediglich des Erregerstromes, so dass der variable Erregerstrom leicht mit Hilfe der elektrischen Schaltung eliminierbar ist. 



   Insbesondere ist es aber auch   möglich,   neben dem Nutzfeldgeber an Stelle des Streufeldgebers einen Erregerstromgeber in den Erregerstromkreis des Elektromagneten einzuschalten. Als solcher kommt vorzugsweise ein Shunt in Betracht, der eine exakt proportionale Spannung liefert. 



   Die erzielbare Elimination der Erregerstromabhängigkeit mit Hilfe einer einfachen elektrischen Schaltung ist mit den bisher erörterten Messwertgeberanordnungen zwar für die meisten Fälle ausreichend, jedoch nicht vollständig, da bei Abstandsänderungen weder beim Nutzfeld noch beim Streufeld, auch bei sättigungsfreiem Betrieb des elektromagnetischen Trag-oder Führungssystems und nur geringen Abstandsänderungen, eine exakt 

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 lineare Abhängigkeit vom Erregerstrom besteht. Dies ergibt sich unter anderem daraus, dass auch im ungesättigten Betrieb der Ferromagnetika keine vollständige Konstanz deren Permeabilität gegeben ist, was sich durch zusätzliche Faktoren aus Potenzen des Erregerstromes in exakten Beziehungen für die Induktion des Nutzfeldes und die des Streufeldes ausdrückt, die nicht ohne weiteres eliminierbar sind.

   In diesen Beziehungen sind ferner zusätzliche Faktoren aus Potenzen des Abstandes enthalten, deren Ursache darin zu suchen ist, dass das Streufeld nicht nur vom Erregerstrom sondern geringfügig auch vom Abstand zwischen Elektromagnetkern und Anker abhängt, was nicht ohne Einfluss auf das Nutzfeld bleibt. 



   Einer Beeinträchtigung der gewünschten linearen Abhängigkeit des Ausgangssignals der elektrischen Schaltung allein vom Abstand kann bei Einschaltung eines Shunts in den Erregerkreis des Elektromagneten nicht ohne grösseren Schaltungsaufwand begegnet werden. Wenn jedoch erfindungsgemäss ein Streufeldgeber neben dem Nutzfeldgeber vorgesehen ist, lassen sich diese zusätzlichen Faktoren weitgehend dadurch kompensieren, dass ein mit einem verstellbaren Luftspalt versehener Flussleitbügel zwischen den Stirnseiten des Elektromagneten angeordnet ist und dass in diesem Luftspalt der zweite Messfühler angebracht ist.

   Durch einen derartigen zusätzlichen magnetischen Nebenschluss, dessen magnetischer Kreis dem des Nutzflusses seinem Aufbau nach ähnelt, wird   ein Streufeld miteiner magnetischen Induktion aufgebaut,   die jener des Nutzfeldes etwa gleicht, die aber darüber hinaus bei   Lastschwankungen   etwa dieselbe Strom- und Abstandsabhängigkeit besitzt, die sich auch der umgekehrt proportionalen Abhängigkeit des Nutzfeldes vom Abstand zusätzlich überlagert, solange sich der Luftspalt des Nutzkreises nicht wesentlich vom eingestellten Luftspalt im magnetischen Nebenschluss unterscheidet. Dies ist aber beispielsweise bei Schwebefahrzeugen in der Regel der Fall, da dort nur sehr geringe Schwankungen des   Trag-oder Führungsspaltes   zugelassen werden.

   Wenn demnach der Streufeldgeber in einem Luftspalt dieses Nebenschlusses untergebracht ist, ist erstens ein weit stärkeres Signal als im natürlichen Luftstreufeld des Elektromagneten erzielbar und zweitens   die Erregerstromabhängigkeit   dieses und des Nutzfeldsignals mit Hilfe der elektrischen Schaltung wesentlich vollständiger eliminierbar und die Abhängigkeit des Ausgangssignals der elektrischen Schaltung vom Abstand damit in hohem Masse linear. Ein weiterer Vorteil dieses zusätzlichen magnetischen Nebenschlusses liegt darin, dass bei übereinstimmendem Material für die Ankerschiene und den Flussleitbügel sogar ein gewisses Mass von Eisensättigung zugelassen werden kann, ohne dass die Eindeutigkeit zwischen dem zu erfassenden Abstand und dem Ausgangssignal der Schaltung sogleich verloren geht. 



   Wenn sowohl der Kern des Elektromagneten als auch die Ankerschiene im wesentlichen eine U-förmige Gestalt bei unterschiedlichem Abstand der gegenüberstehenden Seitenschenkel des Kernes und der Ankerschiene aufweisen, ergibt sich die Möglichkeit, neben dem bisher erläuterten Erfassen des Abstandes die horizontale Querauslenkung des Elektromagneten gegenüber der Ankerschiene zu ermitteln, wenn einer der beiden Systemteile diesen Freiheitsgrad besitzt. In Weiterbildung der Erfindung geschieht dies dadurch, dass an den Seitenschenkeln des Kernes des Elektromagneten im Bereich der Nutzfeldaustritts- bzw.

   Nutzfeldeintrittsfläche jeweils ein erster   Messfühler   angebracht ist und dass die Rechenschaltung ein weiteres Summierglied enthält, das eingangsseitig mit   den Ausgängen   dieser   beiden Messfühler   und ausgangsseitig   mit einem zweitenDividierglied   verbunden ist, und dass das zweite Dividierglied an den Eingang des ersten Dividiergliedes angeschlossen und zur Bildung des Quotienten aus dem Eingangssignal des ersten Dividiergliedes und dem Ausgangssignal des weiteren Summiergliedes ausgebildet ist, wobei dieser Quotient der horizontalen Querauslenkung des Elektromagneten gegenüber der Ankerschiene entspricht. 



   Obwohl bei einer seitlichen Auslenkung beispielsweise des Elektromagneten der Fluss in beiden Luftspalten zum Anker übereinstimmt, zeigen die Induktionswerte an der   Nutzfeldaus-bzw.-eintrittsfläche   infolge des sich ändernden Feldverlaufs in den Luftspalten bei gleichbleibendem Abstand eine geringe, aber ausreichende Abhängigkeit von der seitlichen Auslenkung, die eine unter anderem auslenkungsabhängige Differenz der Signale der beiden Nutzfeldgeber begründet. Anderseits ist die Signalsumme von einer seitlichen Auslenkung unabhängig. 



   Die querauslenkungsabhängige Differenz der Signale der Nutzfeldgeber wird dann erheblich grösser, wenn bei einem elektromagnetischen System, bei dem wenigstens ein Paar erregter Elektromagnete mit übereinstimmenden, U-förmigen Kernen gegenüber einer U-förmigen Ankerschiene entgegengesetzt querversetzt zu deren Symmetrieebene angeordnet sind, gemäss der Erfindung an den äussersten oder innersten Seitenschenkeln jedes Elektromagnetpaares im Bereich der   Nutzfeldaustritts- bzw.

   Nutzfeldeintrittsfläche   jeweils ein erster Messfühler angebracht ist und die Rechenschaltung ein weiteres Summierglied enthält, das eingangsseitig mit den Ausgängen dieser beiden Messfühler und ausgangsseitig mit einem zweiten Dividierglied verbunden ist, und das zweite Dividierglied an den Eingang des ersten Dividiergliedes angeschlossen und zur Bildung des Quotienten aus dem Eingangssignal des ersten Dividiergliedes und dem Ausgangssignal des weiteren Summiergliedes ausgebildet ist, wobei dieser Quotient der horizontalen Verschiebung des Elektromagnetpaares gegenüber der Ankerschiene entspricht.

   Da dann bei einer   reinen Querauslenkung   der Fluss des einen Elektromagneten abnimmt und der des andern zunimmt, unterscheiden sich die erfassten Nutzfeldinduktionswerte naturgemäss viel stärker, als beim Vorhandensein nur eines Elektromagneten mit einem Kernschenkelabstand, der grösser oder kleiner ist als der des Ankers. Auch bei dieser Anordnung ist die Summe der Nutzfeldinduktionswerte von einer Queraus- 

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 lenkung praktisch unabhängig und zur Abstandsermittlung auswertbar. 



   Da sich die Induktion des Nutzfeldes in erster Näherung dem Erregerstrom proportional und dem Abstand umgekehrt proportional verhält, wogegen sich die Induktion des Streufeldes in erster Näherung nur proportional zum Erregerstrom verhält, kommt bei der reinen Abstandsmessung der elektrischen Schaltung lediglich die Aufgabe zu, eine Division des Streufeldsignals durch das Nutzfeldsignal vorzunehmen, um die Stromabhängigkeit zu eliminieren und ein nur abstandsabhängiges Ausgangssignal zu bilden. Dies gilt aber nur dann, wenn zwischen den Induktionswerten und den Gebersignalen eine lineare Beziehung besteht.

   Die Signale der in Frage kommenden Geber enthalten jedoch zumeist einen konstanten, von der zu erfassenden variablen Grösse unabhängigen Signalanteil, der eine einfache Division der Signale zur Eliminierung der   Stromabhänglgkeit   ausschliesst, weshalb die elektrische Schaltung dann zur Verminderung der Gebersignale um deren konstantensignalanteil die oben erwähnten Summierer aufweist. 



   Als Nutz-bzw. Streufeldgeber sind vorzugsweise   Hallgeneratoren,   Feldplatten oder Magnetdioden vorgesehen. 



   Die Erfindung wird nachstehend an Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert, u. zw. zeigen Fig. 1 ein elektromagnetisches Trag-oder Führungssystem mit   Feldgebern im   Nutz- und im Streufeld, Fig. 2 ein System gemäss Fig. 1 mit einem Shunt im Erregerstromkreis an Stelle eines Streufeldgebers, Fig. 3 ein System gemäss   Fig. l,   bei dem ein Streufeldgeber in einem Luftspalt eines zusätzlichen magnetischen Nebenschlusses eingesetzt ist, Fig. 4 eine elektrische Schaltung zur Erzeugung eines nur 
 EMI3.1 
 die Ankerschiene und   zwei Nutzfeldgeber tr ägt.

   Fig. 6   ein System gemäss   Fig. l mit   zwei hintereinander und versetzt angeordneten Elektromagneten, die jeweils einen Nutzfeldgeber tragen und Fig. 7 eine elektrische Schaltung zur Erzeugung eines abstands-und eines querauslenkungsabhängigen Signals. 
 EMI3.2 
 l dargestellte Trag-oder Führungssystemmagnet --2-- ist an einem nicht dargestellten Fahrzeug befestigt, das berührungslos an der   Ankerschiene-l-   entlang bewegt werden soll. Da ein magnetische Anziehungskräfte ausnutzendes System instabil reagiert, muss der Strom J der Erregerspule --5-- des Elektromagneten --2-- zur Aufrechterhaltung eines Sollabstandes dsoll zwischen Elektromagnet --2-- und Ankerschiene --1-- fortwährend geregelt werden.

   Dazu ist es erforderlich, den Istwert des Abstandes d zu erfassen, mit einem Sollwert dsoll zu vergleichen und eine Differenz zur Erregerstromregelung zu verwerten. Das Erfassen des Abstandes d geschieht ebenfalls berührungslos mit Hilfe einer Abstandsmessanordnung, die einen   Nutzfeldgeber --10- und   einen   Streufeldgeber --11- enthält,   bei denen es sich um Hallgeneratoren, Magnetdioden oder Feldplatten handeln kann. Während der Nutzfeldgeber-10-auf eine der beiden Polflächen --9-- des Elektromagnetkernes --3-- aufgebracht ist und damit vomNutzfeld durchsetzt wird, ist   derStreufeldgeber-11-an   der   Innenfläche -12--eines   der Seitenschenkel-7-des Magnetkernes-3-untergebracht und wird somit vom Streufeld zwischen den beiden Seitenschenkeln-7-des Elektromgnetkernes --3-- durchdrungen.

   Wenn Feldplatten als Feld geber-10 und 11-vorgesehen sind, stellt deren ohmscher Widerstand ein Signal für die Nutzfeldinduktion im Luftspalt bzw. für die Streufeldinduktion am Ort   desStreufeldgebers-11-dar. Bei Verwendung   aktiver Feldgeber, wie Hallgeneratorenoder Magnetdioden, werden von den jeweiligen Induktionswerten abhängige Signalspannungen erzeugt. 



   Bei ungesättigtem Eisen hängt die Nutzfeldinduktion in erster Näherung nur vom Erregerstrom J in der Magnetspule bei im wesentlichen proportionalem Zusammenhang und vom Abstand d zwischen Elektromagnet und Ankerschiene bei umgekehrt proportionalem Zusammenhang ab. Anderseits hängt die Streufeldinduktion in erster Näherung nur vom Erregerstrom J ab und verhält sich zu diesem proportional. Wenn daher die Signale der Feldgeber die erfassten Induktionswerte exakt wiedergeben, stellt der Quotient beider Signale ein im wesentlichen stromunabhängiges und nur vom Abstand d abhängiges Signal dar, das zur Stromregelung verwendet werden kann. 



   Ein genau stromproportionales Signal wird auch, wie in Fig. 2 dargestellt, mit Hilfe eines Shunts--13-im Stromkreis der   Erregerspule -5- erhalten,   wobei sich dann der   Streufeldgeber -11- erübrigt.   



   Eine weitere Möglichkeit zur Erzeugung eines in erster Näherung nur vom Erregerstrom abhängigen Signals 
 EMI3.3 
 Bildung eines schmalen Luftspaltes --17-- zur Unterbringung des Streufeldgebers zweigeteilt und besitzt einen Eisenquerschnitt, der zur Anbringung dieses Gebers --11-- gerade ausreicht. Der Abstand s zwischen   Magnetkern --3-- und Flussleitbügel --14-- ist   etwa dem Sollabstand dsoll zwischen   dem Magnetkern --3--   

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 EMI4.1 
 



   Für die Signale der mindestens zwei erfindungsgemäss vorgesehenen Geber lassen sich bei sättigungsfrei arbeitendem Trag-oder Führungssystem die nachstehenden allgemeinen Beziehungen angeben 
 EMI4.2 
 wobei   fl   (J, d) und f2 (J, d) voneinander verschieden sein müssen. Diese Bedingung ist bei den erwähnten Geberanordnungen aus einemNutzfeldgeber und einem Streufeldgeber bzw. einem Nutzfeldgeber und einem Erregerstromgeber erfüllt, da, wie oben erwähnt, die Nutzfeldinduktion in erster Näherung proportional dem Quotienten J/d und die Streufeldinduktion proportional J ist.

   Durch Eliminieren des Erregerstromes ergibt sich für den zu erfassenden Abstand d folgender Ausdruck 
 EMI4.3 
 
Es muss somit eine elektrische Schaltung vorgesehen sein, die die Gebersignale um ihre gegebenenfalls vorhandenen konstanten Signalanteile vermindert und anschliessend eine Division durchführt. Eine Schaltung zur Durchführung dieser Operationen zeigt Fig. 4. Das Signal   U1   des   Nutzfeldgebers -10-- und   das Signal   U   des Streufeld- bzw. des   Erregerstromgebers --11   bzw. 13--werden auf den positiven Eingang jeweils eines Summierers--19 bzw. 20--gegeben, wobei ein negativer Eingang jedes Summierers mit einer einstellbaren Bezugssignalquelle--21 bzw. 22-- verbunden ist.

   Die auf die negativen Eingänge gegebenen Bezugssignale werden so eingestellt, dass die Ausgangssignale beider Summierer bei unerregtem Trag- oder Führungssystem gleich Null sind. Die Ausgänge der Summierer stehen mit den Eingängen eines   Dividierers--23--in   Verbindung, dessen Ausgangssignal die oben genannte Funktion F vom Abstand d darstellt, nämlich in erster Näherung proportional d ist, und zur Regelung der Erregung des Elektromagneten des Trag- oder Führungssystems Verwendung finden kann. Die beschriebene Schaltung kann als Analog-, Digital- oder Hybridschaltung aufgebaut sein. 



   Fig. 5 zeigt ein elektromagnetisches Trag-oder Führungssystem, bei dem der Abstand der Seitenschenkel --25-- des   Elektromagnetkernes --26-- grösser   ist, als der der Seitenschenkel --6-- der Ankerschiene --1--. Die   Magnetfeldeintrittsfläche - -27- - des   einen Schenkels und die   Magnetfeldaustrittsfläche --28-- des andern   
 EMI4.4 
 --26-- sindber --31--. Diese Anordnung ist geeignet, sowohl den Abstand d   zwischen Ankerschiene--1--und Elektro-     magnetkern -26-- als   auch eine Querauslenkung Ax des Elektromagneten relativ zur Ankerschiene zu erfassen.

   Während die Summe der Nutzfeldinduktionswerte an den Messstellen abgesehen von der Erregerstromabhängigkeit nur vom Abstand d abhängt und in erster Näherung von einer Querauslenkung Ax unabhängig ist, stellt die Differenz dieser Induktionswerte eine querauslenkungsabhängige Grösse dar, da mit jeder Querauslenkung praktisch eine Veränderung   des "Nutzflussquerschnittes   jeder Luftstrecke" verbunden ist. 



   Eine von   einer Querauslenkung --#x-- weit stärkere Abhängigkeit der Differenz   der Induktionswerte an den beiden Nutzfeldmessstellen wird dann erhalten, wenn, wie in Fig. 6 dargestellt, das elektromagnetische Trag- 
 EMI4.5 
 spielsweise die äusseren beiden Schenkel --35 und   36-- dieser Magnetanordnung-33, 34--   am Nutzfeldeintritt   und -austritt mitNutzfeldgebern   besetzt sind. Dann vergrössern bzw. verkleinern sich bei einer Querauslenkung -   der Elektromagnetanordnung--33, 34--   beide Luftstrecken des einzelnen Elektromagneten--33 bzw.   34-- zurAnkerschiene --1--,   so dass auch die Flüsse an den beiden Nutzfeldmessstellen trotz gleicher Erregung der Magnete unterschiedliche Werte annehmen.

   Der Streufeldgeber --31-- ist ebenso wie gemäss Fig. 5 an einer   Streufeldeintrittsfläche --37-- des   einen   Seitemchenkels --35-- des   Kernes des Elektromagneten --33-- angebracht. 



   AnStelle des Streufeldgebers --31-- kann selbstverständlich auch ein Erregerstromgeber in den Erregerkreis der Anordnungen gemäss Fig. 5 und 6 eingeschaltet sein. Ebenso können auch bei diesen Anordnungen gesonderte Flussleitbügel gemäss Fig. 3 zur Erzielung eines magnetischen Nebenschlusses zur Streufeldmessung vorgesehen sein. 



   Für die von denNutzfeldgebern --29-- der Anordnungen nach den Fig. 5 und 6 bei sättigungsfreiem Betrieb erzeugten Signale Us und   U4   und das im   Streufeldgeber --31- bzw.   einem Erregerstromgeber erzeugte 

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 Signal Us gilt : 
 EMI5.1 
 
Bei kleineren Querauslenkungen   6 x, wie   sie bei elektromagnetischen   Trag-oder Führungssystemen die   Regel sind, gelten nach Taylor folgende   Näherungsgleichungen :   
 EMI5.2 
 Damit ergibt sich für die zu erfassende Querauslenkung folgender Ausdruck : 
 EMI5.3 
 
Ferner lässt sich aus den Gleichungen für die Signale U bis    Us   unter Zuhilfenahme der Näherungsgleichungen Ax eliminieren und folgende Beziehung schreiben :

   
 EMI5.4 
 
Da x konstant ist, verhält sich f3 (x, J, d) proportional zu J/d. Da anderseits   fg (J), d. h.   die Streufeldinduktion bzw. die Spannung am Erregerstromgeber, dem Erregerstrom proportional ist, stellt sich dieobige Beziehung als abstandsproportional heraus, d. h. 
 EMI5.5 
 



   Eine entsprechende Schaltung mit einem dem Abstand d und einem der Querauslenkung   Ax   proportionalen Ausgangssignal, bei der identische Nutzfeldgeber   (U,      U )   verwendet sind, ist in Fig. 7 dargestellt. 



  Die beiden Nutzfeldgebersignale   U3   und U4 werden auf positive Eingänge eines ersten   Summierer-39-   gegeben, wobei eine   Bezugsignalquelle-40-einen   negativen Eingang des   Summierers-39-mit   dem doppelten konstanten Signalanteil 2U30 der Nutzfeldgeber --29-- beaufschlagt. Das Ausgangssignal dieses Summierers --39-- gelangt auf einen Eingang eines Dividierers-41-. Weiter werden die Signale U2 und U4 auf ungleichpolige Eingänge eines zweiten Summierers --42-- gegeben, dessen Ausgang mit dem zweiten Eingang des   Dividierers-41-in   Verbindung steht.

   Dieser   Dividierer --41- bildet   nach den obigen Ausführungen ein Signal, welches nur von der Querauslenkung Ax des   Elektromagneten-26-- gemäss Fig. 5   oder der   Elektromagnetanordnung-33, 34-gemäss Fig. 6   abhängt. Das Signal U5 des   Streufeldgebers-31-   bzw.

   eines Erregerstromgebers wird auf einen positiven Eingang eines dritten Summierers-43-gegeben und durch Anschluss einer Bezugsignalquelle-44-an einen negativen Summierereingang um den gegebenenfalls vorhandenen konstanten Signalanteil   Uso vermindert.   Der Ausgang dieses Summierers führt auf einen Eingang eines weiteren   Dividierers--45--,   auf dessen zweiten Eingang das Ausgangssignal des ersten Summierers --39-- gelangt, so dass dieser zweite Dividierer --45-- ein Ausgangssignal liefert, das, wie oben erläutert, nur eine Funktion F des Abstandes d ist. Auch diese Schaltung kann aus analogen. digitalen oder hybriden Elementen aufgebaut sein. 

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Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE : 1. Anordnung zum berührungsfreien Messen des lotrechten Abstandes zwischen einem Elektromagneten und einerAnkerschiene eines elektromagnetischen Trag- oder Führungssystems, insbesondere zum Tragen und Führen von Schwebefahrzeugen, mit einem ersten Messfühler zum Erfassen der Induktion des elektromagnetischen NutzfeldeszwischendemElektromagnetenundderAnkerschiene, dadurchgekennzeichnet,dasseinezweiter Messfühler (11 bzw. 13) zum Erfassen der Induktion des magnetischen Streufeldes zwischen dem Elektromagneten (2) und derAnkerschiene (l) vorgesehen ist, dass die beiden Messfühler (10 und 11 bzw. 13) mit einer Rechenschaltung verbunden sind, die wenigstens zwei Summierglieder (19, 20 bzw. 39, 43) und wenigstens ein an die <Desc/Clms Page number 6> Summierglieder angeschlossenes Dividierglied (23 bzw.
    45) enthält, dass ein erster Eingang jedes Summiergliedes mit demAusgang des dem betreffenden Summierglied zugeordneten Messfühlers und ein zweiter Eingang jedes Summiergliedes mit einer einstellbaren Bezugssignalquelle (21, 22, bzw. 40, 44) verbunden ist und dass das Dividierglied zur Bildung des Quotienten aus dem Ausgangssignal (J/d) des dem ersten Messfühler (10) nachgeschalteten Summiergliedes (19 bzw. 39) und dem Ausgangssignal (J) des dem zweiten Messfühler (11 bzw. 13) nachgeschalteten Summiergliedes (20 bzw. 43) ausgebildet ist.
    2. Anordnung nachAnspruchl, dadurch gekennzeichnet, dass als zweiter Messfühler ein in dem Erregerstromkreis des Elektromagneten (2) angeordneter Serienwiderstand (13) vorgesehen ist (Fig. 2).
    3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit einem verstellbaren Luftspalt (17) versehenerFlussleitbügel (14) zwischen den Stirnseiten des Elektromagneten (2) angeordnet ist und dass in diesem Luftspalt (17) der zweite Messfühler (11) angebracht ist (Fig. 3).
    4. Anordnung nachAnspruchlfür ein Trag-undFührungssystem, bei dem sowohl der Kern des Elektromagne- EMI6.1 dieAnkerschiene im wesentlichen eineU-förmige Gestaltfeldeintrittsf1äche (27 bzw. 28) jeweils ein erster Messfühler (29) angebracht ist und dass dieRechenschaltung ein weiteres Summierglied (42) enthält, das eingangsseitig mit den Ausgängen dieser beiden Messfühler (29) und ausgangsseitig mit einem zweiten Dividierglied (41) verbunden ist, und dass das zweite Dividierglied (41) an den Eingang des ersten Dividiergliedes (45) angeschlossen und zur Bildung des Quotienten (J/d) aus dem Eingangs- signal des erstenDividiergliedes (45) und dem Ausgangssignal des weiteren Summiergliedes (42) ausgebildet ist, wobei dieser Quotient (J/d)
    der horizontalen Querauslenkung (Ax) des Elektromagneten (26) gegenüber der Ankerschiene (1) entspricht (Fig. 5).
    5. Anordnung nach Anspruch 1 für ein Trag- und Führungssystem, bei dem wenigstens ein Paar erregter Elektromagnete mit übereinstimmenden, U-förmigen Kernen gegenüber einer U-förmigen Ankerschiene ent- EMI6.2 an den äussersten oder innersten Seitenschenkeln jedes Elektromagnetpaares (33,34) im Bereich der Nutzfeldaustritts-bzw.
    Nutzfeldeintrittsfläche jeweils ein erster Messfühler (29) angebracht ist und dass die Rechenschal- tung ein weiteres Summierglied (42) enthält, das eingangsseitig mit den Ausgängen dieser beiden Messfühler (29) und ausgangsseitig mit einem zweiten Dividierglied (41) verbunden ist, und dass das zweite Dividierglied (41) an den Eingang des ersten Dividiergliedes (45) angeschlossen und zur Bildung des Quotienten (J/d) aus dem Eingangssignal des ersten Dividiergliedes (45) und demAusgangssignal des weiterenSummiergliedes (42) ausgebildet ist, wobei dieser Quotient (J/d) der horizontalen Verschiebung (Ax) des Elektromagnetenpaares (33,34) gegenüber der Ankerschiene (1) entspricht (Fig. 6).
AT446173A 1973-05-22 1973-05-22 Anordnung zum berührungsfreien messen des lotrechten abstandes zwischen einem elektromagneten und einer ankerschiene eines elektromagnetischen trag- oder führungssystems AT326184B (de)

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