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Die Erfindung betrifft einen Wegaufnehmer mit einem eine Spule aufweisenden Sensorelement, einer Tauchspule, die einen eine Eintauchöffnung für das Sensorelement aufweisenden Ringkörper aufweist, der eine Spulenanordnung trägt, und mit einer Auswerteschaltung zur Abgabe eines von der axialen Position des Sensorelementes gegenüber dem Ringspulenkörper abhängigen Ausgangssignal.
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Einen Wegaufnehmer, mit dem die Fadenzugkraft an einer Textilmaschine ermittelbar ist, wie ihn die
DE 41 29 803 A1 beschreibt, besitzt eine Tauchspule, die einen Elektromagneten ausbildet und eine dazu bewegliche Spule, die in eine Höhlung der Tauchspule eintaucht sowie eine Auswerteschaltung zur Abgabe eines beim Eintauchen der beweglichen Spule in die Tauchspule erzeugten Signals.
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Die
DE 69 502 283 T1 beschreibt einen Positionskodierer mit einem als Schwingkreis ausgebildeten Sensorelement und einer Flachspulenanordnung, die eine Sendespule und mehrere Empfangsspulen aufweist.
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Darüber hinaus sind im Stand der Technik Wegaufnehmer bekannt, die eine ortsfeste Tauchspule aufweisen, wobei in der Spule der Tauchspule ein elektromagnetisches Wechselfeld erregt wird. Ein metallisches Sensorelement beeinflusst beim Eintauchen in die Tauchspule das elektromagnetische Wechselfeld. Eine Auswerteschaltung erzeugt aus der Änderung des magnetischen Wechselfeldes ein Ausgangssignal, welches von der axialen Position des metallischen Sensorelementes gegenüber dem Ringspulenkörper abhängig ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Empfindlichkeit eines Wegaufnehmers zu verbessern.
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Gelöst wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung.
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Zunächst und im Wesentlichen wird ein Wechselstromerreger vorgeschlagen, der in der Spule des Sensorelementes einen Wechselstrom erregt. Dieser Wechselstromerreger kann eine Wechselstromquelle sein, die den Wechselstrom unmittelbar in die Spule des Sensorelementes einspeist. Der Wechselstrom kann aber auch drahtlos in der Spule des Sensorelementes erregt werden. Dieser Wechselstrom erzeugt ein elektromagnetisches Wechselfeld, welches beim Eintauchen des Sensorelements in die Tauchspule mit der Spule des Ringspulenkörpers zusammenwirkt. Diese Spule bildet dann eine Empfangsspule, in der ein Signal erzeugt wird, das von der Auswerteschaltung auswertbar ist. Im einfachsten Falle trägt der Ringspulenkörper nur eine Spulenanordnung aus nur einer Spule, die sowohl die Funktion einer Sendespule als auch die Funktion einer Empfangsspule ausüben kann. Mit einer Steuerschaltung wird die Spule kurzzeitig erregt, wozu die Spule mittels eines Schalters mit einer Sendeschaltung verbunden wird, die innerhalb der Spule einen Wechselstrom erregt. Dieser Wechselstrom erzeugt in einem vom Sensorelement gebildeten Schwingkreis eine Oszillatorschwingung, die abklingt, wenn die Sendespule kein elektromagnetisches Wechselfeld mehr erzeugt, sondern über einen Schalter mit einer Auswerteschaltung verbunden ist, die aus dem Abklingverhalten des Oszillators ein Ausgangssignal erzeugt. Die Sendeschaltung braucht dabei nicht einmal einen eigenen Oszillator aufzuweisen. Die als Sendespule wirkende Spule der Tauchspule erzeugt nur dann ein elektromagnetisches Wechselfeld, wenn der Schwingkreis des Sensorelementes mit der Spule gekoppelt ist, das Sensorelement sich also zumindest teilweise in der Höhlung des Spulenkörpers befindet. Es handelt sich dann um einen selbstanschwingenden Oszillator. Alternativ dazu kann die Spulenwicklung der Tauchspule aber auch Teil eines Schwingkreises sein, der permanent erregt wird oder nur dann zu schwingen anfängt, wenn sich das Sensorelement in der Nähe der Spule befindet. Anders als bei einem bekannten metallischen Sensorelement, bildet das einen Schwingkreis ausbildende Sensorelement ein Koppelelement, welches in der Spule eine Rückwirkung erzeugt, die circa eintausendmal größer ist. Dies führt zu einer Erhöhung der Genauigkeit. Die Spule des Sensorelementes und die Spule der Tauchspule haben die gleiche parallele Ausrichtung. Sie sind achsparallel. Die Drehstellung des Sensorelementes bezogen auf diese Achse ist aber ohne Bedeutung. In einer Variante der Erfindung werden die Funktion einer Sendespule und die Funktion einer Empfangsspule nicht von einer einzigen Spule ausgeübt. Es sind vielmehr körperlich voneinander verschiedene Spulen auf den Ringspulenkörper gewickelt, von denen eine Spule die Sendespule und zumindest eine weitere Spule eine Empfangsspule ausbildet. Auch bei dieser Lösung wird eine gewickelte Zylinderspule mit großem Innendurchmesser verwendet, die in diesem Falle aber nicht eine, sondern mehrere Einzelspulen trägt. In diese Zylinderspulenanordnung kann sich eine zweite Spule, nämlich die Spule des Sensorelementes hineinbewegen beziehungsweise darin bewegen. Dieser Spule ist ein Kondensator parallel geschaltet, so dass sich ein Schwingkreis als Koppelglied ausbildet. Dieser Schwingkreis wird über das Feld der Zylinderspule gespeist. Bei der Variante erfolgt die Speisung über eine von einer Empfangsspule getrennte Sendespule. In dem Schwingkreis entsteht eine Stromüberhöhung, welche eine starke Rückwirkung auf die Zylinderspule bewirkt. Es wird als vorteilhaft angesehen, dass die mechanische Führung des Sensorelementes große Toleranzen aufweisen kann, ohne dass das Ausgangssignal verfälscht wird. Ebenso wird es als vorteilhaft angesehen, dass Verluständerungen in der Schaltung und in der Spulenumgebung wenig Einfluss auf das Ausgangssignal haben. Dies ist auf eine relativ starke Kopplung zwischen der ein oder mehreren Zylinderspule und der Spule des Sensorelementes zurückzuführen. Vorteilhaft ist ferner, dass bei Drehungen des Kopplungsgliedes, also des Sensorelementes, um die eigene Achse die Kopplung zwischen Spule des Sensorelementes und Spule der Zylinderspule bestehen bleibt. Selbst ein Kippen des Sensorelementes um bis zu 30° führt zu keiner wesentlichen Veränderung des Sensorsignals. Die Auswertung der Zylinderspule kann sowohl mit einem Dämpfungsoszillator als auch mit einer speziellen relativ messenden Anordnung erfolgen. In der eingangs genannten Variante ist die eine Tauchspule ausbildende Zylinderspulenanordnung über einen Schalter mit einer Sendeschaltung verbunden. Mit einer Frequenz, die zwischen 47 kHz und 2 MHz liegen kann, wird die Spule taktweise, also gepulst mit der Sendeschaltung verbunden. Eine Schwingung setzt ein, wenn sich das Sensorelement der Tauchspule nähert. Die Amplitude, die nach Umschalten von der Auswerteschaltung gemessen wird, ist ein Maß für die Annäherung. Die Variante mit mehreren Spulen sieht eine Empfangsspule vor, die permanent mit einer Auswerteschaltung verbunden ist. Auch bei dieser Variante kann die Sendespule im Taktbetrieb betrieben werden. Mit der Empfangsspule wird das Abklingverhalten der Schwingung im Sensorelement detektiert. Auch hier kann die Sendeschaltung eine Treiberschaltung ausbilden, die entweder selbstschwingend ist oder nur dann schwingt, wenn das Sensorelement sich annähert. Die Amplitude der Ausgangsspannung der Empfangsspule ist ein Maß für die Annäherung des Sensorelementes an die Tauchspule. Über das Transformationsverhältnis können die beiden Spulen aneinander angepasst werden. In einer weiteren Variante der Erfindung kann die Empfangsspule geteilt sein. Die Empfangsspule besitzt Wicklungsabschnitte die gegenphasig auf dem Spulenkörper aufgewickelt sind. Die gegenphasig vom Spulenkörper getragenen Wicklungsabschnitte sind axial voneinander beabstandet. Während sich die Sendespule mit gleichem Wicklungssinn über die gesamte Länge des Spulenkörpers erstreckt, erstreckt sich die Empfangsspule in unterschiedlichen Axialabschnitten mit unterschiedlichem Wicklungssinn über den Spulenkörper. Dies hat die Folge, dass bei einer optimierten Abstimmung der Lage und der Anzahl der Wicklungen der Empfangsspule letztere kein Signal von der Sendespule empfängt oder dass das Signal, das die gegenphasigen Wicklungsabschnitte aufweisende Empfangsspule empfängt, einen unteren Grenzwert nicht überschreitet. Taucht in eine derart ausgebildete Spulenanordnung das von einem Schwingkreis gebildete Sensorelement ein, so finde lokal am Ort des Sensorelementes eine Stromüberhöhung statt, so dass in diesem Bereich der Empfangsspule eine höhere Spannung induziert wird, die von der Auswerteschaltung auswertbar ist. Diese Lösung führt dazu, dass Offsetspannungen auf ein Minimum reduziert sind. In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass mindestens eine zweite Empfangsspule vorgesehen ist. Auch diese zweite Empfangsspule kann gegensinnig gewickelte Wicklungsabschnitte aufweisen. Eine derartige Spulenanordnung weist die höchste Genauigkeit auf. Die beiden Empfangsspulen der Tauchspulenanordnung werden unterschiedlich an das Sensorelement gekoppelt. Durch eine spezielle Anordnung der Wicklungen kann eine Relativauswertung der von den beiden Empfangsspulen gelieferten Signale durch die Auswerteschaltung vorgenommen werden. So wird eine hohe Genauigkeit erreicht, da Schwankungen der Sendespannung und Amplitudenänderungen im Sensorelement durch die Relativbeziehung der beiden Empfangsspulen im Ausgangssignal nicht wirksam werden. Bevorzugt wird ein Quotient der beiden Spulensignale ausgewertet. Die Wicklungen der ein oder mehreren Empfangsspulen können in axialer Richtung ungleichmäßig verteilt sein und insbesondere an unterschiedlichen axialen Positionen unterschiedliche axiale Wicklungsdichten aufweisen, wobei unter Wicklungsdichte die Anzahl der Wicklungen pro Längeneinheit in Richtung der Achse des Spulenkörpers verstanden wird. Alternativ dazu oder in Kombination damit können die Wicklungen auch einen unterschiedlichen Wicklungssinn aufweisen. Besonders bevorzugt sind die Wicklungen der Empfangsspulen mit dem Wert voneinander verschiedenen Funktionen mit der Axialposition als Parameter entsprechenden örtlich verschiedenen Wicklungsdichten über die axiale Länge des Spulenkörpers verteilt, wobei die Wicklungen insbesondere derart verteilt sind, dass ein in eine Sendespule eingespeister Wechselstrom in den Sendespulen keine oder nur eine einen unteren Grenzwert nicht unterschreitende Spannung induziert. Die axiale Wicklungsdichte kann dabei einer Sinusfunktion beziehungsweise einer Kosinusfunktion entsprechen. Bevorzugt sind solche Funktionen gewählt, deren Quotient ein lineares Ausgangssignal liefert. So kann sich beispielsweise die Wicklungsdichte einer ersten Sensorspule entsprechend der Kosinusfunktion und die Wicklungsdichte der zweiten Sensorspule entsprechend einer Sinusfunktion über die axiale Länge des Spulenkörpers verteilen. Dabei entspricht ein hoher positiver Wert der Funktion einer hohen Wicklungsdichte im Uhrzeigersinn und ein hoher negativer Wert der Funktion einer hohen Wicklungsdichte im Gegenuhrzeigersinn.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand beigefügter Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
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1 eine Schaltung eines ersten Ausführungsbeispiels,
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2 eine Schaltung eines zweiten Ausführungsbeispiels,
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3 eine Schaltung eines dritten Ausführungsbeispiels,
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4 eine Schaltung eines vierten Ausführungsbeispiels,
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5 schematisch den Aufbau eines Sensorelementes 1 und einer Tauchspule 7,
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6 eine Tauchspule eines fünften Ausführungsbeispiels, bei dem die Wicklungen zweier Empfangsspulen in Achsrichtung variierende Wicklungsdichten aufweisen,
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7 ein Sensorelement des fünften Ausführungsbeispiels,
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8 schematisch den Wicklungsaufbau einer Tauchspule,
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9 die Schaltung eines sechsten Ausführungsbeispiels,
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10 exemplarisch einen ersten Signalverlauf beim Annähern eines Sensorelementes und
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11 einen Signalverlauf beim Annähern eines Sensorelementes bei einer anderen Konfiguration der Schaltung gemäß 9.
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Das in der 1 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt eine Sendeschaltung 10 mit einem Verstärkerelement, welches über einen Schalter 11 mit einer Sendespule 9 verbindbar ist, wobei die Sendespule 9 von einem Spulenkörper 15 getragen wird. Der Spulenkörper 15 ist ein Ringspulenkörper, auf dem die Spule 9 als Zylinderspule aufgewickelt ist. Der Spulenkörper besitzt eine Höhlung 8, in die ein Sensorelement 1 eintauchen kann. Das Sensorelement 1 besitzt eine Spule 2 und einen Kondensator 3. Spule 2 und Kondensator 3 sind als Oszillator geschaltet.
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Über einen Schalter 12 ist die Spule 9 mit einem Verstärker 13 verbunden, dessen Ausgangssignal in eine Steuer-/Auswerteschaltung 14 eingespeist wird. Aus dem Analogwert des eingespeisten Signales wird ein Digitalwert gebildet, aus dem ein Ausgangssignal A erzeugt wird. Die Steuer-/Auswerteschaltung 14 besitzt darüber hinaus einen Mikrokontroller, der die beiden Schalter 11, 12 taktet. Die Taktfrequenz kann im Bereich zwischen 47 kHz und 2 MHz liegen. Der Wegaufnehmer dieses Aspektes der Erfindung besitzt eine aus einer einzigen Spule 9 bestehende Spulenanordnung, die über eine Schalteranordnung 11, 12 abwechselnd mit einer Sendeschaltung 10 und der Auswerteschaltung 14 verbindbar ist, wobei die Spule 9 bei ihrer Verbindung mit der Sendeschaltung 10 als Sendespule und bei ihrer Verbindung mit der Auswerteschaltung 14 als Empfangsspule arbeitet.
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Wird der Schalter 11 geschlossen, kann die Sendespule 9 mit einem elektromagnetischen Wechselfeld erregt werden beziehungsweise kann in der Sendespule 9 sich ein elektromagnetisches Wechselfeld aufbauen. Ein elektromagnetisches Wechselfeld baut sich in der Sendespule 9 dann auf, wenn das einen Schwingkreis 2, 3 ausbildende Sensorelement 1 in die Höhlung 8 der die Spule 9 tragenden Ringspule 7 eintaucht.
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Wird in der Sendespule 9 eine Schwingung angeregt, erzeugt diese innerhalb des Sensorelementes 1 ebenfalls eine Schwingung. Wird die Anregung der Sendespule 9 abgeschaltet, was durch Öffnen des Schalters 11 erfolgt, wird der Schalter 12 geschlossen und die Spule 9 wirkt als Empfangsspule. Sie empfängt das abklingende Wechselfeld des Sensorelement 1, das der Verstärker 13 verstärkt und in der Auswerteschaltung 14 ausgewertet wird. Abhängig von der Höhe des vom Verstärker 13 verstärkten Analogsignals gibt der Mikrokontroller der Steuer-/Auswerteschaltung 14 ein Ausgangssignal A ab.
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Bei dem in der 2 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Sendeschaltung 10 direkt vom Mikrokontroller der Steuer-/Auswerteschaltung 14 getaktet, so dass die Sendespule 9 auch hier pulsweise ein Erregersignal erzeugt.
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Es ist eine von der Sendespule 9 getrennte Empfangsspule 5 vorgesehen, die das im Sensorelement 1 erregte Wechselfeld empfängt. Das Abklingverhalten des elektromagnetischen Wechselfeldes des Schwingkreises 2, 3 des Sensorelementes 1 wird auch hier von einem Verstärker 13 verstärkt und von einer Steuer-/Auswerteschaltung 14 ausgewertet. Dieser Aspekt der Erfindung betrifft einen Wegaufnehmer mit zwei Spulen 9, 5, von denen eine eine Sendespule 9 und die andere eine Empfangsspule 5 ist, wobei die Sendespule 9 dauernd oder getaktet ein elektromagnetisches Wechselfeld erzeugt, welches als Folge des bevorzugt in Resonanz schwingenden Oszillators des Sensorelementes 1 lokal verstärkt wird und das ein von der axialen Position des Sensorelementes 1 abhängiges Feld in einer Empfangsspule 5 erzeugt, die ein von der axialen Position des Sensorelementes 1 abhängiges Signal liefert, wobei das Signal die Amplitude einer in der Empfangsspule 5 induzierten Wechselspannung sein kann.
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Das in 3 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen lediglich dadurch, dass die Empfangsspule 5 zwei getrennte Spulenwicklungen 5.1 und 5.2 besitzt. Die beiden Spulenwicklungen 5.1 und 5.2 besitzen einen entgegengerichteten Wicklungssinn, sind also gegenphasig geschaltet. Die Wicklungsabschnitte 5.1 und 5.2 erstrecken sich über voneinander verschiedene axiale Abschnitte des Spulenkörpers. Die Wicklung der Sendespule 9 erstreckt sich über die gesamte axiale Länge des Spulenkörpers. Die Wicklungen 5.1 und 5.2 der Empfangsspule 5 sind derart auf die Wicklung der Sendespule 9 abgestimmt, dass bei Nichtanwesenheit eines Sensorelementes 1 eine in der Sendespule 9 erzeugte Wechselspannung in der Empfangsspule 5 nur ein minimales Differenzsignal erzeugt. Wird hingegen das Sensorelement in eine der beiden Spulenabschnitte 5.1 oder 5.2 eingetaucht, so findet dort lokal eine Stromerhöhung statt, so dass in der Empfangsspule 5 lokal eine andere Spannung induziert wird, was zur Folge hat, dass die Empfangsspule 5 insgesamt ein Analogsignal an den Verstärker 13 abgibt, welches in der Steuer-/Auswerteschaltung 14 zu einem Ausgangssignal ausgewertet wird. Dieser Aspekt der Erfindung betrifft eine als Differenzspulen-Anordnung geschaltete Empfangsspule 5, in der ein von der axialen Position des Sensorelementes 1 abhängiges Signal erregt wird, wobei das Signal die Amplitude einer in der Empfangsspule 5 angeregten Wechselspannung sein kann.
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Das in der 4 dargestellte vierte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in der 3 dargestellten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen lediglich dadurch, dass zusätzlich zur ersten Empfangsspule 5 eine ebenfalls zwei Wicklungsabschnitte aufweisende zweite Empfangsspule 6 angeordnet ist. Die Empfangsspule 6 besitzt, wie die Empfangsspule 5, zwei Wicklungsabschnitte 6.1, 6.2, die einen unterschiedlichen Wicklungssinn besitzen und die in unterschiedlichen axialen Abschnitten des Spulenkörpers angeordnet sind. Die Wicklungsabschnitte 5.1, 5.2 der ersten Empfangsspule und die Wicklungsabschnitte 6.1, 6.2 der zweiten Empfangsspule sind aber derart unterschiedlich über die axiale Länge des Spulenkörpers verteilt, dass beim Eintauchen des Sensorelementes 1 von den verschiedenen Empfangsspulen 5, 6 voneinander verschiedene Sensorsignale über die Verstärker 13 an die Steuer-/Auswerteschaltung 14 übertragen werden. Die Steuer-/Auswerteschaltung 14 kann die beiden Signale in Beziehungen setzen, um das Ausgangssignal A zu erzeugen. Beispielsweise kann von den Signalen eine Differenz gebildet werden. Bevorzugt wird von den Signalen aber nach vorheriger Digitalisierung ein Quotient gebildet.
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Der in der 4 verkörperte Aspekt der Erfindung besitzt somit ein Differenzspulenpaar 5, 6, wobei jeder Spule 5, 6 des Differenzspulenpaares 5, 6 gegensinnig gepolte Wicklungsabschnitte 5.1, 5.2 beziehungsweise 6.1, 6.2 aufweist. Jede Einzelspule 5, 6 ist über einen ihr zugeordneten Empfangsverstärker 13 mit einer analogen beziehungsweise digitalen Auswerteschaltung 14 verbunden. In beiden Empfangsspulen 5, 6 wird ein vom Abstand des Sensorelementes 1 ein von der Spulenanordnung 9, 5, 6 abhängiges, also von der axialen Position des Sensorelementes 1 abhängiges Sensorsignal erzeugt. Die Höhe des Sensorsignales folgt einer vorgegebenen Funktion, die von der Art der Spulenwicklung bestimmt ist, wobei der Funktionswert das Sensorsignal ist und der Parameter (das Argument) der axiale Abstand ist. Da die Spulen in voneinander verschiedenen Wicklungsanordnungen angeordnet sind, liefern sie Signale, die stark voneinander verschiedenen Funktionen, bevorzugt im mathematischen Sinne orthogonale Funktionen, folgen. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass örtlich übereinander gewickelte Wicklungsabschnitte der Empfangsspulen 5, 6 eine gegensinnige Polung aufweisen, so kann die Wicklung 5.1, die örtlich mit der Wicklung 6.1 zusammenfällt, einen zur Wicklung 6.1 entgegengerichteten Wicklungssinn besitzen. Dasselbe kann für die Wicklungsabschnitte 5.2 und 6.2 gelten. Wenn diese örtlich übereinander gewickelt sind, besitzen sie einen entgegengerichteten Wicklungssinn.
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Die 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem eine Sendespule nicht dargestellt ist, die aber über eine gesamte Länge des Spulenkörpers 15 eine gleichbleibende Wicklungsdichte besitzt. Die Empfangsspule E1 wird von der Spule 5 ausgebildet, die insgesamt drei Windungen 5.1, 5.2 und 5.3 aufweist, die entsprechend der Darstellung verschiedene Wicklungsrichtungen besitzen. Eine zweite Empfangsspule E2 wird von der Spule 6 ausgebildet, die entsprechend der Darstellung zwei Wicklungen 6.1 und 6.2 aufweist, die ebenfalls entgegengerichteten Wicklungssinn besitzen.
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Die 6 zeigt einen Spulenkörper 15 mit einer Höhlung 8 zum Eintauchen des Sensorelementes 1. Das in der 7 dargestellte Sensorelement 1 kann einen Ferritkern 4 aufweisen, auf dem eine Spule 2 sitzt, die mit einem Kondensator 3 zu einem Schwingkreis geschaltet ist.
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Der in der 6 dargestellte Spulenkörper 15 besitzt eine Mehrzahl in Achsrichtung hintereinander liegende Axialzonen a, b, c, d, e, f. Die Wicklungen einer ersten Empfangsspule E1 und einer zweiten Empfangsspule E2 sowie einer Sendespule S verteilen sich gemäß dem in der 8 dargestellten Diagramm über die axialen Zonen a bis f des Spulenkörpers 15. Die Verteilung der Wicklungen der Empfangsspule E1 über die axialen Zonen a bis f erfolgt ungleichmäßig und unter anderem mit wechselndem Wicklungssinn, wobei die Wicklungsrichtungen (Uhrzeigersinn, Gegenuhrzeigersinn) über das Vorzeichen charakterisiert sind. Die Wicklungen der ersten Empfangsspule E1 sind in der linken Spalte der Tabelle angegeben. Sie sind im Wesentlichen entsprechend einer Sinusfunktion über die axiale Länge des Spulenkörpers 15 verteilt. Die Wicklungen der zweiten Empfangsspule E2 sind in der zweiten Spalte der 8 angegeben. Sie entsprechen im Wesentlichen einer Kosinusfunktion über die axiale Länge des Spulenkörpers 15 verteilt. Der Wert der Funktion (Sinus/Kosinus) gibt dabei die Wicklungsdichte (Anzahl der Wicklungen pro Längeneinheit in axialer Richtung) und das Vorzeichen den Wicklungssinn an.
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Die Sendespule S ist über die gesamte axiale Länge des Spulenkörpers 15 gleichmäßig verteilt, siehe dritte Spalte in 8. Aus der 8 ergibt sich, dass die Anzahl der im Uhrzeigersinn gewickelten Wicklungen bei den beiden Empfangsspulen E1 und E2 jeweils der Anzahl der gegen den Uhrzeigersinn gewickelten Wicklungen entspricht.
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Die 9 zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei die Ringspule 7 lediglich eine Spule 9 trägt, die mit einem Kondensator 16 einen Schwingkreis ausbildet. Ein Verstärker 13 ist derart ausgelegt, dass der Schwingkreis 9, 16 nicht schwingt, wenn kein Sensorelement 1 in der Nähe ist. Nähert sich das einen Schwingkreis 2, 3 aufweisende Sensorelement 1 der Höhlung 8 des Spulenkörpers an, so setzt eine Schwingung ein. Das Koppelverhältnis der beiden Oszillatoren 2, 3; 9, 16 ändert sich in dem Maße, in dem das Sensorelement 1 in die Höhlung 8 der Ringspule 7 eintaucht. Abhängig von der Eintauchstrecke z hat das Ausgangssignal dann etwa das in 11 dargestellte Verhalten. Das Verhalten wird über die Wicklungsverteilung den Erfordernissen angepasst. Von Bedeutung ist dabei einerseits die Anzahl der Wicklungen pro Zone und andererseits die geometrische Anordnung der Wicklungen in der jeweiligen Zone beziehungsweise die Geometrie der Zonen selbst.
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In einer Variante ist vorgesehen, dass der von der Spule 9 und dem Kondensator 16 ausgebildete Schwingkreis permanent angeregt ist. Die Annäherung des Sensorelementes 1 führt dann zu einer Amplitudenerhöhung, so dass das Sensorsignal in etwa den in der 10 dargestellten Verlauf besitzt.
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Alle offenbarten Merkmale sind (für sich) erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen. Die Unteransprüche charakterisieren in ihrer fakultativ nebengeordneten Fassung eigenständige erfinderische Weiterbildungen des Standes der Technik, insbesondere um auf Basis dieser Ansprüche Teilanmeldungen vorzunehmen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Sensorelement
- 2
- Spule, Schwingkreis
- 3
- Kondensator, Schwingkreis des Wegaufnehmers
- 4
- Spulenkern
- 5
- erste Empfangsspule
- 5.1
- Wicklung
- 5.2
- Wicklung
- 6
- zweite Empfangsspule
- 6.1
- Wicklung
- 6.2
- Wicklung
- 7
- Ringspule
- 8
- Höhlung, Eintauchöffnung
- 9
- Spule, Schwingkreis des Wegaufnehmers
- 10
- Sendeschaltung
- 11
- Schalter
- 12
- Schalter
- 13
- Verstärker
- 14
- Steuer-/Auswerteschaltung
- 15
- Spulenkörper, Ringspulenträger
- 16
- Kondensator, Schwingkreis
- a
- Zonen
- b
- Zonen
- c
- Zonen
- d
- Zonen
- e
- Zonen
- f
- Zonen
- z
- Eintauchstrecke
- A
- Ausgangssignal
- E1
- Empfangsspule
- E2
- Empfangsspule
- E3
- Empfangsspule
- S
- Sendespule
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4129803 A1 [0002]
- DE 69502283 T1 [0003]
