DE1059674B - Induktiver Messwertgeber - Google Patents

Description

• Induktiver Meßwertgeber Bei induktiven Meßwertgebern wird eine durch ein Meßelement dargestellte Längenänderung oder eine Winkeländerung in die entsprechende Änderung einer elektrischen Spannung oder eines elektrischen Stromes umgesetzt. Es sind verschiedene Ausführungsformen bekannt, bei denen die Änderung des Luftspaltes in einem magnetischen Kreis eine Änderung der Induktivität der magnetisierenden Wicklung und damit des Stromes in der Wicklung hervorruft. Bei anderen Ausführungen wird die Induktivität einer Wicklung durch einen Weicheisenkern verändert, der verschieden weit in eine Wicklung eintaucht.
• Meßwertgeber, bei denen die Veränderung des Luftspaltes in einem magnetischen Kreis oder die Bewegung eines Weicheisenkernes angewendet werden, haben den Nachteil, daß sie verhältnismäßig große Verstellkräfte zu ihrer Betätigung benötigen. Es sind auch Meßwertwandler bekanntgeworden, bei denen zur Vermeidung großer Verstellkräfte keine beweglichen Teile aus magnetisiertem Eisen vorhanden sind.
• Bei einer Ausführungsform dieser Art besteht der magnetische Kreis aus einem E-förmigen lamellierten Weicheisenkern, auf dessen mittlerem Schenkel die Erregerwid<lung angeordnet ist. Die beiden äußeren Schenkel tragen symmetrisch angeordnete Polschuhe, welche diesen E-förmigen Kern nahezu zu einem Mantelkern schließen. Diese beiden Polschuhe stehen sich mit einem Abstand gegenüber. Sie ragen bis über den Mittel schenkel des Kernes und stehen diesem ebenfalls mit kleinem Abstand gegenüber. Über diese beiden Polschuhe ist eine bewegliche Spule gesteckt, deren Auslenkung durch ein Meßelement erfolgt.
• Befindet sich diese Spule in der Mitte über dem Mittelschenkel, so daß sie die Öffnung zwischen den Polschuhen gerade verdeckt, so wird wegen der symmetrischen Flußverteilung auf die beiden Polschuhe in der Spule keine Spannung induziert. Bewegt man die Spule etwas aus der Symmetrieachse der Anordnung in Richtung eines der beiden Außenschenkel, so wird in ihr eine der Auslenkung entsprechende Spannung induziert. Der Nachteil dieser Anordnung ist darin zu sehen, daß der für die Ausgangsleistung maßgebende Wickel raum der beweglichen Spule begrenzt ist und außerdem bewegliche Stromzuführungen zu der Spule erforderlich sind.
• Gegenstand der Erfindung ist ein Meßwertwandler mit beweglichen Spulen und einem unveränderlichen magnetischen Kreis, der die Nachteile der bekannten Anordnung vermeidet. Bei einem induktiven Meßwertgeber zur Umwandlung von mechanischen, durch Längen- oder Winkeländerungen dargestellten Meßgrößen in entsprechende Änderungen einer elektrischen Größe. bestehend aus einem Mantelkern mit einem Luftspalt zwischen einem Joch und dem mittleren Schenkel, bei welchem der magnetische Fluß im mittleren Schenkel in zwei in den beiden Außenschenkeln verlaufende Teilflußzweige aufgeteilt wird, und aus einer das Joch umschließenden und im Luftspalt angeordneten, entsprechend den umzuwandelnden Meßgrößen beweglichen Spule ist erfindungsgemäß die auf dem Joch angeordnete bewegliche Spule kurzgeschlossen, und die Erregung des magnetischen Kreises erfolgt durch einander gleiche, auf den beiden Außenschenkeln angebrachte Spulen derart, daß bei Auslenkung der kurzgeschlossenen Spule aus der Mittellage heraus die Flußverteilung in den beiden Außenschenkeln entsprechend den Änderungen der zu erfassenden Meßgröße geändert wird. Die Differenz der in den beiden Spulen auf den Außenschenkeln fließenden Magnetisierungsströme kann nach einer Gleichrichtung unmittelbar zur Aussteuerung des Empfängers, z. B. eines magnetischen Verstärkers, dienen. Es ist auch möglich, durch das Verhältnis der beiden Magnetisierungsströme unmittelbar ein Quotientenmeßwerk zu betätigen.
• In Weiterbildung der Erfindung sind die Spulen auf den beiden Außenschenkeln in je zwei gleiche Wicklungen aufgeteilt und die einzelnen Wicklungszweige in einer Brückenschaltung angeordnet.
• Die Erfindung ist an Hand der Zeichnungen an Ausführungsbeispielen erläutert.
• Abb. 1 stellt den Aufbau eines induktiven Meßwertwandlers nach der Erfindung dar. Zwischen dem Mittelschenkel 1 und dem Joch 2 eines Mantelkernes befindet sich ein Luftspalt 3. Das Joch 2 ist von einer kurzgeschlossenen Spule4 umgeben. Die Spule4 ist auf dem Joch 2 beweglich angeordnet. Sie wird von einem nicht dargestellten Meßelement ausgelenkt. Auf den beiden Außenschenkeln 5 und 6 sind je zwei untereinander gleiche Wicklungen 7, 8, 9 und 10 zur Erregung des magnetischen Kreises angebracht. Diese vier Wicklungen sind gemäß Abb. 2 in einer Brückenschaltung angeordnet.
• In der Nullage liegt die kurzgeschlossene Spule4 in der Symmetrieachse der Anordnung. Der Fluß durch die beiden Außenschenkel 5 und 6 des Kernes ist gleich. Bewegt man die Spule 4 aus der Mitte heraus, so wird in dieser infolge der Unsymmetrie der durch sie hindurchtretenden Flüsse eine Spannung induziert. welche einen Stromfluß in der kurzgeschlossenen Spule 4 hervorruft. Dieser Strom induziert seinerseits einen magnetischen Fluß, der im wesentlichen in dem äußeren magnetischen Ring der Anordnung kreist. Dadurch wird der Grundfluß in dem einen äußeren Schenkel verstärkt und in dem anderen geschwächt, so daß sich das Brückengleich gewicht ändert. Solange dabei die kurzgeschlossene Spule 4 im homogenen Teil des Flusses im Luftspalt verbleibt, ist die Spannungsänderung in der Brückendiagonale 11 proportional der Wegänderung der Spule4. Es ist aus diesem Grunde zweckmäßig, die bewegliche Spule 4 schmaler auszuführen als den Mittelschenkel 1 des Kernes.
• Abb. 3 stellt ein anderes Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens dar. Die vom Wechselstrom durchflossenen Erregerspulen 12 und 13 auf den Außenschenkeln des Meßwertwandlers sind über je einen Gleichrichter 14 und 15 an die Erregerwicklung 16 und 17 eines magnetischen Verstärkers 18 angeschlossen. Bei Auslenkung der kurzgeschlossenen Spule 4 durch ein Meßelement ändert sich die Flußverteilung in den Außenschenkeln des Meßwertwandlers. Die Aussteuerung des magnetischen Verstärkers 18 erfolgt durch die Differenz der in den Erregerwicklungen 16 und 17 fließenden gleichgerichteten Magnetisierungsströme. Die Stromänderung im Ausgangskreis 19 des magnetischen Verstärkers ist dann proportional der Wegänderung der kurzgeschlossenen Spule 4.
• PATENTANSPROCHE: 1. Induktiver Meßwertgeber zur Umwandlung von mechanischen, durch Längen- oder Winkeländerungen dargestellten Meßgrößen in ent sprechende Änderungen einer elektrischen Größe, bestehend aus einem Mantelkern mit einem Luftspalt zwischen einem Joch und dem mittleren Schenkel, bei welchem der magnetische Fluß im mittleren Schenkel in zwei in den beiden Außenschenkeln verlaufende Teilflußzweige aufgeteilt wird, und aus einer das Joch umschließenden und im Luftspalt angeordneten, entsprechend den umzuwandelnden Meßgrößen beweglichen Spule, dadurch gekennzeichnet, daß die auf dem Joch angeordnete bewegliche Spule kurzgeschlossen ist und daß die Erregung des magnetischen Kreises durch einander gleiche, auf den beiden Außenschenkeln angebrachte Spulen erfolgt derart, daß bei Auslenkung der kurzgeschlossenen Spule aus der Mittellage heraus die Flußverteilung in den beiden Außenschenkeln entsprechend den Änderungen der zu erfassenden Meßgröße geändert wird.

Claims (1)

1. 2. Induktiver Meßwertgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den beiden Außenschenkeln angebrachten Spulen in je zwei Wicklungen aufgeteilt sind, die in einer Brückenschaltung angeordnet sind.

   3. induktiver Meßwertgeber nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine solche Schaltungsanordnung, daß die Differenz der in den Erregerwicklungen fließenden gleichgerichteten Ströme einen magnetischen Verstärker aussteuert oder daß das Verhältnis der in den beiden Erregerwicklungen fließenden Ströme ein Quotientenmeßwerk betätigt.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 511 292, 654 947.