DE10160877A1 - Verfahren zur Temperaturkompensation an einem berührungslosen Wegmess-System - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Temperaturkompensation an einem berührungslosen, induktiv oder auf Wirbelstrombasis arbeitenden Wegmesssystem, das zumindest eine als Sensor dienende Spule aufweist und wobei durch diese Spule(n) ein elektrischer Wechselstrom zur Magnetfeld-Erzeugung geleitet wird. Erfindungsgemäß wird der durch die Spule(n) geleitete Wechselstrom auch bei sich ändernder Temperatur der Spule(n) konstant gehalten, so dass trotz unterschiedlicher Temperaturen bei sonst gleichen Randbedingungen keine unterschiedlichen Magnetfelder innerhalb und außerhalb der Spule(n) erzeugt werden. Bevorzugt wird hierbei der Spannungsabfall an zumindest einem in Reihe mit der Spule oder dem Spulensystem geschalteten elektrischen Messwiderstand mittels einer Verstärkerschaltung gemessen und letztlich als Steuergröße für einen konstanten Spulenstrom verwendet. Die Ausgangsspannung der Verstärkerschaltung wird dann in einen Spitzenspannungsdetektor gegeben, um die maximale Amplitude des in die Spule oder in das Spulensystem geleiteten Wechselstromes zu ermitteln. Gemäß einem Ist-Sollwert-Vergleich wird dann die Spule oder das Spulensystem mit einer entsprechend nachgeregelten elektrischen Analogspannung versorgt.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Temperaturkompensation an einem berührungslosen, induktiv oder auf Wirbelstrombasis arbeitenden Wegmess- System, das zumindest eine als Sensor dienende Spule aufweist und wobei durch diese Spule(n) ein elektrischer Wechselstrom zur Magnetfeld- Erzeugung geleitet wird. Zum technischen Umfeld wird neben der DE 199 13 869 A1 insbesondere auf die DE 198 04 414 C2 verwiesen.
• Berührungslos arbeitende Wegmess-Systeme sind in den unterschiedlichsten Ausführungsformen bekannt und werden in vielfältigen Bereichen eingesetzt. Bspw. werden solche Wegmess-Systeme auch an den neuartigen elektromagnetischen Ventiltrieben von Brennkraftmaschinen benötigt, da hierbei eine Kenntnis der jeweiligen Position der Brennkraftmaschinen- Hubventile praktisch unabdingbar ist. Die eingangs erstgenannte DE 199 13 869 A1 zeigt hierfür ein Beispiel.
• Hinsichtlich ihrer prinzipiellen Funktionsweise lassen sich berührungslos arbeitende Wegmess-Systeme in auf Wirbelstrombasis arbeitende, sowie in induktive, kapazitive, optische und akustische Wegmess-Systeme gliedern. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf berührungslose Wegmess- Systeme, die entweder auf Wirbelstrombasis oder induktiv arbeiten, und mindestens eine als Sensor fungierende Spule, bevorzugt jedoch ein aus mehreren (zumindest zwei) Spulen bestehendes Spulensystem aufweisen.
• Wenn nach dem Wirbelstrom-Messprinzip gearbeitet wird, so kann als Messobjekt ein elektrisch leitender Ring oder Kern aus Kupfer oder Aluminium dienen, welcher entweder außerhalb oder innerhalb des genannten Spulensystems positioniert ist, und in dem Wirbelströme angeregt werden. Induktive arbeitende Mess-Systeme verwenden einen weichmagnetischen Ring oder einen Kern, dessen Position bezüglich des Spulensystems über Induktivitätsänderungen bestimmt wird. Grundsätzlich zeichnen sich - bedingt durch das Funktionsprinzip und den Aufbau - diese berührungslosen Wegmess-Systeme und dabei insbesondere die auf Wirbelstrombasis arbeitenden durch eine sehr hohe Messgenauigkeit aus. Ein bekannter und dabei einer der größten Nachteile dieser berührungslosen Wegmeßsystemen ist jedoch deren äußerst hohe Temperaturempfindlichkeit.
• Wenn ein solches berührungsloses Wegmess-System bspw. - wie oben bereits erwähnt - an einer Brennkraftmaschine eingesetzt werden soll, so besteht das Problem, dass dieses System, d. h. der Sensor und die dazugehörige Auswerteelektronik auch noch über einen sehr weiten Temperaturbereich von 200° und mehr zuverlässig arbeiten sollte. Wegen der genannten hohen Temperaturempfindlichkeit sind somit geeignete Maßnahmen zur Temperaturkompensation erforderlich. Beispielsweise schlägt die eingangs zweitgenante DE 198 04 414 C2 die Verwendung mehrerer Kompensationsspulen zur Kompensation von Temperatureinflüssen vor. Als Alternative hierzu beiläufig erwähnt ist in dieser genannten Schrift eine separate Konstantstromspeisung der Auswerteelektronik des berührungslosen Wegmess-Systems, ohne dass hierauf darin weiter eingegangen wird.
• Wenn eine Temperaturkompensation wie in der genannten Schrift vorgeschlagen unter Verwendung mehrerer Kompensationsspulen realisiert wird, so ist dies mit hohem Bau-Aufwand verbunden. Andere Formen einer Temperaturkompensation werden an berührungslosen Wegmess-Systemen möglicherweise deshalb nicht umgesetzt, weil die temperaturbedingte Änderung der Ausgangssignale des Mess-Systems in den meisten Fällen nicht korrigiert werden kann, da kein einfacher allgemein gültiger Zusammenhang zwischen der Temperatur und den Ausgangssignalen bekannt ist. Üblicherweise wird daher in denjenigen Einsatzfällen, die keine konstanten Temperaturbedingungen gewährleisten, zur Lösung dieser Problematik und zur thermischen Stabilisierung der Messwerte eine individuelle Eichung jedes einzelnen Sensors durchgeführt, die dann mittels mathematischer Verfahren dazu benutzt wird, den sog. Temperaturgang bzw. die Temperaturdrift des Sensors und der Sensormesswerte zu reduzieren.
• Hiermit soll nun aufgezeigt werden, wie an einem berührungslosen, induktiv oder auf Wirbelstrombasis arbeitenden Wegmess-System, das zumindest eine als Sensor dienende Spule aufweist und wobei durch diese Spule(n) ein elektrischer Wechselstrom zur Magnetfeld-Erzeugung geleitet wird, auf relativ einfache Weise eine ausreichend genaue Temperaturkompensation durchgeführt werden kann (= Aufgabe der vorliegenden Erfindung).
• Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, dass der durch die Spule(n) geleitete Wechselstrom auch bei sich ändernder Temperatur der Spule(n) konstant gehalten wird. Vorteilhafte Weiterbildungen des vorgeschlagenen Verfahrens sind Inhalt der Unteransprüche, ferner sind einfache elektrische Schaltungsanordnungen zur Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens angegeben.
• Zunächst sei geschildert, auf welchen Grundüberlegungen die vorliegende Erfindung basiert. So wurde erkannt, dass sich die temperaturbedingten Änderungen der vom Wegmess-System ermittelten Messwerte auf zwei voneinander trennbare Effekte am sog. Target zurückführen lassen. Mit dem Begriff "Target" wird dabei dasjenige im oder relativ zum Spulensystem (bzw. in der oder relativ zu der Spule) bewegte Objekt bezeichnet, dessen Position oder zurückgelegter Weg mit dem Mess-System ermittelt werden soll.
• Einen ersten Effekt stellt die temperaturbedingte Änderung der physikalischen Eigenschaften des Targets selbst dar. Dessen physikalische Eigenschaften und ihr temperaturabhängiges Verhalten sind üblicherweise genau bekannt und in diversen Tabellenbüchern hinsichtlich der Materialeigenschaften ausführlich dokumentiert. Zumindest theoretisch kann daher dieser erste Effekt grundsätzlich in korrigierender Weise berücksichtigt werden, wenn die jeweilige Target-Temperatur bekannt ist, und zwar durch geeignete Weiterverarbeitung der Sensorsignale bspw. in einer elektronischen Auswerteeinheit, in der diese bekannten physikalischen Eigenschaften abgelegt sind. Dies setzt die Kenntnis der jeweiligen Target-Temperatur voraus, die mit Hilfe von Temperatursensoren gemessen werden kann, die in unmittelbarer Nähe des Targets angeordnet sind.
• Als einen zweiten Effekt gibt es einen erheblichen Temperatureinfluss, der vom Messprinzip als solchen, nämlich von der Erzeugung von anregenden Magnetfeldern innerhalb und außerhalb der Spule(n), herrührt. Dieser Temperatureinfluss stellt in der Regel diejenige Größe dar, die am wenigsten in der Praxis beherrschbar ist. Unter anderem liegt dies daran, dass - obwohl die verwendeten Spulen automatisch gewickelt werden - sich praktisch gleiche Spulen doch in gewissen hier wesentlichen Eigenschaften voneinander unterscheiden können. Insbesondere haben bereits geringe Unterschiede, bspw. in der Wicklungsdichte, bezüglich der Drahtstärken oder der Spulengeometrie, unmittelbare nicht vernachlässigbare Folgen auf die durch sie erzeugten magnetischen Felder und insbesondere deren Temperaturverhalten. Selbst bei Kenntnis der Temperatur der Spulen oder Spulensysteme ist deren Temperaturverhalten nicht einfach vorhersagbar oder berechenbar.
• Bei einem berührungslosen Wegmess-System, das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt, erfolgt bekanntlich eine Anregung von Wirbelströmen im Target-Material durch Spulen oder Spulensysteme, in deren Magnetfeld(ern) sich das Target befindet. Dabei werden durch die Spulen und/oder Spulensysteme elektrische Wechselströme geschickt, die innerhalb und außerhalb der Spulensysteme periodisch sich verändernde Magnetfelder erzeugen, welche dann aufgrund der Leitfähigkeiten der Target- Materialien in den Targets Wirbelströme erzeugen. Das gleiche gilt für induktiv arbeitende Wegmess-Systeme, bei denen ebenfalls durch die Spulen und/oder Spulensysteme elektrische Wechselströme geschickt werden, die periodisch sich verändernde Magnetfelder erzeugen, welche dann aufgrund der Permeabilitäten der Target-Materialien in den Sensor- Spulen entsprechende Induktionsspannungen erzeugen.
• Der vorliegenden Erfindung liegt nun zugrunde, diese erzeugten Magnetfelder hinsichtlich der Änderung der Umgebungstemperaturen über einen möglichst großen Temperaturbereich konstant zu halten.
• Bei den herkömmlichen Sensorsystemen wird eine Wechselspannung konstanter Amplitude an die entsprechenden Spulensysteme angelegt. Diese Spulensysteme sind meistens aus Metalldrähten (Kupfer, Aluminium, usw.) gewickelt, welche einen sich mit der Temperatur ändernden elektrischen Widerstand besitzen. Dieser Widerstand nimmt mit steigender Temperatur ständig zu. Dies hat zur Folge, dass der in das Spulensystem eingeprägte elektrische Wechselstrom bei einer Temperaturerhöhung nach der bisherigen Praxis gemäß dem Ohmschen Gesetz kleiner wird. Bekanntermaßen sind die von den elektrischen Spulen-Strömen innerhalb und außerhalb der Spulensysteme erzeugten Magnetfelder mit diesen Strömen über das Biot-Savart'sche Gesetz verknüpft. Die Folge davon ist, dass wenn die erregenden Spulenströme geringer werden, nicht nur die die Wirbelströme erzeugenden Magnetfelder kleiner werden, sondern sich die räumliche magnetische Feldverteilung innerhalb und außerhalb des Spulensystems vollständig ändert, was eine temperaturbedingte Änderung der Messwerte des Sensors nach sich zieht.
• Mit vorliegender Erfindung wird nun vorgeschlagen, diese Magnetfelder konstant zu halten, indem der in die Spule eingeprägte elektrische Strom bei sich verändernden Temperaturbedingungen konstant gehalten wird. Um eine entsprechende Funktion regelungstechnisch umsetzen zu können, ist es allerdings erforderlich, die Größe des aktuell durch die Spule bzw. das Spulensystem fließenden elektrischen Wechselstroms zu kennen. Hierfür bestehen grundsätzlich verschiedene Möglichkeiten, von denen jedoch nur solche interessant sind, die mit minimalem Aufwand bei hoher Zuverlässigkeit unter ausreichender Genauigkeit geeignet weiter verarbeitbare Resultate liefern.
• Unter diesen genannten Gesichtspunkten wird nun zur Ermittlung der Größe des in die Spule bzw. in das Spulensystem geschickten Wechselstromes vorgeschlagen, in Reihe mit dem genannten Spulensystem ein oder mehrere elektrische, und dabei vorzugsweise induktionsarme Messwiderstände zu verbauen, deren Spannungsabfall kontinuierlich mittels einer Verstärkerschaltung gemessen wird. Somit erhält man eine elektrische Spannung, die dem durch den Messwiderstand fließenden elektrischen Strom direkt proportional ist.
• Diese am Ausgang der genannten Verstärkerschaltung anliegende elektrische Spannung kann auf einen sogenannten Spitzenspannungs-Detektor gegeben werden, so dass hiermit die maximale Amplitude des in das Spulensystem eingeprägten Stroms gemessen werden kann. Ändert sich die Temperatur der Spule oder des Spulensystems, so ändert sich auch der Messwert am Ausgang des Spitzenspannungs-Detektors. Diese Spannung kann dann dazu benutzt werden, den Strom durch das Spulensystem nachzuregeln, und somit die Magnetfelder innerhalb und außerhalb der Spulensysteme temperaturstabil zu halten, und zwar abermals auf verschiedene, bevorzugt jedoch auf eine der beiden im folgenden erläuterten Arten:
  In einer ersten Ausführungsform wird die im genannten Spitzenspannungs- Detektor ermittelte Spitzenspannung, die der maximalen Amplitude des Wechselstroms durch das Spulensystem proportional ist, einem Analog- Digital-Wandler zugeführt. Die digitalen Ausgänge dieses A/D-Wandlers, mit vorzugsweise seriellen Ausgang, sind nun ihrerseits mit den digitalen Eingängen eines bevorzugt preisgünstigen, seriellen Microcontrollers bzw. Mikroprozessors verbunden, so dass innerhalb dieses Mikroprozessors ein Soll-Istwert-Vergleich durchgeführt werden kann. Liegt der aktuelle Wert unterhalb eines programmierbaren Sollwertes, bedeutet dies, dass die an dem Spulensystem anliegende Spannung sukzessive erhöht werden muss. Zur Kostenreduktion bietet sich hier ein Mikroprozessor an, der bereits über einen integrierten Analog-Digital-Wandler verfügt.
• Das Resultat dieses genannten Ist-Sollwert-Vergleiches ist ein neuer aktualisierter Digitalwert für die Größe des in das Spulensystem einzuspeisenden elektrischen Wechselstroms, der einem nachgeschalteten Digital- Analog-Wandler zugeführt wird. Von diesem D/A-Wandler kann dann eine nun nachgeregelte Analogspannung ausgegeben werden, die nun schaltungstechnisch, statt der sonst üblich verwendeten Konstantspannung, über dem Spulensystem angelegt wird. Um Kosten zu sparen kann auch hier ein relativ preisgünstiger serieller Digital-Analog-Wandler eingesetzt werden, an den keine besonders hohe Anforderungen hinsichtlich seines Temperaturverhaltens zu stellen ist, da dessen Temperaturdrift durch Rückführung der analogen Ausgangsspannung auf den Eingang des Analog-Digital-Wandlers ebenfalls durch einen weiteren Soll-Istwert-Vergleich korrigiert werden kann.
• In einer zweiten Ausführungsform kann die im genannten Spitzenspannungs-Detektor ermittelte Spitzenspannung, die der maximalen Amplitude des Wechselstroms durch das Spulensystem proportional ist, einem weiteren analogen Schaltkreis zugeführt werden. Dieser analoge Schaltkreis ist so ausgeführt, das er als analoger Regelkreis funktioniert, wobei der Ist- Sollwert-Vergleich hier zwischen den zwei Eingangsspannungen eines Operationsverstärkers durchgeführt wird. Der Sollwert stammt dabei von einer Referenzspannungsquelle. Die entstehende Ausgangsspannung des Operationsverstärkers dient dazu, einen Transistor aufzusteuern, der innerhalb eines Spannungsteilers für die üblicherweise verwendete konstante Wechselspannungsquelle eingefügt ist.
• Es gibt verschiedene Möglichkeiten, die vorliegende Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird auf die nachfolgende Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Zeichnungen verwiesen. In Verbindung hiermit werden auch im allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen erläutert. Im einzelnen zeigt:
• Fig. 1a in schematischer Darstellung das temperaturbedingte Verhalten des Anregungsstromes in einer Spule oder einem Spulensystem,
• Fig. 1b die daraus entsprechend obigem Vorschlag mittels eines Spitzenspannungsdetektors ermittelte elektrische Spannung,
• Fig. 1c die erfindungsgemäß an die Spule oder das Spulensystem angelegte elektrische Spannung, die anhand des in Fig. 1b ermittelten Wertes auf einen geeigneten entsprechenden Wert geregelt wird.
• Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung in Form eines Blockschaltbildes eine erfindungsgemäße Ausgestaltung der vorgeschlagenen Temperaturkompensation,
• Fig. 3 zeigt eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels nach Fig. 2, wobei ein mit Temperaturdrift behafteter Digital-Analog-Wandler verwendet ist,
• Fig. 4 zeigt in schematischer Darstellung in Form eines Blockschaltbildes eine erfindungsgemäße Ausgestaltung der Temperaturkompensation, wobei ein analoger Regelkreis verwendet ist.
• In der Figurenfolge 1a, 1b, 1c ist der Temperatureinfluss auf eine Elektromagnet-Spule oder ein entsprechendes Spulensystem dargestellt, d. h. wie sich unterschiedliche Temperaturen T bzw. T₀ auf die Anregungsstromstärke in der Spule oder im Spulensystem auswirken, wobei diese Spule oder dieses Spulensystem als Sensor eines berührungslosen, induktiv oder auf Wirbelstrombasis arbeitenden Wegmess-Systems fungiert.
• Bei einer ersten Temperatur T₀, die bspw. derjenigen Temperatur entspricht, die bei Inbetriebnahme des mit dieser Spule oder mit diesem Spulensystem arbeitenden berührungslosen Wegmess-Systems vorliegt, wird durch das Spulensystem ein Anregungsstrom mit einer bestimmten Amplitude getrieben. Dieser Strom wird mit Hilfe des Messwiderstandes und eines nachgeschalteten Verstärkers gemessen. Am Ausgang dieses Verstärkers liegt dann die elektrische Spannung U_M an, die bei der ersten Temperatur T₀ den in der linken Hälfte von Fig. 1a dargestellten Amplituden-Wert annimmt.
• Erwärmt sich nun dieses Spulensystem, entweder durch die Eigenerwärmung, oder durch Änderung der Umgebungstemperatur auf eine gegenüber der Temperatur T₀ höhere Temperatur T, so sinkt der Anregungsstrom ab, was durch den verringerten Wert für die elektrische Mess-Spannung U_M in der rechten Hälfte von Fig. 1a dargestellt ist.
• Wie weiter oben erläutert wurde, kann mit Hilfe eines Spitzenspannungsdetektors die soeben beschriebene Änderung des Spulen-Anregestroms, genauer der Mess-Spannung U_M, festgestellt werden. Dementsprechend gibt dieser Spitzenspannungsdetektor eine Gleichspannung U_S, die in Abhängigkeit von der aktuellen Temperatur unterschiedliche Werte annimmt, an einen Analog-Digital-Wandler weiter, so wie dies in Fig. 1b dargestellt ist. Wie ebenfalls weiter oben erläutert wurde, wird daraufhin die an die Spule bzw. an das Spulensystem des Wegmess-Systems angelegte elektrische Spannung U₀ so eingestellt, daß der Anregestrom konstant bleibt. Die hierfür über der gemeinsamen Zeitachse t erforderliche höhere Spannung U₀ ist in Fig. 1c rechtsseitig dargestellt, während linksseitig die ursprüngliche Spannung bei zunächst niedrigerer Bauteil-Temperatur T₀ dargestellt ist.
• In Fig. 2 ist schematisch dargestellt, wie die vorliegende Erfindung ausgestaltet werden kann. In Reihe mit einem Spulensystem 1, das Bestandteil eines berührungslosen Wegmess-Systems ist, sind in den elektrischen Schaltkreis ein oder mehrere Messwiderstände 2 eingefügt. Der an diesen festzustellende Spannungsabfall, der dem durch das Spulensystem 1 fließenden Strom direkt proportional ist, wird mittels einer Verstärkerschaltung 3 gemessen. Die am Ausgang des Verstärkers 3 liegende Spannung U_M wird einem Spitzenspannungsdetektor 4 zugeführt, welcher daraus die maximale Amplitude des Strom (vgl. Fig. 1a) ermittelt, und als Gleichspannung U_S (vgl. Fig. 1b) an einen Analog-Digital-Wandler 5 übergibt. Der Ausgang des ADC ist mit den digitalen Eingängen eines Microcontrollers 6 verbunden, so dass innerhalb dieses Microcontrollers 6 ein Soll-/Istwert- Vergleich durchgeführt werden kann. Resultat dieses Vergleiches ist ein neuer aktualisierter Digitalwert, der einem Digital-Analog-Wandler 7 zugeführt wird. Die von diesem Digital-Analog-Wandler 7 ausgegebene Analogspannung liegt schaltungstechnisch (Bezugsziffer 8) über dem Spulensystem 1 an, und zwar - vgl. Fig. 1c - als Spannung U₀.
• In Fig. 3 ist schematisch dargestellt, wie die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform erweitert werden kann, wenn als Digital-Analog-Wandler 7 ein sehr preisgünstiger, aber nicht besonders temperaturstabiler Baustein verwendet wird. In diesem Fall gelangt die Ausgangsspannung U_S des Spitzenspannungsdetektors 4 sowie die Ausgangsspannung des Digital- Analog-Wandler 7 auf die Eingänge eines zusätzlich eingefügten Multiplexers 9. Das Durchschalten des jeweiligen Eingangskanals des Multiplexers 9 auf den einzigen Ausgangskanal erfolgt softwaregesteuert durch den Microcontroller 6. Auf diese Art und Weise wird der Temperaturdrift des Digital-Analog-Wandlers in einfachster Weise über einen weiteren Soll- Istwert-Vergleich eliminiert.
• In Fig. 4 ist schematisch dargestellt, wie die vorliegende Erfindung ausgestaltet werden kann, wenn anstelle der in den vorhergehenden Figuren geschilderten digitalen Signalverarbeitung ein analoger Regelkreis verwendet wird. Die vom Spitzenspannungsdetektor 4 kommende Spannung U_S wird dabei auf den negativen Eingang eines weiteren Operationsverstärkers 11 gegeben. An dessen positiven Eingang liegt eine Sollspannung an, die von einer Referenzspannungsquelle 10 vorgegeben wird. Das verstärkte Differenzsignal dient zum Aufsteuern eines Transistors 12, dessen Emitterspannung schaltungstechnisch (Bezugsziffer 8) über dem Spulensystem 1 anliegt. Sinkt somit die vom Spitzenspannungsdetektor gelieferte Spannung ab, so wird durch den Soll-/Istwert-Vergleich mit Hilfe des Verstärkers 11 eine erhöhte Spannung an den Basiseingang des Transistors 12 gelegt, und dieser Transistor 12 entsprechend mehr aufgesteuert. Die Folge ist wie gewünscht eine erhöhte an das Spulensystem 1 angelegte Spannung U₀.
• Wie ausführlich erläutert wurde, sind durch die vorliegende Erfindung die eingangs genannten kritischen Temperatureinflüsse weitgehend auf die Änderung der physikalischen Eigenschaften des Target-Materials reduziert. Somit ist es nun möglich, - falls überhaupt erforderlich - einen allgemeingültigen Zusammenhang zwischen der Temperatur und den Sensorausgangssignalen anzugeben und in einer nachgeschalteten Steuerung mit einfachen Mitteln zu berücksichtigen, wie dies weiter oben in Zusammenhang mit dem dort sog. ersten Effekt durch eine temperaturbedingte Änderung der physikalischen Eigenschaften des Targets selbst bereits dargestellt wurde. Da nämlich die physikalischen Eigenschaften des Targets üblicherweise genau bekannt und in diversen Tabellenbüchern hinsichtlich der Materialeigenschaften ausführlich dokumentiert sind, kann dieser Effekt grundsätzlich in korrigierender Weise berücksichtigt werden, wenn die Targettemperatur bekannt ist, und zwar durch geeignete Weiterverarbeitung der Sensorsignale bspw. in einer elektronischen Auswerteeinheit, in der diese bekannten physikalischen Eigenschaften abgelegt sind.
• Durch die vorgeschlagene Verwendung eines Microcontrollers bzw. Mikroprozessors ist es weiterhin möglich, einen sich ständig selbst kalibrierenden Sensor zu erhalten, der unter anderem unvermeidliche Alterungseffekte des Target-Materials kompensiert. Ebenso ist es möglich, mittels der zusätzlichen Komponenten die Sensor-Ausgangssignale digital zu filtern und somit wesentlich ruhigere Sensorausgangsspannungen zu erhalten, oder aber standardisierte digitale Schnittstellen für die Messwertausgabe zu realisieren.
• Im übrigen kann dann, wenn mehrere Sensoren (und somit mehrere Spulensysteme oder dgl.) gleichzeitig betrieben werden sollen, durch Verwendung von Multiplexern die zur Korrektur notwendigen A/D-Wandler und der genannte Microcontroller bzw. Mikroprozessor für mehrere Sensoren gleichzeitig zu genutzt werden, was eine zusätzliche erhebliche Kostenreduzierung bedeutet. Dies ist möglich, da sich auftretende Temperaturänderungen im Vergleich mit der notwendigen Zeit für die Soll-Istwert-Vergleiche sehr langsam vollziehen, wobei noch darauf hingewiesen sei, dass dies sowie eine Vielzahl weiterer Details durchaus abweichend von obigen Erläuterungen gestaltet sein kann, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.

Claims (7)

1. Verfahren zur Temperaturkompensation an einem berührungslosen, induktiv oder auf Wirbelstrombasis arbeitenden Wegmesssystem, das zumindest eine als Sensor dienende Spule aufweist und wobei durch diese Spule(n) ein elektrischer Wechselstrom zur Magnetfeld- Erzeugung geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der durch die Spule(n) geleitete Wechselstrom auch bei sich ändernder Temperatur der Spule(n) konstant gehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungsabfall an zumindest einem in Reihe mit der Spule oder dem Spulensystem geschalteten elektrischen Messwiderstand mittels einer Verstärkerschaltung gemessen und letztlich als Steuergröße für einen konstanten Spulenstrom verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsspannung der Verstärkerschaltung in einen Spitzenspannungsdetektor gegeben wird um die maximale Amplitude des in die Spule oder in das Spulensystem geleiteten Wechselstromes zu ermitteln.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der ermittelte Spitzenspannungswert über einen A/D-Wandler einem Mikroprozessor zugeführt wird, der einen Ist-Sollwert-Vergleich durchführt und veranlasst, dass die Spule oder das Spulensystem mit einer entsprechend nachgeregelten elektrischen Analogspannung versorgt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der ermittelte Spitzenspannungswert einem weiteren analogen Regel-Schaltkreis zugeführt wird, in dem ein Ist-Sollwert-Vergleich zwischen den beiden Eingangsspannungen eines Operationsverstärkers anhand einer Referenzspannungsquelle durchgeführt wird und wobei die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers veranlasst, dass die Spule oder das Spulensystem mit einer entsprechend nachgeregelten elektrischen Analogspannung versorgt wird.

6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass temperaturbedingte Änderungen der physikalischen Eigenschaften des im Magnetfeld der Spule(n) bewegten Targets anhand der bekannten Zusammenhänge berücksichtigt werden.

7. Elektronische Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangegangenen Ansprüche.