DE1100516B

DE1100516B - Einrichtung zur Meldung der gegenseitigen Lage zweier relativ zueinander beweglicher Objekte oder deren mehr

Info

Publication number: DE1100516B
Application number: DES60050A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dr-Ing Walter Hartel; Dr Rer Nat Friedrich Dipl-Phys; Dr Rer Nat Hans-Joac Dipl-Phys; Dipl-Phys Walter Engel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1958-09-25
Filing date: 1958-09-25
Publication date: 1961-02-23

Description

Einrichtung zur Meldung der gegenseitigen Lage zweier relativ zueinander beweglicher Objekte oder deren mehr Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Meldung der gegenseitigen Lage zweier relativ zueinander beweglicher Objekte oder deren mehr. Die Erfindung eignet sich zur Ortsbestimmung, zur Steuerung und Regelung von Bewegungsvorgängen od. dgl., wobei es darauf ankommt, eine Ortsbestimmung mindestens eines beweglichen Objektes vorzunehmen und dabei das Einnehmen vorbestimmter Lagen bzw. Abstände zweier oder mehr Objekte voneinander zu bewerkstelligen.
Es ist bereits eine Fernmeßanlage bekannt, bei der die Bewegung eines Sendeorgans elektrisch auf ein Empfangsorgan übertragen wird. Als Sendeorgan dient ein Ringmagnet, durch dessen Luftspalt eine Iiette von Hallspannungserzeugern relativ hindurchbewegt wird. Die Hallspannungserzeuger sind mit einer Anzahl von Spulen eines Zeigerinstrumentes verbunden. Weiter ist eine Anordnung bekannt, bei der ein geradlinig bewegter, U-förmiger Dauermagnet vier auf einem Eisenstab in einer Ebene angeordnete Hallspannungserzeuger beeinflußt. Die Sekundärkreise der Hallspannungserzeuger sind jeweils mit einem vol vier gleichen Abschnitten der Wicklung eines Gleichstrommeßinstrumentes verbunden. Der Zeiger dieses Afeßinstrumelltes schlägt je nach Lage des Permanentmagneten zum Empfänger in der einen oder in der anderen Richtung aus. Befindet sich der Magnet in der Mittelstellung, so steht der Instrumentenzeiger in der Mitte der Skala. Dadurch kann auf die gegenseitige Lage von Sende- und Empfangsorgan geschlossen werden.
Ferner ist ein Meßgerät bekamt, das zur elektrischen Nachbildung der Winkelstellung eines schwach belastbaren drehbaren Organs, z.B. der Drehachse eines Galvanometers, verwendet ist. Hierbei ist der in Feld eines WIagneten drehbare Halbleiterkörper mit dem schwach belastbaren Organ mechanisch verbunden. und die von der Stellung im Magnetfeld abhängigen Eigenschaften des Halbleiterkörpers werden zur clektrischen Nachbildung herangezogen. Bei dem bekannten Gerät dreht sich ein Hallspannungserzeuger entweder in dem Magnetfeld zwischen zwei Schenkeln eines Hufeisenmagneten, oder es werden zwei Hallgeneratoren verwendet, die abwechselnd durch den einen oder den anderen Luftspalt eines permanent magnetischen Ringkernes hindurchgeführt werden. Es kann also lediglich dann, wenn den Hallgeneratoren zwei nebeneinander angeordnete permaneutmagnetische Ringkerne zugeordnet sind, auf die Richtung der Drehbewegung geschlossen werden.
Die Erfindung bringt eine vorteilhafte Verbesserung an einer Einrichtung zur Meldung der gegenseitigen Lage zweier relativ zueinander beweglicher Objekte oder deren mehr, von denen eines (Geberobjekt) mit einer Magnetfeldquelle versehen ist, die eine abstandsabhängige Änderung der Ausgangsgröße eines am zweiten Objekt (Empfängerobjekt) fest angeordneten Hallspannungserzeugers hervorruft. Gemäß der Erfindung ist der Hallspannungserzeuger in einem Querspalt eines magnetisch leitenden, vorzugsweise U-förmigen Joches so angeordnet, daß die relative Bewegungsebene der Magnetfeldquelle senkrecht zur Flächenebene des Hallspannungserzeugers liegt.
Auf diese Weise ist es möglich, mit einer einzigen Magnetfeldquelle als Geber und einem einzigen Hallspannungserzeuger als Empfänger richtungsabhängige Spannungsimpulse zu erzeugen und so auf die gegenseitige Lage zweier relativ zueinander beweglicher Objekte zu schließen. Diese Richtungsempfindlichkeit wird erzielt durch die aus der Zeichnung hervorgehende Teilung des magnetischenEreises durch einen Spalt, in welchem sich der Hallspannungserzeuger befindet. Mit den bekannten Ausführungen ist die Erzeugung eines richtungsabhängigen Signals mit einem einzigen Hallspannungserzeuger nicht möglich.
Der Hallspannungserzeuger besteht zweckmäßig aus einer bekannten halbleitenden Verbindung der Form AIIIBV, d. h. aus einer Verbindung von Stoffen der III. mit Stoffen der .V. Gruppe - des Periodischen Systems. Solche Materialien sind beispielsweise Indiumarsenid, Indiumantimonid od. dgl.
Die Anordnung kann so getroffen sein, daß auf ein Empfängerobjekt zwei oder mehr Geberobjekte einwirken. Umgekehrt kann auch auf zwei oder mehr Empfängerobjekte ein gemeinsames Geberobjekt Einflüsse ausüben. Dabei kann der Geber von Fall zu Fall magnetisch aktiv oder inaktiv sein, d. h. entweder selbst ein Magnetfeld erzeugen oder ein vorhandenes oder auf andere Weise erzeugtes Magnetfeld in bestimmter Weise beeinflussen. Die Beeinflussung kann einerseits geometrisch erfolgen, also z.B. in einer Verdrängung, Verlagerung oder Bündelung von magnetischen Feldlinien bestehen. Es kann auch, insbesondere wenn ein fremdes Magnetfeld durch einen magnetisch aktiven Geber beeinflußt wird, eine Überlagerung und Umkehrung der Flußrichtung herbeigeführt werden. Die Möglichkeiten der Beeinflussung bestehen zunächst ganz allgemein in einer Verstärkung oder Schwächung des Feldes. Weiterhin kann diese Verstärkung bzw. Schwächung noch in besonderer Weise modifiziert werden. Schließlich ist es noch möglich, eine zeitliche Staffelung von Veränderungen vorzunehmen, also z.B. durch Impulsfolgen oder rhythmische Einflüsse mit bestimmten Frequenzen eine Schwächung, Überlagerung oder sonst irgendwelche dauernden oder zeitlich begrenzten Verbände rungen magnetischer Zustandsgrößen im Gebertakt zu erzielen.
An Stelle eines Hallspannungserzeugers kann auch ein anderer magnetfeldempfindlicher Widerstand verwendet werden, der auf die Richtung des auf ihn einwirkenden Magnetfeldes anspricht. Es ist gegebenenfalls in an sich bekannterWeise möglich, an Stelle eines einzigen magnetfeldempfindlichen Widerstandes oder Hallspannungserzeugers deren mehr im gleichen Luftspalt anzuordnen. Man kann aber auch zur Erfassung von in verschiedenen Richtungen verlaufenden Feldern mehrere Magnetsysteme oder ein gemeinsames Magnetsystem mit verschiedenen Luftspalten vorschein, wobei jeweils die einzelnen Luftspalte magnetfeldempfindliche Widerstände oder Hallspannungserzeuger enthalten.
Im einfachen Fall kann dem Geberobj ekt eine Emrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes, z. B. ein oder mehrere Permanentmagneten oder Elektromagneten zugeordnet sein, mit deren Hilfe das beeinflussende magnetische Feld erzeugt wird oder ein bereits vorhandenes bzw. anderweitig erzeugtes Feld eine Veränderung erfährt. Am Ort des Empfängerobjektes tritt dann eine entsprechende Änderung magnetischer Zustandsgrößen ein, welche durch einen magnetfeldempfindlichen Widerstand oder einen Hallgenerator oder deren mehrere erfaßt werden. Die magnetfeldempfindlichen Widerstände oder Hallspannungserzeuger stehen zweckmäßig mit einer ohne mechanische Kontakte arbeitenden Einrichtung, insbesondere einem Transistorkippverstärker, in Verbindung. An die ohne mechanische Kontakte arbeitende Einrichtung können vom Empfänger räumlich getrennte Relais, Schütze od. dgl. angeschlossen sein. Der Steuerstrom des Hallspannungserzeugers bzw. des magnetfeldabhängigenWiderstandes kann überdies in geeigneter Weise moduliert sein, also z. B. gepulst oder mit einer bestimmten Frequenz betrieben sein. In entsprechender Weise kann auch das dem Geberobjekt zugeordnete, von einem Elektromagneten hergestellte Magnetfeld moduliert, insbesondere gepulst sein oder mit einer bestimmten Frequenz betrieben werden.
An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Die Figur zeigt ein Ausführungsbeispiel in seinen für die Erfindung wesentlichen Teileu in stark vereinfachter schematischer Darstellung.
Ein als Empfänger wirkendes relativ zu einem Geber bewegliches Objekt enthält bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein Hallplättchen 1, welches sich im Luftspalt eines aus den beiden Schenkeln2 und 3 bestehenden Magnetjoches befindet. Durch die Teilung des Magnetjoches kommt die erwähnte Richtungsempfindlichkeit zustande.
Das Magnetsystem kann aus geschichteten Blechen zusammengesetzt sein, wobei man zweckmäßig Werkstoffe mit hochwertigen magnetischen Eigenschaften verwendet. Mit 4 und 5 sind Fangbleche bezeichnet, die auf die Stirnseiten des U-förmigen geblätterten Eisenkernes aufgesetzt sind.
Ein das Geberobjekt darstellender Dauermagnet 6 ist relativ zum feststehenden Empfängerobjekt in Richtung des Doppelpfeiles 7 beweglich. Zur Speisung des Hallspannungserzeugers dient ein an die Netzleitungen R und 0 angeschlossener Netz- und Steuerstrom-Versorgungsteil 8, der auch den Schaltverstärker 9 speist. Die vom Hallplättchen 1 abgegebene Hallspannung wird dem Schaltverstärker 9 zugeführt, an dessenAusgangsklemmen 10 und 11 Relais, Schütze od. dgl. angeschlossen werden können.
PATENTANSPROCHE 1. Einrichtung zur Meldung der gegenseitigen Lage zweier relativ zueinander beweglicher Objekte oder deren mehr, von denen eines (Geberobjekt) mit einer Magnetfeldquelle versehen ist, die eine abstandsabhängige Änderung der Ausgangsgröße eines am zweiten Objekt (Empfängerobjekt) fest angeordneten Hallspannungserzeugers hervorruft, dadurch gekennzeichnet, daß der Hallspannungserzeuger in einem Querspalt eines magnetisch leitenden, vorzugsweise U-förmigen Joches so angeordnet ist, daß die relative Bewegungsebene der Magnetfeldquelle senkrecht zur Flächenebene des Hallspannungserzeugers liegt.

Claims

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hallspannungserzeuger aus einer halbleitenden Verbindung der FormAIIIBv besteht, d. h. aus einer Verbindung von Stoffen der III. mit Stoffen der V. Gruppe des Periodischen Systems.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf ein Empfängerobj ekt zwei oder mehr Geberobjekte einwirken.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Geberobjekt auf zwei oder mehr Empfängerobjekte einwirkt.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetfeldquelle ein permanenter Flachmagnet ist, dessen Magnetisierung senkrecht zur Bewegungsebene des Geberobjektes verläuft.

6. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß am Ort des Empfängerobjektes ein von außen erzeugtes magnetisches Feld vorhanden ist, das durch ein wenigstens teilweise aus ferromagnetischen Substanzen bestehendes Geberobjekt beeinflußbar oder veränderbar ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle eines Hallspannungserzeugers ein anderer magnetfeldempfindlicher Widerstand verwendet ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Hallspannungserzeugers bzw. magnetfeldempfindliche Widerstand mit einer ohne mechanische Kontakte arbeitenden Einrichtung, insbesondere einem Transistorkippverstärker, verbunden ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß an die ohne mechanische Kontakte arbeitende Einrichtung vom Empfänger räumlich getrennte Relais, Schütze od. dgl. angeschlossen sind.

10. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerstrom des Hall- spannungserzeugers bzw. des magnetfeldabhängigen Widerstandes moduliert ist.

11. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Geberobjekt zugeordnete, von einem Elektromagneten hergestellte oder beeinflußte Magnetfeld moduliert ist.

12. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung zur Steuerung und Regelung von Bewegungsvorgängen od. dgl.

In Betracht gezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschrift Nr. 272 720; deutsche Auslegeschrift Nr. 1 025 157.