Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur elektrischen Energieübertragung von einem stationären Primär-Schaltkreis auf einen relativ zu diesem bewegbaren Sekundär-Schaltkreis sowie Rück-übertragung von im Sekundär-Kreislauf erzeugten Messdaten auf den Primär-Kreislauf.
In vielen Bereichen der Technik besteht der Wunsch, elektrische Energie von einem stationären Primär-Schaltkreis auf einen relativ zu diesem bewegbaren Sekundär-Schaltkreis zu übertragen, gegebenenfalls zusätzlich einer Rückübertragung von im Sekundär-Kreislauf erzeugten Messdaten auf den Primär-Kreislauf, was üblich mit Bürstenanordnungen oder Funksteuerung bewerkstelligt wird.
Weder das eine noch das andere wird aber den heutigen Ansprüchen gerecht oder ist gar nicht durchführbar.
So ist es beispielsweise bei Vacuum-Beschichtungsanlagen nicht möglich, die von domförmigen, in der Vacuumkammer drehenden Trägermitteln gehaltenen Substrate in unmittelbarer Nähe mit Fühlermitteln zu überwachen, da eine anwendbare Messdatenübertragung vom rotierenden Dom auf den stationären Anlageteil bisher nicht möglich war.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist deshalb die Schaffung eines Verfahrens, welches eine elekt-rische Energieübertragung von einem stationären Primär-Schaltkreis auf einen relativ zu diesem bewegbaren Sekundär-Schaltkreis sowie Rückübertragung von im Sekundär-Kreislauf erzeugten Messdaten auf den Primär-Kreislauf in einer heute angemessenen Weise gestattet.
Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass im Primär-Schaltkreis eine Primärspannung erzeugt und diese transformatorisch auf den Sekundär-Schaltkreis übertragen wird; und dass dann die im Sekundär-Schaltkreis erzeugten Messdaten digital umgeformt und auf dem gleichen transformatorischen Weg auf den Primär-Schaltkreis rückübertragen und dort ausgewertet werden.
Hierbei wird vorzugsweise der transformatorische Weg von einem Transformator gebildet mit einer Primär-Spule im Primär-Schaltkreis auf einem stationären Kern und mit einer Sekundär-Spule im Sekundär-Schaltkreis auf einem relativ zum stationären Kern bewegbaren Kern.
Bevorzugt werden dann die digitalisierten Messdaten im Sekundär-Schaltkreis einem Kurzschlusserzeuger zugeführt zur Erzeugung von Stromänderungen im Sekundär-Schaltkreis, welche im Primär-Schaltkreis Eingangssignale für einen Rechner induzieren, die in verwertbare Ausgangssignale überführt werden.
Erfindungswesentlich ist dabei, dass die Primär-Spule mit dem stationären Kern und die Sekundär-Spule mit dem bewegbaren Kern relativ linear oder umlaufend zueinander bewegbar sind.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Einrichtung zur elektrischen Energieübertragung von einem stationären Primär-Schaltkreis auf einen relativ zu diesem bewegbaren Sekundär-Schaltkreis sowie Rückübertragung von im Sekundär-Schaltkreis erzeugten Messdaten auf den Primär-Schaltkreis.
Diese Einrichtung zeichnet sich erfindungsgemäss dadurch aus, dass der Primär-Schaltkreis über einen Transformator mit dem Sekundär-Schaltkreis berührungsfrei gekoppelt ist, wobei der Transformator eine Primär-Spule im Primär-Schaltkreis auf einem stationären Kern und eine Sekundär-Spule im Sekundär-Schaltkreis auf einem relativ zum stationären Kern bewegbaren Kern umfasst, wobei sich im Primär-Schaltkreis eine Spannungsquelle sowie eine Auswerteeinrichtung für die induzierten Messdaten befinden und sich im Sekundär-Kreislauf Messdaten erzeugende Fühlermittel sowie eine die Messdaten digitalisierende Auswerteeinrichtung befinden, deren Ausgangssignale einen Kurzschlusserzeuger steuern.
Hierbei ist es vorteilhaft dass die Primär-Spule mit dem stationären Kern und die Sekundär-Spule mit dem bewegbaren Kern relativ linear oder umlaufend zueinander bewegbar angeordnet sind.
Eine beispielsweise Ausführungsform einer Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein Prinzipschema einer Einrichtung zur elektrischen Energieübertragung von einem stationären Primär-Schaltkreis auf einen relativ zu diesem bewegbaren Sekundär-Schaltkreis, wobei der Primär-Schaltkreis über einen Transformator mit dem Sekundär-Schaltkreis berührungsfrei gekoppelt ist; Fig. 2 einen Primär-Schaltkreis, der über einen Transformator mit dem Sekundär-Schaltkreis berührungsfrei gekoppelt ist gemäss dem Prinzipschema gemäss Fig. 1; und Fig.
3 im Schnitt und in Draufsicht den Transformator mit einer Primär-Spule auf einem stationären Kern und einer Sekundär-Spule auf einem relativ zum stationären Kern bewegbaren Kern, wobei die Kerne mit ihren Spulen koaxial und relativ zueinander umlaufend angeordnet sind.
Aus den Fig. 1 bis 3 geht eine Einrichtung zur elektrischen Energieübertragung von einem stationären Primär-Schaltkreis 1 auf einen relativ zu diesem bewegbaren Sekundär-Schaltkreis 3 sowie Rück-übertragung von im Sekundär-Schaltkreis erzeugten Messdaten auf den Primär-Schaltkreis hervor.
Diese Einrichtung dient der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens, welches eine elektrische Energieübertragung von einem stationären Primär-Schaltkreis auf einen relativ zu diesem bewegbaren Sekundär-Schaltkreis sowie Rückübertragung von im Sekundär-Kreislauf erzeugten Messdaten auf den Primär-Kreislauf in einer heute angemessenen Weise gestattet.
Hierbei ist der Primär-Schaltkreis 1 über einen Transformator 2 mit dem Sekundär-Schaltkreis 3 berührungsfrei gekoppelt, wobei der Transformator 2 eine Primär-Spule 4 im Primär-Schaltkreis 1 auf einem stationären Kern 5 und eine Sekundär-Spule 6 im Sekundär-Schaltkreis 3 auf einem relativ zum stationären Kern 5 bewegbaren Kern 7 umfasst, wobei sich im Primär-Schaltkreis 1 eine Spannungsquelle 8 sowie eine Auswerteeinrichtung 9 für die induzierten Messdaten befinden und sich im Sekundär-Kreislauf 3 Messdaten erzeugende Fühlermittel 10 sowie eine die Messdaten digitalisierende Auswerteeinrichtung 11 befinden, deren Ausgangssignale einen Kurzschlusserzeuger 12 steuern.
Wie Fig. 3 mehr im Einzelnen andeutet, sind hier und beispielsweise die Primär-Spule 4 mit dem stationären Kern 5 und die Sekundär-Spule 6 mit dem bewegbaren Kern 7 in koaxialer Anordnung und relativ umlaufend zueinander bewegbar angeordnet.
Durch diese Massnahmen wird es möglich, eine elektrische Energieübertragung von einem stationären Primär-Schaltkreis auf einen relativ zu diesem bewegbaren Sekundär-Schaltkreis sowie Rückübertragung von im Sekundär-Kreislauf erzeugten Messdaten auf den Primär-Kreislauf in einer heute angemessenen Weise zu gestatten, indem im Primär-Schaltkreis eine Primärspannung erzeugt und diese transformatorisch auf den Sekundär-Schaltkreis übertragen wird; und dass dann die im Sekundär-Schaltkreis erzeugten Messdaten digital umgeformt und auf dem gleichen transformatorischen Weg auf den Primär-Schaltkreis rückübertragen und dort ausgewertet werden.
Gemäss Fig. 2 erhält der mit dem Sekundär-Schaltkreis 3 bewegte Messfühler 10 seine Energie transformatorisch aus dem Primär-Schaltkreis 1. Die vom Messfühler 10 erzeugten Strom- und Spannungs-Messdaten gelangen dann zu der Auswerteeinrichtung 11, beispielsweise Rechner. Die dann in digitale Ausgangssignale umgeformten Messdaten steuern einen Kurzschlusserzeuger 12, beispielsweise in Form eines Transducers, welcher den Strom im Sekundär-Schaltkreis 3 gemäss dem Messdatenverlauf kurzschliesst.
Die dadurch erzeugten relativ grossen Strom- und Spannungsänderungen im Sekundär-Schaltkreis 3 induzieren im Primär-Schaltkreis äquivalente Strom- und Spannungsänderungen, die über einen Widerstand 9' und einen Transducer 9'' zu einem Rechner 9''' der Auswerteeinrichtung 9 im Primär-Schaltkreis 1 gelangen und dort in verwertbare Ausgangssignale, beispielsweise Nachregelsignale u.dgl., überführt werden.
Selbstverständlich sind im Rahmen der vorbeschriebenen Erfindung eine ganze Reihe von Modifikationen möglich, ohne dabei den Erfindungsgedanken zu verlassen. So kann der Messfühler beliebiger Art, etwa ein Temperaturfühler sein. Weiter kann der Sekundär-Schaltkreis auch mehrere gleiche oder unterschiedliche Messfühler umfassen. Entsprechend sind dann Auswerteeinrichtung und Kurzschlusserzeuger im Sekundär-Schaltkreis sowie die Auswerteeinrichtung im Primär-Schaltkreis auszulegen.
The present invention relates to a method for the electrical energy transmission from a stationary primary circuit to a secondary circuit which is movable relative to the primary circuit, and to the retransmission of measurement data generated in the secondary circuit to the primary circuit.
In many areas of technology, there is a desire to transfer electrical energy from a stationary primary circuit to a secondary circuit that can be moved relative to this, possibly additionally to retransfer measurement data generated in the secondary circuit to the primary circuit, which is customary with brush arrangements or radio control is accomplished.
Neither one does justice to today's demands or is not feasible at all.
For example, it is not possible with vacuum coating systems to monitor the substrates held in the vicinity by dome-shaped carrier means rotating in the vacuum chamber with sensor means, since it has not previously been possible to transfer applicable measurement data from the rotating dome to the stationary system part.
It is therefore an object of the present invention to provide a method which enables electrical energy transfer from a stationary primary circuit to a secondary circuit which is movable relative to this, and retransmission of measurement data generated in the secondary circuit to the primary circuit in an appropriate manner today Way allowed.
This is achieved according to the invention in that a primary voltage is generated in the primary circuit and this is transmitted to the secondary circuit in a transformer manner; and that the measurement data generated in the secondary circuit are then digitally transformed and transmitted back to the primary circuit in the same transformer way and evaluated there.
In this case, the transformer path is preferably formed by a transformer with a primary coil in the primary circuit on a stationary core and with a secondary coil in the secondary circuit on a core which is movable relative to the stationary core.
The digitized measurement data in the secondary circuit are then preferably fed to a short-circuit generator for generating current changes in the secondary circuit which induce input signals for a computer in the primary circuit and are converted into usable output signals.
It is essential to the invention that the primary coil with the stationary core and the secondary coil with the movable core can be moved relative to one another in a relatively linear or circumferential manner.
Furthermore, the present invention relates to a device for the electrical energy transmission from a stationary primary circuit to a secondary circuit which can be moved relative to the primary circuit, and to the retransmission of measurement data generated in the secondary circuit to the primary circuit.
According to the invention, this device is characterized in that the primary circuit is coupled in a contact-free manner to the secondary circuit via a transformer, the transformer having a primary coil in the primary circuit on a stationary core and a secondary coil in the secondary circuit comprises a core that can be moved relative to the stationary core, a voltage source and an evaluation device for the induced measurement data being located in the primary circuit and sensor means generating measurement data and an evaluation device digitizing the measurement data are located in the secondary circuit, the output signals of which control a short-circuit generator.
It is advantageous here that the primary coil with the stationary core and the secondary coil with the movable core are arranged so as to be movable relative to one another in a linear or circumferential manner.
An example embodiment of an arrangement for carrying out the method according to the invention is explained in more detail below with reference to the drawing. 1 shows a basic diagram of a device for electrical energy transmission from a stationary primary circuit to a secondary circuit that can be moved relative to the primary circuit, the primary circuit being coupled in a contactless manner via a transformer to the secondary circuit; FIG. 2 shows a primary circuit which is coupled in a contactless manner via a transformer to the secondary circuit in accordance with the basic scheme shown in FIG. 1; and Fig.
3 in section and in plan view the transformer with a primary coil on a stationary core and a secondary coil on a core which can be moved relative to the stationary core, the cores with their coils being arranged coaxially and circumferentially relative to one another.
1 to 3 show a device for electrical energy transmission from a stationary primary circuit 1 to a secondary circuit 3 which can be moved relative to the primary circuit as well as retransmission of measurement data generated in the secondary circuit to the primary circuit.
This device is used to carry out the method according to the invention, which allows electrical energy to be transferred from a stationary primary circuit to a secondary circuit which can be moved relative to the primary circuit, as well as retransfer of measurement data generated in the secondary circuit to the primary circuit in an appropriate manner today.
Here, the primary circuit 1 is coupled via a transformer 2 to the secondary circuit 3 without contact, the transformer 2 having a primary coil 4 in the primary circuit 1 on a stationary core 5 and a secondary coil 6 in the secondary circuit 3 on a core 7 which is movable relative to the stationary core 5, a voltage source 8 and an evaluation device 9 for the induced measurement data being located in the primary circuit 1 and sensor means 10 generating measurement data and an evaluation device 11 digitizing the measurement data being located in the secondary circuit 3 whose output signals control a short-circuit generator 12.
As more fully indicated in FIG. 3, here and for example the primary coil 4 with the stationary core 5 and the secondary coil 6 with the movable core 7 are arranged in a coaxial arrangement and can be moved relative to one another in a circumferential manner.
These measures make it possible to allow electrical energy transmission from a stationary primary circuit to a secondary circuit that is movable relative to this, as well as retransfer of measurement data generated in the secondary circuit to the primary circuit in a manner that is appropriate today, by in the primary Circuit generates a primary voltage and this is transmitted to the secondary circuit in a transformer; and that the measurement data generated in the secondary circuit are then digitally transformed and transmitted back to the primary circuit in the same transformer way and evaluated there.
2, the sensor 10 moved with the secondary circuit 3 receives its energy from the primary circuit 1 in a transformer-like manner. The current and voltage measurement data generated by the sensor 10 then reach the evaluation device 11, for example a computer. The measurement data then converted into digital output signals control a short-circuit generator 12, for example in the form of a transducer, which short-circuits the current in the secondary circuit 3 in accordance with the measurement data curve.
The relatively large current and voltage changes in the secondary circuit 3 generated thereby induce equivalent current and voltage changes in the primary circuit, which changes via a resistor 9 'and a transducer 9' 'to a computer 9' '' of the evaluation device 9 in the primary Arrive circuit 1 and there converted into usable output signals, such as readjustment signals and the like.
Of course, a whole series of modifications are possible within the scope of the above-described invention without departing from the inventive concept. The sensor can be of any type, for example a temperature sensor. Furthermore, the secondary circuit can also comprise several identical or different sensors. The evaluation device and short-circuit generator in the secondary circuit and the evaluation device in the primary circuit must then be designed accordingly.