DE102021120522A1 - sensor arrangement - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Sensoranordnung (1), umfassend einen ersten sich entlang einer ersten Längsachse (3) erstreckenden Magnetkern (4), einen zweiten sich entlang einer zweiten Längsachse (5) Magnetkern (6) und einen dritten sich entlang einer dritten Längsachse (7) erstreckenden Magnetkern (8), wobei die erste Längsachse (3), die zweite Längsachse (5) und die dritte Längsachse (7) parallel zueinander verlaufen, wobei der erste Magnetkern (4) und der zweite Magnetkern (6) über ein Flussleitelement (9) voneinander beabstandet sind, und der dritte Magnetkern (8) ein orthogonal zu diesem verlaufendes zweites Flussleitelement (10) aufweist, wobei das erste Flussleitelement (9) und das zweite Flussleitelement (10) sich in einem gemeinsamen Sternpunkt (12) berührungslos überkreuzen, wobei der erste Magnetkern (4) von einer ersten Sendespule (13) umwickelt ist, der zweite Magnetkern (6) von einer ersten Empfangsspule (14) umwickelt ist, und der dritte Magnetkern (8) von einer zweiten Empfangsspule (15) umwickelt ist, und die Längsachsen (3,5,7) der Magnetkerne (4,6,8) jeweils um 90° versetzt zueinander angeordnet sind, wobei die Sensoranordnung (1) eine Steuereinheit (21) aufweist, welche mit der ersten Sendespule (13) wechselstrombeaufschlagbar verbunden ist sowie mit den Empfängerspulen (14,15) elektrisch verbunden ist, wobei die Steuereinheit (21) eingerichtet ist, einen ersten Messzyklus durchzuführen, indem die erste Sendespule (13) wechselstrombeaufschlagt ist.The invention relates to a sensor arrangement (1), comprising a first magnetic core (4) extending along a first longitudinal axis (3), a second magnetic core (6) extending along a second longitudinal axis (5), and a third magnetic core (6) extending along a third longitudinal axis (7 ) extending magnetic core (8), wherein the first longitudinal axis (3), the second longitudinal axis (5) and the third longitudinal axis (7) run parallel to one another, wherein the first magnetic core (4) and the second magnetic core (6) have a flux-guiding element ( 9) are spaced apart from one another, and the third magnetic core (8) has a second flux-guiding element (10) running orthogonally thereto, the first flux-guiding element (9) and the second flux-guiding element (10) crossing over one another without contact at a common star point (12), A first transmitting coil (13) is wound around the first magnetic core (4), a first receiving coil (14) is wound around the second magnetic core (6), and a second E receiving coil (15) is wrapped, and the longitudinal axes (3,5,7) of the magnetic cores (4,6,8) are offset by 90 ° to each other, wherein the sensor arrangement (1) has a control unit (21) which with is connected to the first transmission coil (13) so that it can be charged with alternating current and is electrically connected to the receiver coils (14, 15), the control unit (21) being set up to carry out a first measurement cycle in which the first transmission coil (13) is charged with alternating current.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensoranordnung zur kontaktlosen Messung von Normal- und Schubspannungen in einem Bauteil, umfassend einen ersten sich entlang einer ersten Längsachse erstreckenden Magnetkern, der von einer ersten Sendespule umwickelt ist, einen zweiten sich entlang einer zweiten Längsachse erstreckenden Magnetkern, und einen dritten sich entlang einer dritten Längsachse erstreckenden Magnetkern, der von einer zweiten Empfangsspule umwickelt ist, wobei der erste Magnetkern und der zweite Magnetkern über ein erstes Flussleitelement voneinander beabstandet sind, und im magnetischen Flusspfad zwischen dem ersten Magnetkern und dem zweiten Magnetkern dieser Flusspfad von einer ersten Empfangsspule umwickelt ist und der dritte Magnetkern mit einem zweiten Flussleitelement verbunden ist, wobei das erste Flussleitelement und das zweite Flussleitelement sich in einem gemeinsamen Sternpunkt berührungslos überkreuzen, wobei die Sensoranordnung eine Steuereinheit aufweist, welche mit der ersten Sendespule wechselstrombeaufschlagbar verbunden ist sowie mit den Empfängerspulen elektrisch verbunden ist.The present invention relates to a sensor arrangement for the contactless measurement of normal and shear stresses in a component, comprising a first magnetic core extending along a first longitudinal axis, around which a first transmitting coil is wound, a second magnetic core extending along a second longitudinal axis, and a third magnetic core extending along a third longitudinal axis, around which a second receiving coil is wound, the first magnetic core and the second magnetic core being spaced apart from one another via a first flux-guiding element, and in the magnetic flux path between the first magnetic core and the second magnetic core, this flux path from a first receiving coil is wound around and the third magnet core is connected to a second flux-guiding element, wherein the first flux-guiding element and the second flux-guiding element intersect without contact at a common star point, the sensor arrangement having a control unit, which is connected to the first transmitting coil so that it can be subjected to alternating current and is electrically connected to the receiving coils.
Magnetostriktive Messverfahren zur kontaktlosen Bestimmung von Normal- oder Schubspannungen in einem Bauteil sind grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise sind „passive“ magnetostriktive Messverfahren bekannt, bei denen ein Bauteil permanent magnetisiert und anschließend das lastabhängige äußere Magnetfeld gemessen wird. Ein wesentlicher Nachteil dieses Verfahrens ist, dass spezielle Werkstoffe mit spezieller Wärmebehandlung erforderlich sind, wodurch der Messaufbau vergleichsweise teuer wird.Magnetostrictive measurement methods for the non-contact determination of normal or shear stresses in a component are basically known from the prior art. For example, "passive" magnetostrictive measuring methods are known in which a component is permanently magnetized and the load-dependent external magnetic field is then measured. A major disadvantage of this method is that special materials with special heat treatment are required, which makes the measurement setup comparatively expensive.
Darüber hinaus sind auch sogenannte „aktive“ magnetostriktive Messanordnungen bekannt, mit denen Normal- oder Schubspannungen in einen Bauteil ermittelt werden können. Diese nutzten den Effekt, dass sich die magnetische Permeabilität eines Materials lastabhängig ändert. Um die magnetische Permeabilität, oder genauer die Suszeptibilität, zu messen, ist keine Permanentmagnetisierung des Bauteils erforderlich, wodurch preisgünstigere Werkstoffe und eine kostengünstigere Wärmebehandlung verwendet werden können.In addition, so-called "active" magnetostrictive measuring arrangements are also known, with which normal or shear stresses in a component can be determined. These used the effect that the magnetic permeability of a material changes depending on the load. Measuring magnetic permeability, or more specifically susceptibility, does not require the device to be permanently magnetized, allowing the use of less expensive materials and heat treatment.
Beim aktiven Verfahren werden außerhalb des Bauteils Magnetkerne so platziert, dass diese zusammen mit dem Bauteil einen magnetischen Kreis bilden. Auf die Magnetkerne sind Spulen gewickelt. Ein Strom i durch eine sog. Sendespule bewirkt im Bauteil ein magnetisches Wechselfeld, das in einer oder mehreren Empfangsspulen eine permeabilitäts- und damit lastabhängige elektrische Spannung U induziert. Weitere Einflussgrößen auf die in dem Empfangsspulen induzierte Spannung sind beispielsweise Eigenschaften der übrigen Komponenten des Magnetkreises, insbesondere Luftspalte. Bei einer Messung wird entweder die Spannung oder der Strom fest eingestellt, während die jeweils andere Größe gemessen wird.In the active process, magnetic cores are placed outside the component in such a way that they form a magnetic circuit together with the component. Coils are wound on the magnetic cores. A current i through a so-called transmitter coil causes an alternating magnetic field in the component, which induces a permeability- and thus load-dependent electrical voltage U in one or more receiver coils. Other variables influencing the voltage induced in the receiving coil are, for example, properties of the other components of the magnetic circuit, in particular air gaps. During a measurement, either the voltage or the current is fixed while the other variable is measured.
Zur Messung der an einem Bauteil wirkenden Drehmomente, sind bereits verschiedene magnetostriktive Messverfahren bekannt, die nachfolgend kurz erläutert werden.Various magnetostrictive measuring methods are already known for measuring the torques acting on a component, which are briefly explained below.
Als eine weitere Konfigurationsmöglichkeit einer magnetostriktiven Messanordnung ist das sogenannte Cross Design bekannt, wie es beispielsweise in der
Schließlich ist auch eine magnetostriktive Messanordnung in einem sogenannten Solenodial Design bekannt, wie es auch in der
Es sind ferner Methoden und Vorrichtungen aus dem Stand der Technik bekannt, welche eine Messung von Zug- und Druckkräften an bzw. in Bauteilen mittels magnetostriktiven Sensoren und Verfahren erlauben.Methods and devices are also known from the prior art which allow tensile and compressive forces to be measured on or in components using magnetostrictive sensors and methods.
Beispielsweise beschreibt A. Bienkowski, R. Szewczyk, „The possibility of utilizing the high permeability magnetic materials in construction of magnetoelastic stress and force sensors“, Sensors and Actuators A 113 (2004) Seite 270-276, ein magnetostriktives Verfahren bei dem die Permeabilitätsänderung des mit Normalspannungen beaufschlagten Bauteils mit Sende- und Empfangsspulen ermittelt wird, die um das belastete Bauteil gewickelt sind.For example, A. Bienkowski, R. Szewczyk, "The possibility of utilizing the high permeability magnetic materials in construction of magnetoelastic stress and force sensors", Sensors and Actuators A 113 (2004) page 270-276, describes a magnetostrictive method in which the permeability change of the one subjected to normal stresses component is determined with transmitting and receiving coils that are wound around the loaded component.
Ferner ist ein unter dem Markennamen „Pressductor“ von der Fa. ABB vertriebener magnetostriktiver Sensor bekannt, bei dem eine Sende- und eine Empfangsspule in ±45°-Richtung zur zu messenden Kraft angeordnet ist.Also known is a magnetostrictive sensor marketed by ABB under the brand name “Pressductor”, in which a transmitting coil and a receiving coil are arranged in a ±45° direction to the force to be measured.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine aktive magnetostriktive Sensoranordnung bereitzustellen, die eine Messung der Normal- wie auch Schubspannungen innerhalb eines Bauteils bei möglichst kompakter sowie kostengünstiger Ausführung zu bestimmen.The object of the invention is to provide an active magnetostrictive sensor arrangement that determines a measurement of the normal and shear stresses within a component with the most compact and cost-effective design possible.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Sensoranordnung zur kontaktlosen Messung von Normal- und Schubspannungen in einem Bauteil, Sensoranordnung zur kontaktlosen Messung von Normal- und Schubspannungen in einem Bauteil, umfassend einen ersten sich entlang einer ersten Längsachse erstreckenden Magnetkern, der von einer ersten Sendespule umwickelt ist, einen zweiten sich entlang einer zweiten Längsachse erstreckenden Magnetkern, und einen dritten sich entlang einer dritten Längsachse erstreckenden Magnetkern, der von einer zweiten Empfangsspule umwickelt ist, wobei der erste Magnetkern und der zweite Magnetkern über ein erstes Flussleitelement voneinander beabstandet sind, und im magnetischen Flusspfad zwischen dem ersten Magnetkern und dem zweiten Magnetkern dieser Flusspfad von einer ersten Empfangsspule umwickelt ist, und der dritte Magnetkern mit einem zweiten Flussleitelement verbunden ist, wobei das erste Flussleitelement und das zweite Flussleitelement sich in einem gemeinsamen Sternpunkt berührungslos überkreuzen, wobei die Sensoranordnung eine Steuereinheit aufweist, welche mit der ersten Sendespule wechselstrombeaufschlagbar verbunden ist sowie mit den Empfängerspulen elektrisch verbunden ist, wobei die Steuereinheit eingerichtet ist, einen ersten Messzyklus durchzuführen, indem die erste Sendespule wechselstrombeaufschlagt ist.This object is achieved by a sensor arrangement for contactless measurement of normal and shear stresses in a component, sensor arrangement for contactless measurement of normal and shear stresses in a component, comprising a first magnetic core extending along a first longitudinal axis, around which a first transmitting coil is wound , a second magnetic core extending along a second longitudinal axis, and a third magnetic core extending along a third longitudinal axis, around which a second receiving coil is wound, the first magnetic core and the second magnetic core being spaced apart from one another via a first flux-guiding element, and in the magnetic flux path between the first magnetic core and the second magnetic core, this flux path is wrapped by a first receiving coil, and the third magnetic core is connected to a second flux-guiding element, the first flux-guiding element and the second flux-guiding element being in a common Ste Cross over at a point without contact, the sensor arrangement having a control unit which is connected to the first transmission coil in a manner that can be subjected to alternating current and is electrically connected to the receiver coils, the control unit being set up to carry out a first measurement cycle in which the first transmission coil is subjected to alternating current.
Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Sensoranordnung lassen sich sowohl Normal- als auch Schubspannungen eines ebenen Spannungszustandes in einem Bauteil ermitteln. Durch die Verwendung von lediglich drei Spulen, kann die erfindungsgemäße Sensoranordnung besonders kostengünstig hergestellt werden. Ferner können durch die berührungslos überkreuzenden Flussleitelemente eine höhere Anzahl möglicher Gleichteile bereitgestellt werden, was die Fertigungskosten weiterhin positiv beeinflusst.With the help of the sensor arrangement according to the invention, both normal and shear stresses of a plane stress state in a component can be determined. By using only three coils, the sensor arrangement according to the invention can be manufactured particularly inexpensively. Furthermore, a higher number of possible identical parts can be provided by the non-contact intersecting flux guide elements, which also has a positive effect on the production costs.
Mithilfe der erfindungsgemäßen Sensoranordnung kann beispielsweise eine Torsions- und Biegebelastung an einer Welle, beispielsweise innerhalb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, ermittelt werden.The sensor arrangement according to the invention can be used, for example, to determine a torsional and bending load on a shaft, for example within a drive train of a motor vehicle.
Eine Steuereinheit, wie sie in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, dient der insbesondere elektronischen Steuerung und/oder Reglung einer oder mehrerer erfindungsgemäßer Sensoranordnungen.A control unit, as used in the present invention, is used, in particular, for the electronic control and/or regulation of one or more sensor arrangements according to the invention.
Eine Steuereinheit weist insbesondere einen kabelgebundenen oder kabellosen Signaleingang zum Empfang von insbesondere elektrischen Signalen, wie beispielsweise Sensorsignalen, auf. Ferner besitzt eine Steuereinheit ebenfalls bevorzugt einen kabelgebundenen oder kabellosen Signalausgang zur Übermittlung von insbesondere elektrischen Signalen, beispielsweise an elektrische Aktuatoren oder elektrische Verbraucher eines Kraftfahrzeugs.A control unit has in particular a wired or wireless signal input for receiving electrical signals, in particular, such as sensor signals. Furthermore, a control unit likewise preferably has a wired or wireless signal output for the transmission of, in particular, electrical signals, for example to electrical actuators or electrical consumers of a motor vehicle.
Innerhalb der Steuereinheit können Steuerungsoperationen und/oder Reglungsoperationen durchgeführt werden. Ganz besonders bevorzugt ist es, dass die Steuereinheit eine Hardware umfasst, die ausgebildet ist, eine Software auszuführen. Bevorzugt umfasst die Steuereinheit wenigstens einen elektronischen Prozessor zur Ausführung von in einer Software definierten Programmabläufen.Control operations and/or regulation operations can be carried out within the control unit. It is particularly preferred that the control unit includes hardware that is designed to run software. The control unit preferably comprises at least one electronic processor for executing program sequences defined in software.
Die Steuereinheit kann ferner einen oder mehrere elektronische Speicher aufweisen, in denen die in den an die Steuereinheit übermittelten Signalen enthaltenen Daten gespeichert und wieder ausgelesen werden können. Ferner kann die Steuereinheit einen oder mehrere elektronische Speicher aufweisen, in denen Daten veränderbar und/oder unveränderbar gespeichert werden können.The control unit can also have one or more electronic memories in which the data contained in the signals transmitted to the control unit can be stored and read out again. Furthermore, the control unit can have one or more electronic memories in which data can be stored in a changeable and/or unchangeable manner.
Eine Steuereinheit kann eine Mehrzahl von Steuergeräten umfassen, welche insbesondere räumlich getrennt voneinander im Kraftfahrzeug angeordnet sind. Steuergeräte werden auch als Electronic Control Unit (ECU) oder Electronic Control Module (ECM) bezeichnet und besitzen bevorzugt elektronische Mikrocontroller zur Durchführung von Rechenoperationen zur Verarbeitung von Daten, besonders bevorzugt mittels einer Software. Die Steuergeräte können bevorzugt miteinander vernetzt sein, so dass ein kabelgebundener und/oder kabelloser Datenaustausch zwischen Steuergeräten ermöglicht ist. Insbesondere ist es auch möglich, die Steuergeräte über im Kraftfahrzeug vorhandene Bus-Systeme, wie beispielsweise CAN-Bus oder LIN-Bus, miteinander zu vernetzen.A control unit can include a plurality of control devices, which are arranged in particular spatially separated from one another in the motor vehicle. Control units are also referred to as electronic control units (ECU) or electronic control modules (ECM) and preferably have electronic microcontrollers for carrying out computing operations for processing data, particularly preferably using software. The control devices can preferably be networked with one another, so that a wired and/or wireless data exchange between control devices is made possible. In particular, it is also possible to network the control units with one another via bus systems present in the motor vehicle, such as a CAN bus or LIN bus.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass innerhalb des ersten Messzyklus eine Spannungsamplitude Ux0 im unbelasteten Zustand des Bauteils an der ersten Empfangsspule, eine Spannungsamplitude Ux im belasteten Zustand des Bauteils an der ersten Empfangsspule und eine Spannungsamplitude Uy im belasteten Zustand des Bauteils an der zweiten Empfangsspule ermittelt werden, wobei die Steuereinheit eine in dem Bauteil vorliegende Normalspannung entsprechend der Funktion
Hierdurch kann insbesondere die Ermittlung eines Torsionsmoments und eines Biegemoments in bekannter Richtung in einem Bauteil realisiert werden. Da die Berechnung einfach ist, kann diese auch ohne zu große Anforderungen an die Prozessorleistung in Echtzeit ausgeführt werden, wodurch auch eine besonders kostengünstige Ausbildung der Sensoranordnung ermöglicht wird.In this way, in particular, a torsional moment and a bending moment can be determined in a known direction in a component. Since the calculation is simple, it can also be carried out in real time without too great a demand on processor performance, which also enables a particularly cost-effective design of the sensor arrangement.
Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass die Sensoranordnung einen sich entlang einer vierten Längsachse vierten Magnetkern aufweist, wobei der vierte Magnetkern von einer zweiten, mit der Steuereinheit elektrisch verbundenen, Sendespule umwickelt und mit dem zweites Flussleitelement verbunden ist, und die erste Längsachse und die vierte Längsachse parallel zueinander verlaufen, wobei die Steuereinheit eingerichtet ist, einen ersten Messzyklus durchzuführen, indem die erste Sendespule wechselstrombeaufschlagt ist und eine Spannung Ux0 im unbelasteten Zustand des Bauteils an der ersten Empfangsspule, eine Spannung Uxx im belasteten Zustand des Bauteils an der ersten Empfangsspule und eine Spannung Uxy im belasteten Zustand des Bauteils an der zweiten Empfangsspule ermittelt werden, und einen zweiten Messzyklus durchzuführen, indem die zweite Sendespule wechselstrombeaufschlagt ist und eine Spannung Uy0 im unbelasteten Zustand des Bauteils an der zweiten Empfangsspule, eine Spannung Uyx im belasteten Zustand des Bauteils an der ersten Empfangsspule und eine Spannung Uyy im belasteten Zustand des Bauteils an der zweiten Empfangsspule ermittelt werden, wobei die Steuereinheit eine in dem Bauteil vorliegende erste Normalspannung entsprechend der Funktion
Mit Hilfe dieser bevorzugten Ausführung einer magnetostriktiven Sensoranordnung im Cross-Design und den zwei nacheinander ausgeführten Messzyklen lassen sich Normal- und Schubspannungen eines ebenen Spannungszustandes in einem Bauteil auf kostengünstige und sichere Weise ermitteln.With the help of this preferred embodiment of a magnetostrictive sensor arrangement in cross design and the two measurement cycles carried out one after the other, normal and shear stresses of a plane stress state in a component can be determined in a cost-effective and reliable manner.
Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die Steuereinheit einen Signalausgang umfasst über den ein die erste Normalspannung repräsentierendes Signal und/oder die zweite Normalspannung repräsentierendes Signal und/oder die Schubspannung ┬ repräsentierendes Signal abgegriffen werden kann. Hierzu kann beispielsweise ein oder mehrere Stecker oder Buchsen vorgesehen sein, die eine einfache und sichere elektrische Verbindung zur Signalweiterleitung aus der Steuereinheit bereitstellen.Furthermore, according to a likewise advantageous embodiment of the invention, it can be provided that the control unit comprises a signal output via which a signal representing the first normal stress and/or the second normal stress and/or the shear stress − signal can be picked up. For this purpose, for example, one or more plugs or sockets can be provided, which provide a simple and secure electrical connection for signal transmission from the control unit.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass das Bauteil eine Welle ist, für welche sich die Sensoranordnung als besonders geeignet herausgestellt hat, insbesondere für schnell drehende Wellen.According to a further particularly preferred embodiment of the invention, provision can be made for the component to be a shaft, for which the sensor arrangement has proven to be particularly suitable, in particular for rapidly rotating shafts.
Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass die Sensoranordnung in einem Gehäuse aufgenommen ist, so dass die Sensoranordnung als Modulbauteil an einem Bauteil angeordnet werden kann.Furthermore, the invention can also be further developed such that the sensor arrangement is accommodated in a housing, so that the sensor arrangement can be arranged as a modular component on a component.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail below with reference to figures without restricting the general inventive idea.
Es zeigt:
-
1 eine erste Ausführungsform einer Sensoranordnung in einem schematischen Blockschaltbild, -
2 eine zweite Ausführungsform einer Sensoranordnung in einem schematischen Blockschaltbild, -
3 einen ersten Messzyklus der zweiten Ausführungsform der Sensoranordnung in einem schematischen Blockschaltbild, und -
4 einen zweiten Messzyklus der zweiten Ausführungsform der Sensoranordnung in einem schematischen Blockschaltbild.
-
1 a first embodiment of a sensor arrangement in a schematic block diagram, -
2 a second embodiment of a sensor arrangement in a schematic block diagram, -
3 a first measurement cycle of the second embodiment of the sensor arrangement in a schematic block diagram, and -
4 a second measurement cycle of the second embodiment of the sensor arrangement in a schematic block diagram.
Die
Die Sensorabordnung 1 besitzt einen ersten sich entlang einer ersten Längsachse 3 erstreckenden Magnetkern 4, einen zweiten sich entlang einer zweiten Längsachse 5 Magnetkern 6 und einen dritten sich entlang einer dritten Längsachse 7 erstreckenden Magnetkern 8, wobei die erste Längsachse 3, die zweite Längsachse 5 und die dritte Längsachse 7 parallel zueinander verlaufen.The
Der erste Magnetkern 4 und der zweite Magnetkern 6 sind über ein sich linearerstreckendes Flussleitelement 9 voneinander beabstandet und bilden ein U-förmiges Bauteil. Der dritte Magnetkern 8 weist ein orthogonal zu diesem verlaufendes und einstückig mit diesem ausgebildetes zweites Flussleitelement 10 auf, wobei das erste Flussleitelement 9 und das zweite Flussleitelement 10 sich in einem gemeinsamen Sternpunkt 12 berührungslos überkreuzen.The
Der erste Magnetkern 4 ist von einer ersten Sendespule 13, der zweite Magnetkern 6 von einer ersten Empfangsspule 14 und der dritte Magnetkern 8 von einer zweiten Empfangsspule 15 umwickelt. Die Längsachsen 3,5,7 der Magnetkerne 4,6,8 sind jeweils um 90° versetzt zueinander angeordnet.A
Die Sensoranordnung 1 weist eine Steuereinheit 21 auf, welche mit der ersten Sendespule 13 wechselstrombeaufschlagbar verbunden ist sowie mit den Empfängerspulen 14,15 elektrisch verbunden ist, was in der
Die Steuereinheit 21 ist eingerichtet, einen ersten Messzyklus durchzuführen, indem die erste Sendespule 13 wechselstrombeaufschlagt ist. Innerhalb dieses ersten Messzyklus werden eine Spannung Ux0 im unbelasteten Zustand des Bauteils 2 an der ersten Empfangsspule 14, eine Spannung Ux im belasteten Zustand des Bauteils 2 an der ersten Empfangsspule 14 und eine Spannung Uy im belasteten Zustand des Bauteils an der zweiten Empfangsspule 15 ermittelt.The
Mit diesen Größen wird durch die Steuereinheit 21 eine in dem Bauteil 2 vorliegende Normalspannung entsprechend der Funktion
In der
Die Steuereinheit 21 der zweiten Ausführungsform ist eingerichtet, einen ersten Messzyklus durchzuführen, indem die erste Sendespule 13 wechselstrombeaufschlagt ist und eine Spannung Ux0 im unbelasteten Zustand des Bauteils 2 an der ersten Empfangsspule 14, eine Spannung Uxx im belasteten Zustand des Bauteils 2 an der ersten Empfangsspule 14 und eine Spannung Uxy im belasteten Zustand des Bauteils an der zweiten Empfangsspule 15 ermittelt werden. Die Bestromung und Verschaltung in dem ersten Messzyklus ist auch in der
Darüber hinaus ist die Steuereinheit 21 eingerichtet, einen zweiten Messzyklus durchzuführen, indem die zweite Sendespule 42 wechselstrombeaufschlagt ist und eine Spannung Uy0 im unbelasteten Zustand des Bauteils 2 an der zweiten Empfangsspule 15, eine Spannung Uyx im belasteten Zustand des Bauteils 2 an der ersten Empfangsspule 14 und eine Spannung Uyy im belasteten Zustand des Bauteils an der zweiten Empfangsspule 15 ermittelt werden. Die Verschaltung und Bestromung des zweiten Messzyklus ist in der
Nach der Durchführung der beiden Messzyklen kann die Steuereinheit 21 eine in dem Bauteil 2 vorliegende zweite Normalspannung entsprechend der Funktion
Wie in der
Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung ‚erste‘ und ‚zweite‘ Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.The invention is not limited to the embodiments shown in the figures. The foregoing description is therefore not to be considered as limiting but as illustrative. The following patent claims are to be understood in such a way that a mentioned feature is present in at least one embodiment of the invention. This does not exclude the presence of other features. If the patent claims and the above description define 'first' and 'second' feature, this designation serves to distinguish between two similar features without establishing a ranking.
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Sensoranordnungsensor arrangement
- 22
- Bauteilcomponent
- 33
- Längsachselongitudinal axis
- 44
- Magnetkernmagnetic core
- 55
- Längsachselongitudinal axis
- 66
- Magnetkernmagnetic core
- 77
- Längsachselongitudinal axis
- 88th
- Magnetkernmagnetic core
- 99
- Flussleitelementflow guide
- 1010
- Flussleitelement flow guide
- 1212
- Sternpunktstar point
- 1313
- Sendespuletransmitter coil
- 1414
- Empfangsspulereceiving coil
- 1515
- Empfangsspule receiving coil
- 2121
- Steuereinheit control unit
- 2525
- Signalausgang signal output
- 4040
- Längsachselongitudinal axis
- 4141
- Magnetkernmagnetic core
- 4242
- Sendespuletransmitter coil
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- DE 102018221206 [0006]DE 102018221206 [0006]
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- DE 3940220 [0008]DE 3940220 [0008]
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102021120522B4 (en) | 2023-06-01 |
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