-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kompensationsverfahren und eine Kompensationseinrichtung zum Kompensieren einer Messungenauigkeit eines Positionssensors.
-
Bei einer Positionserfassung beziehungsweise Wegerfassung unter Verwendung eines linear variablen Transformators als Sensor kann ein magnetischer Nebenschluss über benachbarte ferromagnetische Bauteile zu einer Messungenauigkeit führen.
-
Vor diesem Hintergrund schafft die vorliegende Erfindung ein verbessertes Kompensationsverfahren sowie eine verbesserte Kompensationseinrichtung zum Kompensieren einer Messungenauigkeit eines Positionssensors gemäß den Hauptansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
-
Bei einem Transformator wird eine elektrische Wechselspannung beziehungsweise ein Wechselstrom als Primärsignal an einer Primärspule bereitgestellt und resultiert in einem magnetischen Wechselfeld. Das magnetische Wechselfeld wird in einen Spulenkern der Primärspule eingekoppelt. Auf dem Spulenkern ist zumindest eine Sekundärspule angeordnet. Das magnetische Wechselfeld wird in die Sekundärspule eingekoppelt und ruft ein Sekundärsignal hervor. Das Sekundärsignal ist eine elektrische Wechselspannung beziehungsweise ein Wechselstrom.
-
Bei einem linear variablen Transformator als Wegesensor beziehungsweise Positionssensor wird das magnetische Wechselfeld innerhalb des Spulenkerns durch einen zu erfassenden Weg beziehungsweise eine zu erfassende Position beeinflusst. Das kann beispielsweise durch eine mechanische Verschiebung des Spulenkerns erfolgen. Insbesondere kann ein Magnet außerhalb der Spulen ein magnetisches Geberfeld bereitstellen, das in den Spulenkern eingekoppelt wird und das magnetische Wechselfeld im Spulenkern beeinflusst. Das Geberfeld kann den Spulenkern lokal in Sättigung bringen und so das Wechselfeld unterbrechen. Insbesondere kann das Geberfeld das Wechselfeld im Spulenkern in zwei Teilfelder trennen, die abhängig von einem Ort der Trennung eine unterschiedliche Stärke aufweisen. Zumindest eines der Teilfelder kann in einer Sekundärspule erfasst werden. Durch die Beeinflussung verändert sich das Sekundärsignal. Die Veränderung des Sekundärsignals ist somit abhängig von dem zu erfassenden Weg beziehungsweise der zu erfassenden Position.
-
Das Geberfeld kann nicht nur als magnetischer Hauptschluss in einem erwarteten Bereich des Spulenkerns in diesen einkoppeln. Durch magnetisch leitende Gegenstände in der Nähe des Geberfelds kann ein Nebenschluss unter Einbeziehung des Spulenkerns entstehen. Der Nebenschluss kann dem Hauptschluss entgegengerichtet sein und die Wirkung des Hauptschlusses behindern.
-
Bei dem hier vorgestellten Ansatz wird ein dem Nebenschluss entgegenwirkendes magnetisches Feld am Sensor bereitgestellt, das den Nebenschluss möglichst weitgehend kompensiert. Dieses magnetische Kompensationsfeld kann unter Verwendung einer Einrichtung zum Einkoppeln in den Spulenkern eingekoppelt werden. Durch die zu dem Nebenschluss entgegengesetzte Ausrichtung des Kompensationsfelds hebt das Kompensationsfeld eine Wirkung des Nebenschlusses weitgehend auf. Zusätzlich wird eine Wirkung des magnetischen Hauptschlusses im Spulenkern verstärkt, wodurch eine verbesserte Sensorgenauigkeit erreicht werden kann.
-
Es wird ein Kompensationsverfahren zum Kompensieren einer Messungenauigkeit eines Positionssensors vorgestellt, wobei der Positionssensor als linear variabler Transformator mit einer Primärspule, zumindest einer Sekundärspule und einem Positionsgeber ausgebildet ist, wobei die Sekundärspule mit einem Spulenkern der Primärspule gekoppelt ist und der Positionsgeber im Wesentlichen entlang einer Haupterstreckungsrichtung des Spulenkerns beweglich ist und dazu ausgebildet ist, ein von einer Position des Positionsgebers abhängiges magnetisches Geberfeld in den Spulenkern einzukoppeln, wobei das Kompensationsverfahren den folgenden Schritt aufweist:
-
Einkoppeln eines von der Position des Positionsgebers unabhängigen magnetischen Kompensationsfelds in den Spulenkern, um einen Nebenschluss des Geberfelds im Spulenkern zu kompensieren, wobei das Kompensationsfeld gleichgerichtet zu einem Hauptschluss des Geberfelds im Spulenkern eingekoppelt wird.
-
Weiterhin wird eine Kompensationseinrichtung zum Kompensieren einer Messungenauigkeit eines Positionssensors vorgestellt, wobei der Positionssensor als linear variabler Transformator mit einer Primärspule, zumindest einer Sekundärspule und einem Positionsgeber ausgebildet ist, wobei die Sekundärspule mit einem Spulenkern der Primärspule gekoppelt ist und der Positionsgeber im Wesentlichen entlang einer Haupterstreckungsrichtung des Spulenkerns beweglich ist und dazu ausgebildet ist, ein von einer Position des Positionsgebers abhängiges magnetisches Geberfeld in den Spulenkern einzukoppeln, wobei die Kompensationseinrichtung das folgende Merkmal aufweist:
eine Einrichtung zum Einkoppeln, die dazu ausgebildet ist, ein von der Position des Positionsgebers unabhängiges magnetisches Kompensationsfeld in den Spulenkern einzukoppeln, um einen Nebenschluss des Geberfelds im Spulenkern zu kompensieren, wobei das Kompensationsfeld im Spulenkern gleichgerichtet zu einem Hauptschluss des Geberfelds im Spulenkern ausgerichtet ist.
-
Unter einer Messungenauigkeit kann beispielsweise eine Streubreite einer Positionserfassung verstanden werden. Eine Vorrichtung kann ein elektrisches Gerät sein, das elektrische Signale, beispielsweise Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuersignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine oder mehrere geeignete Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein können. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil einer integrierten Schaltung sein, in der Funktionen der Vorrichtung umgesetzt sind. Die Schnittstellen können auch eigene, integrierte Schaltkreise sein oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
-
Das Kompensationsfeld kann unter Verwendung zumindest eines Permanentmagnets in den Spulenkern eingekoppelt werden. Durch die Verwendung eines Permanentmagnets ist keine Energiezufuhr zum Kompensieren nötig.
-
Das Kompensationsfeld kann unter Verwendung zumindest eines in Verlängerung des Spulenkerns angeordneten Permanentmagnets in den Spulenkern eingekoppelt werden. Dadurch kann der Permanentmagnet das Kompensationsfeld mit einer hohen Feldstärke in den Spulenkern einkoppeln.
-
Das Kompensationsfeld kann unter Verwendung eines an einem ersten Ende des Spulenkerns angeordneten ersten Permanentmagnets und eines an einem gegenüberliegenden zweiten Ende des Spulenkerns angeordneten zweiten Permanentmagnets in den Spulenkern eingekoppelt werden. Die beiden Permanentmagnete können sich in ihrer Wirkung ergänzen. Dadurch kann ein homogenes Kompensationsfeld erreicht werden.
-
Das Kompensationsfeld kann unter Verwendung eines Gleichstroms und alternativ oder ergänzend einer Gleichspannung in den Spulenkern eingekoppelt werden. Durch ein elektromagnetisch erzeugtes Kompensationsfeld kann eine Stärke des Kompensationsfelds angepasst werden.
-
Das Kompensationsfeld kann unter Verwendung einer Zusatzspule in den Spulenkern eingekoppelt werden. Durch eine Zusatzspule kann eine Vermischung von Gleichstromanteilen und Wechselstromanteilen vermieden werden.
-
Das Kompensationsfeld kann unter Verwendung einer koaxial zu der Primärspule angeordneten Zusatzspule in den Spulenkern eingekoppelt werden. Durch eine koaxiale Anordnung der Zusatzspule kann eine Ausrichtung des Kompensationsfelds besonders gut an die Primärspule angepasst sein.
-
Das Kompensationsfeld kann unter Verwendung der Primärspule in den Spulenkern eingekoppelt werden. Durch eine Überlagerung von Gleichstromanteilen und Wechselstromanteilen kann ohne konstruktiven Aufwand die Messungenauigkeit kompensiert werden. Lediglich eine Spannungsversorgung beziehungsweise Stromversorgung der Primärspule wird angepasst.
-
Das Kompensationsfeld kann unter Verwendung der Sekundärspule in den Spulenkern eingekoppelt werden. Insbesondere kann das Kompensationsfeld unter Verwendung von zwei Sekundärspulen eingespeist werden. Auch so kann durch eine Energieversorgungseinrichtung für die Sekundärspule die Messungenauigkeit ohne konstruktiven Aufwand kompensiert werden.
-
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung eines linear variablen Transformators als Positionssensor;
-
2 eine schematische Darstellung eines magnetischen Felds an einem linear variablen Transformator;
-
3 eine schematische Darstellung eines Kompensationsfelds an einem linear variablen Transformator gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
-
4 eine schematische Darstellung eines linear variablen Transformators mit einer Zusatzspule zum Bereitstellen eines Kompensationsfelds gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
-
5 eine Verwendung einer Primärspule eines linear variablen Transformators zum Bereitstellen eines Kompensationsfelds gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
-
6 eine schematische Darstellung eines linear variablen Transformators mit Permanentmagneten zum Bereitstellen eines Kompensationsfelds gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
-
7 ein Ablaufdiagramm eines Kompensationsverfahrens zum Kompensieren einer Messungenauigkeit eines Positionssensors gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
-
In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
-
1 zeigt eine schematische Darstellung eines linear variablen Transformators 100 als Positionssensor 100. Der Positionssensor 100 weist eine Primärspule 102, eine erste Sekundärspule 104, eine zweite Sekundärspule 106, einen Spulenkern 108 und einen Positionsgeber 110 auf. Auf dem Spulenkern 108 sind hintereinander die erste Sekundärspule 104, die Primärspule 102 und die zweite Sekundärspule 106 angeordnet. Mit anderen Worten sind die erste Sekundärspule 104 und die zweite Sekundärspule an gegenüberliegenden Enden der Primärspule 102 mit dem Spulenkern 108 der Primärspule 102 gekoppelt. Damit ist der linear variable Transformator 100 hier als linear variabler Differenzialtransformator ausgebildet. Der Positionsgeber 110 ist seitlich versetzt zu den Spulen 102, 104, 106 angeordnet. Der Positionsgeber 110 ist relativ zu den Spulen 102, 104, 106 beweglich gelagert. Der Positionsgeber 110 ist im Wesentlichen entlang des Spulenkerns 108 beweglich. Der Positionsgeber 110 ist als Permanentmagnet ausgebildet, wobei eine Achse durch den Nordpol und den Südpol des Positionsgebers im Wesentlichen parallel zu einer Haupterstreckungsrichtung des Spulenkerns 108 ausgerichtet ist. Entlang dieser Achse ist der Positionsgeber 110 beweglich.
-
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Positionsgeber 110 mit einer Schaltschiene 112 beispielsweise eines nicht dargestellten Getriebes mechanisch gekoppelt. Dabei wird der Positionsgeber 110 bewegt, wenn die Schaltschiene 112 bewegt wird.
-
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Geberfelds 200 an einem linear variablen Transformator 100. Der linear variable Transformator 100 entspricht im Wesentlichen dem Transformator in 1. Wie in 1 ist der Transformator 100 als Positionsgeber 100 ausgebildet. Das Geberfeld 200 ist ein magnetisches Feld 200, das von dem Positionsgeber 110 emittiert wird. Das magnetische Feld 200 beziehungsweise Geberfeld 200 ist durch ringförmig geschlossene Feldlinien dargestellt, die an den Polen des Positionsgebers 110, der hier ein Dauermagnet 110 ist, aus dem Positionsgeber 110 austreten beziehungsweise in den Positionsgeber 110 eintreten. Dabei wird das magnetische Feld 200 durch ferromagnetische Objekte in der Umgebung des Positionsgebers 110 beeinflusst. Ferromagnetische Objekte sind hier beispielsweise der Spulenkern 108 und die Schaltschiene 112. Bevorzugterweise verlaufen die Feldlinien des magnetischen Felds 200 in diesen ferromagnetischen Objekten.
-
Ein Großteil des magnetischen Felds 200 verläuft auf dem kürzesten Weg vom Nordpol zum Südpol. Dabei koppelt das magnetische Feld 200 im Bereich des Nordpols in den Spulenkern 108 ein, verläuft innerhalb des Spulenkerns 108 entlang des Positionsgebers 110 und koppelt im Bereich des Südpols aus dem Spulenkern 108 aus, um einen Ringsschluss der Feldlinien zum Südpol zu ermöglichen. Dieser Teil des magnetischen Felds 200 wird als Hauptschluss 202 bezeichnet.
-
Ein geringerer Teil des magnetischen Felds 200 verläuft auf einem längeren Weg vom Nordpol zum Südpol. Dabei koppelt das magnetische Feld 200 im Bereich des Nordpols in die Schaltschiene 112 ein, verläuft entlang des Positionsgebers 110 innerhalb der Schaltschiene 112, koppelt im Bereich eines Endes des Spulenkerns 108 aus der Schaltschiene 112 aus, überbrückt den Luftspalt zwischen der Schaltschiene 112 und dem Spulenkern 108, koppelt am Ende des Spulenkerns 108 in den Spulenkern 108 ein, verläuft bis zum Südpol innerhalb des Spulenkerns 108 und koppelt dort aus dem Spulenkern 108 aus, um den Ringsschluss der Feldlinien zum Südpol zu ermöglichen. Dieser Teil des magnetischen Felds 200 wird als Nebenschluss 204 bezeichnet. Die Feldlinien des Nebenschlusses 204 verlaufen innerhalb des Spulenkerns 108 in entgegengesetzter Richtung zu den Feldlinien des Hauptschlusses 202. Da die Feldlinien eine Kraftwirkung des magnetischen Felds 200 repräsentieren, ist die Kraftwirkung des Nebenschlusses 204 entgegengesetzt zu der Kraftwirkung des Hauptschlusses 202.
-
Zum Bestimmen einer Position des Positionsgebers 110 wird von der Primärspule 102 ein hier nicht dargestelltes magnetisches Wechselfeld in den Spulenkern eingekoppelt. In den Sekundärspulen 104, 106 wird durch das magnetische Wechselfeld eine Wechselspannung beziehungsweise ein Wechselstrom induziert. Da der Hauptschluss 202 den Spulenkern 108 im Bereich des Positionsgebers 110 in die magnetische Sättigung bringt, wird das magnetische Wechselfeld der Primärspule 102 gestört. Dadurch ergeben sich unterschiedliche induzierte Spannungen beziehungsweise Ströme in den Sekundärspulen 104, 106. Aus einem Unterschied der Spannungen beziehungsweise Ströme kann auf eine Position des Positionsgebers 110 zurückgeschlossen werden.
-
Da die zweite Sekundärspule 106 von dem Nebenschluss 204 durchdrungen wird, wird die dort induzierte Spannung beziehungsweise der induzierte Strom von dem Nebenschluss 204 beeinflusst und resultiert in einem Messfehler der Position des Positionsgebers 110.
-
Wegsensoren 100 beziehungsweise Positionssensoren können basierend auf dem LVDT-Prinzip (Linear variabler Differenzial-Transformator) ausgeführt werden. Zum Verändern der Kopplungsfaktoren in die Sekundärspulen 104, 106 kann ein magnetisch leitfähiger Kern verschoben werden. Bei dem hier gezeigten Wegsensor 100 wird ein permanentmagnetischer Geber 110 verschoben. Hierbei kann der Gebermagnet 110 außerhalb der Spulenanordnung 114 liegen und gegebenenfalls auch durch eine Gehäusewand von der Spulenanordnung 114 getrennt sein. Der Gebermagnet 110 sättigt punktuell einen im Spuleninneren angeordneten Kern 108. Die Sättigung des Kerns 108 wiederum verursacht eine Trennung des Transformator-Wechselfeldes und damit ein der Magnetposition proportionales Einkoppeln in die Sekundärspulen 104, 106.
-
Ohne weitere Maßnahmen kann sich zunächst aufgrund Fertigungstoleranzen, Positionstoleranzen, Betriebstoleranzen und Lebensdauertoleranzen eine sehr große Spreizung zwischen den Funktionszuständen mit magnetischem Minimum und magnetischem Maximum ergeben. Ohne weitere Einflüsse würde das magnetische Minimum zum Auslegungskriterium. Die sich ergebende große Sättigungsbreite im magnetischen Maximum würde zu Ungunsten der Genauigkeit gehen.
-
Zusätzlich gibt es jedoch weitere magnetisch leitfähige Bauteile, wie die Schaltschiene 112, welche speziell im magnetischen Maximum zu einem unerwünschten magnetischen Nebenschluss 204 bis hin zur Dysfunktion des Sensorsystems 100 führen kann. Eine Auslegung rein durch Dimensionierung von Magnetform und Magnetstärke ist daher nicht möglich.
-
3 zeigt eine schematische Darstellung eines Kompensationsfelds 300 an einem linear variablen Transformator 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der linear variable Transformator 100 entspricht im Wesentlichen dem in den 1 und 2 dargestellten Positionssensor 100. zusätzlich ist hier das Kompensationsfeld 300 in den Spulenkern 108 eingekoppelt. Das Kompensationsfeld 300 verläuft entlang einer Erstreckung des Spulenkerns 108. Das Kompensationsfeld 300 ist hier ein magnetisches Gleichfeld 300, das im Spulenkern 108 wie der Hauptschluss 202 ausgerichtet ist. Damit ist das Kompensationsfeld 300 im Spulenkern 108 entgegengesetzt zu dem Nebenschluss 204 ausgerichtet. Das Kompensationsfeld 300 verstärkt also den Hauptschluss 202 und schwächt den Nebenschluss 204 ab. Im Idealfall wird der Nebenschluss 204 von dem Kompensationsfeld 300 vollständig kompensiert.
-
In einem Ausführungsbeispiel ist der Positionsgeber 110 als Elektromagnet ausgeführt und wird mit einer Wechselspannung betrieben. Dann emittiert der Positionsgeber 110 ein magnetisches Wechselfeld 200. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Kompensationsfeld 300 ebenfalls ein Wechselfeld, das die gleiche Frequenz und die gleiche Ausrichtung im Spulenkern 108 wie der Hauptschluss 202 des Wechselfelds 200 des Positionsgebers 110 aufweist. Dabei wird ebenfalls der Nebenschluss 204 durch das Kompensationsfeld 300 kompensiert.
-
Der hier vorgestellte Ansatz verkleinert die vorliegende Spreizung der permanentmagnetischen Feldwirkung 200 und gewährleistet dabei im magnetischen Minimum die punktuelle Sättigung des Spulenkerns 108. Weiterhin vermeidet beziehungsweise verhindert der hier vorgestellte Ansatz im magnetischen Maximum einen Nebenschluss 204.
-
Als geeignete Maßnahme wird hierfür die Überlagerung des permanentmagnetischen Feldes 200 mit einem weiteren magnetischen Gleichfeld 300 entlang des Spulenkerns 108 vorgeschlagen. Dabei wird das zusätzliche Gleichfeld 300 von der Polarität so angeordnet, dass im Bereich der gewünschten punktuellen Sättigung eine Feldaddition und im Bereich des ungewünschten Nebenschlusses 204 eine Feldsubtraktion stattfindet.
-
Günstig dimensioniert wirkt die Maßnahme in beiden Extrema. Im magnetischen Minimum wird die sichere Ausbildung eines Sättigungspunktes unterstützt, während im magnetischen Maximum die Ausbildung des Nebenschlusses 204 unterdrückt wird.
-
Die notwendige Energie beziehungsweise Stärke des Permanentmagneten 110 und des überlagerten Gleichfeldes 300 können gegeneinander optimiert werden.
-
Das überlagerte Gleichfeld 300 kann sowohl elektromagnetisch als auch permanentmagnetisch erzeugt werden.
-
4 zeigt eine schematische Darstellung eines linear variablen Transformators 100 mit einer Zusatzspule 400 zum Bereitstellen eines Kompensationsfelds 300 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Transformator 100 entspricht im Wesentlichen den in den 1 bis 3 dargestellten Transformatoren. Zusätzlich ist hier koaxial zu der Primärspule 102 die Zusatzspule 400 angeordnet. Die Zusatzspule 400 bildet das Kompensationsfeld 300 aus. Dazu wird die Zusatzspule 400 von einer Gleichspannungsquelle DC mit einer Gleichspannung versorgt. Die Zusatzspule 400 und die Gleichspannungsquelle DC bilden hier eine Einrichtung 402 zum Einkoppeln des Kompensationsfelds 300 aus. Die Primärspule 102 wird hier von einer eigenen Wechselspannungsquelle AC mit einer Wechselspannung versorgt. Das Kompensationsfeld 300 entspricht im Wesentlichen dem Kompensationsfeld in 3. Der Hauptschluss und der Nebenschluss des magnetischen Felds des Positionsgebers sind hier der Einfachheit halber nicht dargestellt, entsprechen jedoch der Darstellung in 3. Damit kompensiert das Kompensationsfeld 300 den Nebenschluss innerhalb des Spulenkerns 108.
-
Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Magnetfeld 300 durch eine weitere Spule 400 entlang der Anordnung des Spulenkerns 108 des LVDT 100 erzeugt.
-
5 zeigt eine Verwendung einer Primärspule 102 eines linear variablen Transformators 100 zum Bereitstellen eines Kompensationsfelds 300 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Transformator 100 ist wie in den 1 bis 4 als Positionssensor 100 ausgebildet. Hier wird das Kompensationsfeld 300 durch einen Gleichspannungsanteil, der der Wechselspannung der Primärspule 102 überlagert ist, bereitgestellt. Dazu ist die Gleichspannungsquelle DC in Reihe zu der Wechselspannungsquelle AC geschaltet. Die Gleichspannungsquelle DC bildet hier die Einrichtung 402 zum Einkoppeln des Kompensationsfelds 300 aus.
-
Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Magnetfeld 300 durch Überlagerung des AC-Stroms der LVDT-Primärspule 102 mit einem zusätzlichen DC-Strom erzeugt.
-
6 zeigt eine schematische Darstellung eines linear variablen Transformators 100 mit Permanentmagneten 600 zum Bereitstellen eines Kompensationsfelds 300 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Transformator 100 ist wie der Transformator in den 1 bis 5 als Positionssensor 100 ausgebildet und entspricht im Wesentlichen der Darstellung in den 1 bis 5. zusätzlich ist hier an jedem Ende des Spulenkerns 108 ein Permanentmagnet 600 angeordnet. Dabei sind die Pole der Permanentmagneten 600 gleich ausgerichtet. In der Darstellung weist bei beiden Permanentmagneten 600 der Nordpol nach rechts und der Südpol nach links. Dadurch sind die beiden Permanentmagnete gleichgerichtet und verstärken sich gegenseitig. Da die Permanentmagnete 600 direkt an den Spulenkern 108 angrenzen, wird das Kompensationsfeld 300 mit einer hohen Feldstärke unmittelbar in den Spulenkern 108 eingekoppelt. Das Kompensationsfeld 300 wird somit unabhängig von einer externen Energieversorgung bereitgestellt. Die Permanentmagnete 600 bilden hier die Einrichtung 402 zum Einkoppeln des Kompensationsfelds 300 aus.
-
Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel werden geeignete Positionen für zusätzliche Permanentmagnete 600 im magnetischen Kreis des Transformators 100 genutzt. Hierfür bietet sich besonders eine symmetrische Bestückung an beiden Enden des Spulenkerns 108 an.
-
7 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Kompensationsverfahrens 700 zum Kompensieren einer Messungenauigkeit eines Positionssensors gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Kompensationsverfahren 700 kann an einem linear variablen Differenzialtransformator, wie er beispielsweise in den Figuren 1 bis 6 dargestellt ist, angewendet werden. Das Kompensationsverfahren 700 weist einen Schritt 702 des Einkoppelns auf. Im Schritt 702 des Einkoppelns wird ein von der Position des Positionsgebers unabhängiges magnetisches Kompensationsfeld in den Spulenkern eingekoppelt, um einen Nebenschluss des Geberfelds im Spulenkern zu kompensieren. Dabei wird das Kompensationsfeld gleichgerichtet zu einem Hauptschluss des Geberfelds im Spulenkern eingekoppelt.
-
Der sich ergebende magnetische "Gleichfeld-Offset" hat bei entsprechender Auslegung keinen Einfluss auf das restliche Sensorprinzip, da in die Sekundärspulen lediglich Weichselfeldanteile induziert werden.
-
Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden.
-
Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.
-
Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“ Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so kann dies so gelesen werden, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
-
Bezugszeichenliste
-
- 100
- linear variabler Transformator, Positionssensor, Wegesensor
- 102
- Primärspule
- 104
- erste Sekundärspule
- 106
- zweite Sekundärspule
- 108
- Spulenkern
- 110
- Positionsgeber, Gebermagnet
- 112
- Schaltschiene
- 114
- Spulenanordnung
- 200
- magnetisches Feld, Geberfeld
- 202
- Hauptschluss
- 204
- Nebenschluss
- 300
- Kompensationsfeld, Gleichfeld
- 400
- Zusatzspule
- DC
- Gleichspannungsquelle, Gleichstromquelle
- AC
- Wechselspannungsquelle, Wechselstromquelle
- 402
- Einrichtung zum Einkoppeln
- 600
- Permanentmagnete
- 700
- Verfahren zum Kompensieren
- 702
- Schritt des Einkoppelns
