DE1261681B

DE1261681B - Electrical device for measuring the position of two moving parts in relation to one another

Info

Publication number: DE1261681B
Application number: DEL32608A
Authority: DE
Inventors: Eric Miles Langham
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1958-03-03
Filing date: 1959-03-03
Publication date: 1968-02-22

Description

DEUTSCHES D EUTCH

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Deutsche El.: 42 d-1/12 German El .: 42 d- 1/12

Nummer: 1261681'Number: 1261681 '

Aktenzeichen: L 32608IX b/42 dFile number: L 32608IX b / 42 d

Anmeldetag: 3. März 1959 Filing date: March 3, 1959

Auslegetag: 22. Februar 1968Open date: February 22, 1968

Die Erfindung betrifft eine elektrische Vorrichtung zum Messen der Lage zweier beweglicher Teile in Bezug aufeinander, die mit zwei länglichen Gliedern versehen ist, welche mit den gegeneinander beweg- ■ ■liehen Teilen verkuppelbar sind, so daß sie an der Bewegung teilnehmen, wobei beide Glieder mit mindestens je einer Wicklung versehen sind, die sich in Richtung der geradlinigen Bewegung erstrecken und wobei sich die Wicklung auf dem zweiten der beiden Glieder über eine geringere Länge als die auf dem ersten Glied zwischen den Enden der ersten Wicklung erstreckt, so daß Spannungen, die einer der Wicklung zugeführt werden, Spannungen in der Wicklung des anderen Gliedes erzeugen, welche von der Relativ- . _;_ lage der beiden Glieder gegeneinander abhängig sind.The invention relates to an electrical device for measuring the position of two moving parts in relation to one another, which is provided with two elongated members which can be coupled to the mutually movable ■ ■ borrowed parts so that they participate in the movement, both members with at least one winding each are provided, which extend in the direction of the rectilinear movement and wherein the winding on the second of the two members extends over a shorter length than that on the first member between the ends of the first winding, so that tensions which one are fed to the winding, generate voltages in the winding of the other member, which of the relative. _; _ position of the two links are dependent on each other.

Es sind bereits verschiedene Arten von elektromagnetischen Wandlern zur Messung von Verschiebungen bekannt. Ein solcher elektromagnetischer Wandler ist beispielsweise in der deutschen Auslegeschrift 1163 562 beschrieben. Dieser Wandler weist zwei relativ zueinander bewegbare Glieder auf, deren jedes mit zwei schraubenförmig gewickelten Leitern versehen ist. Die beiden Wicklungen auf jedem Glied verlaufen koaxial, besitzen die gleiche Steigung und den gleichen Durchmesser. Sie sind zweigängig gewickelt und an einem Ende des Glieds miteinander verbunden. Zwischen die der Wicklungen auf dem ersten Glied wird eine Wechselspannung gelegt, welche eine entsprechende Spannung zwischen den Anschlüssen der Leiter auf dem zweiten Glied erzeugt. Die Höhe der an den letzterwähnten Anschlüssen auftretenden Spannung hängt von der Relativlage der beiden Glieder zueinander ab. Der induzierte Strom hat seine größte Stärke, wenn die Leiter auf einem Glied unmittelbar gegenüber den Leitern auf dem anderen Glied liegen, und seine geringste Stärke, wenn die Leiter auf dem einen Glied sich in der Mitte zwischen denen des anderen Gliedes erstrecken. Dementsprechend verläuft die Spannung zwischen den Klemmen des zweiten Gliedes über eine Reihe von Maxima und Minima, wenn die beiden Glieder axial zueinander bewegt werden. Die beschriebene Vorrichtung besitzt hinsichtlich der Meßanzeige einen großen Nachteil darin, daß das Ausgangssignal eine Folge von Maximal- und Minimal-· werten durchläuft, wenn zwischen der Primärwicklung und der Sekundärwicklung eine Relativbewegung erfolgt. Dies führt dazu, daß eine Grobablesung der Relativlage der beiden Wicklungen zueinander durch Zählen der Zahl von Maximalwerten, die durchlaufen wurden, erfolgt, während die Feinablesung durch Bestimmung der Größe und Richtung des Ausgangs-Elektrisehe Vorrichtung zum Messen der Lage
zweier beweglicher Teile in Bezug aufeinanderVarious types of electromagnetic transducers for measuring displacements are already known. Such an electromagnetic transducer is described, for example, in German patent application 1163 562. This transducer has two members movable relative to one another, each of which is provided with two helically wound conductors. The two windings on each link are coaxial, have the same pitch and the same diameter. They are wound in two turns and connected to one another at one end of the link. An alternating voltage is applied between those of the windings on the first link, which generates a corresponding voltage between the connections of the conductors on the second link. The level of the voltage occurring at the last-mentioned connections depends on the relative position of the two links to one another. The induced current has its greatest strength when the conductors on one link are immediately opposite the conductors on the other link and its lowest strength when the conductors on one link extend midway between those on the other link. Accordingly, the voltage between the terminals of the second link runs through a series of maxima and minima when the two links are moved axially towards one another. With regard to the measurement display, the device described has a major disadvantage in that the output signal passes through a sequence of maximum and minimum values when there is a relative movement between the primary winding and the secondary winding. This results in a rough reading of the relative position of the two windings to one another by counting the number of maximum values which have been passed, while the fine reading is made by determining the size and direction of the output electrical device for measuring the position
two moving parts in relation to each other

Anmelder:Applicant:

Eric Miles Langham, Norwich, NorfolkEric Miles Langham, Norwich, Norfolk

(Großbritannien)(Great Britain)

Vertreter:Representative:

Dr. W. Berg und Dipl.-Ing. O. Stapf,Dr. W. Berg and Dipl.-Ing. O. Stapf,

Patentanwälte, 8000 München 2, Hilblestr. 20Patent Attorneys, 8000 Munich 2, Hilblestr. 20th

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Eric Miles Langham, Norwich, NorfolkEric Miles Langham, Norwich, Norfolk

(Großbritannien)(Great Britain)

Beanspruchte Priorität:Claimed priority:

Großbritannien vom 3. März 1958 (6814)Great Britain March 3, 1958 (6814)

stromes bewirkt wird. Dies führt unter anderem dann zu Schwierigkeiten, wenn die Vorrichtung etwa als Teil einer Steuerungseinrichtung für eine Werkzeugmaschine verwendet werden soll.Stromes is effected. This leads, among other things, to difficulties when the device is about as Part of a control device for a machine tool is to be used.

Eine andere Bauart eines elektromagnetischen Wandlers zur Messung von Verschiebungen ist aus der deutschen Patentschrift 692 455 bekannt. Bei diesem Wandler handelt es sich um eine Vorrichtung zum Messen der Niveauhöhe einer Flüssigkeit. Der Wandler weist einen Schwimmer aus magnetischem Material innerhalb einer zylindrischen Spule auf, der sich mit dem Niveau der Flüssigkeit auf und. ab bewegt. Die Windungsdichte der Spule ändert sich stetig über der Länge der Spule. Dementsprechend ändert sich die Selbstinduktion der Spule je nach Lage des Schwimmers. Durch Messung der Selbstinduktion kann die Höhe des Flüssigkeitsspiegels ermittelt werden. Die Vorrichtung nach der deutschen Patentschrift 692 455 weist jedoch den Nachteil auf, daß ihre Meßgenauigkeit nicht sehr groß ist, da die durch sie erzielten Meßwerte von den elektrischen Eigenschaften des Schwimmers, der Größe und Form des Schwimmers, dem Abstand des Schwimmers vom Mittelpunkt der Spule, dem Widerstand der Wicklung, dem Abstand anderer in der Nähe der Vorrichtung angeordneter Metallteile und von der Konstanz der zugeführten Frequenz ab. Infolge der praktisch erreichbaren Genauigkeit ist eine derartige Vorrichtung allenfalls für Anwendungszwecke geeignet, auf denen es auf höhere Genauigkeit nicht ankommt.Another type of electromagnetic transducer for measuring displacements is off the German patent specification 692 455 known. This transducer is a device for measuring the level of a liquid. The transducer has a magnetic float Material within a cylindrical coil that rises and falls with the level of the liquid. away emotional. The winding density of the coil changes continuously over the length of the coil. Accordingly the self-induction of the coil changes depending on the position of the float. By measuring self-induction the height of the liquid level can be determined. The device according to the German Patent specification 692 455, however, has the disadvantage that its measurement accuracy is not very high, since the measured values obtained by them from the electrical properties of the swimmer, the size and shape of the float, the distance of the float from the center of the coil, the resistance of the winding, the distance of other metal parts arranged in the vicinity of the device and of the constancy the supplied frequency. As a result of the practically achievable accuracy, such a device at most suitable for purposes that do not depend on higher accuracy.

809 509/140809 509/140

Ferner muß bei dieser Vorrichtung in nachteiliger Wicklung im entgegengesetzte Sinn gewickelte Ab-Weise auch eine sehr aufwendige Eichung durch- schnitte besitzt, welche sich in entgegengesetzten Richgeführt werden. tungen von einem Bezugspunkt auf dem zweiten Schließlich ist noch eine weitere Bauart eines Glied erstrecken, daß die Wicklungsdichte jedes Abelektromechanischen Wandlers aus der französischen 5 Schnitts längs des zweiten Gliedes linear proportional Patentschrift 1 058 845 bekannt. Dieser Wandler be- zu dem Abstand von dem Bezugspunkt verläuft, daß sitzt eine stationäre Primärwicklung, welche in eine die Gesamtzahl der Windungen in der vierten Wick-Anzahl von Spulen unterteilt ist, welche zueinander lung gleich der Gesamtzahl der Windungen in einem in Reihe oder zueinander parallel geschaltet sein kön- Teil der ersten Wicklung ist, dessen Zentrum auf dem nen und unterschiedliche Windungszahlen aufweisen. io Bezugspunkt liegt und dessen Länge gleich der Länge Der Wandler besitzt ferner eine Sekundärwicklung, der vierten Wicklung ist, und daß die vierte Wickweiche ebenfalls stationär angeordnet ist und langer lung derart mit der ersten Wicklung verbunden ist, als die Primärwicklung ist. Die Kopplung zwischen daß. eine in der vierten Wicklung durch eine an die den beiden Wicklungen wird durch einen verschieb- zweite Wicklung angelegte Wechselspannung inbaren Magnetkern bewirkt, welcher sich koaxial zu 15 duzierte elektromotorische Kraft der in der ersten den Wicklungen erstreckt. Durch entsprechende Wahl Wicklung induzierten elektromotorischen Kraft entder Anzahl von Amperewindungen pro Zentimeter gegenwirkt.Furthermore, in this device, in disadvantageous winding in the opposite sense must be wound Ab-manner also has a very complex calibration section, which runs in the opposite direction will. Finally, there is yet another type of link that extends the winding density of each of the electromechanical Converter from the French 5 section along the second link linearly proportional Patent specification 1,058,845 known. This transducer extends to the distance from the reference point that sits a stationary primary winding, which in one the total number of turns in the fourth number of wicks is divided by coils, which are equal to the total number of turns in one can be connected in series or parallel to each other- part of the first winding whose center is on the nen and have different numbers of turns. io reference point and its length is equal to the length The converter also has a secondary winding, which is the fourth winding, and that the fourth winding switch is also arranged in a stationary manner and is connected to the first winding for a long time, than is the primary winding. The coupling between that. one in the fourth winding through one to the AC voltage applied to the two windings is inable by a shifting second winding Magnetic core causes which electromotive force is coaxially reduced to 15 in the first extends the windings. Electromotive force induced by appropriate choice of winding either Number of ampere-turns per centimeter counteracts.

längs der Achse der Primärwicklung ist es möglich, Vorteilhaft ist ein zweiter Verstärker an die zweiteIt is possible along the axis of the primary winding. A second amplifier connected to the second is advantageous

eine Aussage über das Verhältnis der Stromabgabe Wicklung angeschlossen. "a statement about the ratio of the current output winding connected. "

zur Verschiebelage des Kernes in bezug auf die Pri- 20 Vorteilhaft ist die zweite Wicklung mit einer zen-for shifting the core with respect to the pri- 20 The second winding with a central

mär- und die Sekundärwicklung zu erhalten. Die be- tralen Anzapfung versehen und der Ausgang desmär- and the secondary winding. The central tap provided and the output of the

schriebene Vorrichtung' weist den Nachteil auf, daß zweiten Verstärkers an diese zentrale Anzapfung an-The device described has the disadvantage that the second amplifier is connected to this central tap.

das Ausgangssignal nur über einen Teil des Bereiches geschlossen.the output signal is only closed over part of the range.

der Relativlagen von Kern und Wicklungen zueinan- Nachfolgend soll ein Ausführungsbeispiel die Erder linear ist. Ferner wird eine solche lineare Be- 25 findung an Hand der Zeichnungen erläutern, ziehung nur durch aufwendige Herstellung und auf- F i g. 1 zeigt eine Seitenansicht eines Ausführungswendigen Abgleich der Spulen, welche die Primär- beispiels gemäß Erfindung;the relative positions of the core and windings to one another is linear. Furthermore, such a linear position will be explained with the aid of the drawings, drawing only through elaborate production and up- F i g. 1 shows a side view of an embodiment Adjustment of the coils, which the primary example according to the invention;

wicklung bilden, erzielt. Ferner hängt die Größe des F i g. 2 und 3 zeigen eine Seitenansicht sowie eineformation, achieved. Furthermore, the size of the F i g. 2 and 3 show a side view and a

Ausgangssignals in nachteiliger Weise von der Kon- Schnittansicht eines ersten Gliedes der Anordnung inOutput signal in a disadvantageous manner from the con-sectional view of a first member of the arrangement in FIG

stanz der Permeabilität und der Größe des Kern- 30 Fig. 1;punch the permeability and the size of the core 30 Fig. 1;

materials und von den Verlusten auf dessen ganzer F i g. 4 und 5 zeigen eine Seitenansicht und einenmaterials and of the losses on its whole f i g. 4 and 5 show a side view and a

Länge sowie von Einflüssen in der Nähe angeord- Längsschnitt eines zweiten Gliedes der Anordnung inLength and influences in the vicinity angeord- Longitudinal section of a second link of the arrangement in

neter Metallteile auf dem Rückweg des magnetischen Fig. 1;neter metal parts on the way back of the magnetic Fig. 1;

Flusses ab. F i g. 6 zeigt ein Schaltbild der Meßeinrichtung.The river. F i g. 6 shows a circuit diagram of the measuring device.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen 35 Bei der Meßeinrichtung gemäß F i g. 1 weist ein sehr genau arbeitenden, mit hoher Betriebssicherheit erstes Glied 1 einen magnetischen Kreis und Wickarbeitenden und mit geringem Aufwand herstellbaren hingen auf. Es ist in bezug auf den Gegenstand, dessen elektromechanischen Wandler der eingangs beschrie- Lage gemessen werden soll, feststehend, benen Bauart zur Messung der Lage zweier beweg- Ein zweites Glied 4 ist mit einem magnetischen licher Teile in Bezug aufeinander zu schaffen. 40 Kreis und mit Wicklungen versehen. Das zweite Diese Aufgabe wird gemäß Erfindung dadurch ge- Glied 4 ist durch eine Verbindungseinrichtung 4' mit löst, daß die Wicklungsdichte der im ersten Glied zu- dem Gegenstand verbunden, dessen Lage gemessen geordneten Wicklung des von beiden Wicklungen ge- werden soll. Das erste Glied 1 kann beispielsweise an bildeten Übertragers sich im Meßbereich in Glied- dem Bett einer Werkzeugmaschine befestigt und das längsrichtung linear mit dem Abstand von einem Be- 45 zweite Glied 4 an dem Werkzeugmaschinentisch bezugspunkt ändert. festigt sein.The invention is based on the object of providing a 35 In the measuring device according to FIG. 1 shows a very precisely working, with high operational reliability first member 1 a magnetic circuit and winding workers and that can be produced with little effort. In relation to the object, it is its electromechanical transducer of the initially described position is to be measured, fixed, benen design for measuring the position of two moving A second link 4 is with a magnetic to create lighter parts in relation to each other. 40 circle and provided with windings. The second This object is achieved according to the invention in that the member 4 is provided with a connecting device 4 ' triggers that the winding density of the connected in the first link to the object, measured its position orderly winding of the two windings should be. The first link 1 can for example Transformer formed in the measuring area in link-the bed of a machine tool and that longitudinally linear with the distance from a reference point 45 second link 4 on the machine tool table changes. be solid.

Vorteilhaft weist die erste Wicklung zwei Ab- Zum Schutz des ersten Gliedes 1 gegen die Einschnitte auf, welche in einander entgegengesetztem wirkung von Staub u. dgl. kann es vorteilhaft mit Sinn gewickelt sind, und welche aneinander gegen- einem Balg 2 umhüllt sein. Dieser Balg kann aus überliegenden Seiten des Bezugspunktes angeordnet s<> magnetischem Material hergestellt sein, um einen masind und je eine Windungsdichte aufweisen, welche gnetischen Kurzschluß für Streufelder zu bilden, oder in Längsrichtung des Gliedes linear proportional zum er kann aus Gummi, synthetischem Plastikmaterial Abstand von dem Bezugspunkt ist. oder einem anderem geeigneten nachgiebigen Mate-Vorteilhaft erstreckt sich längs des zweiten Gliedes rial bestehen. Auf dem Balg sind Metallringe 3 in eine dritte Wicklung in Richtung der linearen Relativ- 55 Abständen als weiteres Mittel zum Eliminieren von bewegung, wobei diese dritte Wicklung eine kon- magnetischen Streufeldern angeordnet, stante Windungsdichte aufweist. Wie in den F i g. 2 und 3 im einzelnen gezeigt, Vorteilhaft ist die zweite Wicklung an den Aus- weist das erste Glied 1 ein Rohr S auf, das aus einem 'gang eines rückgekoppelten Verstärkers und die dritte Material mit großer Festigkeit und Steife und vorteil-' Wicklung an den Eingang des Verstärkers an- ^6o haft mit einem niedrigen Temperaturausdehnungs-' geschlossen. koeffizienten besteht. Das Rohr besitzt in der Nähe Vorteilhaft ist die dritte Wicklung aus dünnem seiner Stirnseiten Flansche 10, welche Streifen 7 aus Draht so gebildet, daß der in ihr durch eine Wechsel- Magnetmaterial mit hoher Permeabilität, z. B. aus spannung in der zweiten Wicklung induzierte Strom Mumetall, in Schlitzen halten. Die Längsachse der von geringer Stärke ist. 65 Streifen liegt parallel zur Längsachse des ersten Glie-' Ferner ist vorteilhaft vorgesehen, daß eine vierte des 1. Die Streifen sind in gleichen Abständen radial ■Wicklung sich längs des zweiten Gliedes in Richtung um das erste Glied 1 angeordnet und beispielsweise der linearen Relativbewegung erstreckt, daß die vierte durch Verkleben befestigt. Zum Kleben kann bei-Advantageously, the first winding has two ends, which are wound to protect the first member 1 against the incisions, which in opposing effects of dust and the like can advantageously be sensed, and which are encased against one another against a bellows 2. This bellows can be made from overlapping sides of the reference point s <> magnetic material to have a masind and a winding density each, which form a magnetic short circuit for stray fields, or in the longitudinal direction of the link linearly proportional to the distance it can be made of rubber, synthetic plastic material from the reference point. or some other suitable resilient material advantageously extending along the second member rially. Metal rings 3 are arranged on the bellows in a third winding in the direction of the linear relative distances as a further means for eliminating movement, this third winding having a constant winding density with a magnetic stray fields. As shown in Figs. 2 and 3 shown in detail, the second winding is advantageous on the Aus, the first member 1 has a tube S, which consists of a 'gear of a feedback amplifier and the third material with great strength and rigidity and advantageous' winding on the The input of the amplifier is ^also closed with a low temperature expansion. coefficient exists. The tube has in the vicinity Advantageously, the third winding of its thin end faces flanges 10, which strips 7 of wire are formed so that the in it by an alternating magnetic material with high permeability, z. B. from voltage in the second winding induced current Mumetall, hold in slots. The longitudinal axis which is of low strength. 65 strip lies parallel to the longitudinal axis of the first link. Furthermore, it is advantageously provided that a fourth of the 1. The strips are arranged at equal intervals radially ■ winding along the second link in the direction around the first link 1 and extends, for example, the linear relative movement that the fourth is attached by gluing. For gluing both

5 65 6

spielsweise ein Kunststoffkleber verwendet werden. Stoffkleber oder einem gleichwertigen Material ge-for example a plastic adhesive can be used. Fabric glue or an equivalent material

Durch das Rohr 5 ist eine Tragspindel 14 geführt. tränkt, damit sie zusammenhalt. Zum Zusammenhal-A support spindle 14 is guided through the tube 5. soaks so that they stick together. For cohesion

Die Streifen 7 sind mit einer ersten Isolierschicht 8 ten dienen außerdem Kappen 26. Die zerlegbare versehen, die ihrerseits durch ein Kupferrohr 9 über- Spindel 16 wird nach Herstellung des zweiten Gliedeckt ist, das über die Isolierung 8 geschrumpft oder 5 des 4 entfernt,
gepreßt ist. Die in F i g. 6 schematisch dargestellte SchaltungThe strips 7 are provided with a first insulating layer 8 th are also used for caps 26. The separable ones, which in turn are covered by a copper tube 9 over the spindle 16 after the production of the second link, which is shrunk over the insulation 8 or 5 of the 4 removed,
is pressed. The in F i g. 6 schematically shown circuit

Das Kupferrohr 9 ist mit einem Sägeschnitt ver- dient zur Erzeugung einer der relativen Linearsehen, der in Form einer Schraubenwindung mit ver- bewegung zwischen dem zweiten Glied 4 und dem änderlicher Steigung ausgebildet ist, und zwar der- ersten Glied 1 proportionalen Spannung,
art, daß der Schraubenwinkel in der Mitte des ersten io Die Primärwicklung eines nicht dargestellten Gliedes 1 90° beträgt und die Kotangente des Transformators wird mit einer Wechselstromspan-Schraubenwinkels proportional zu dem Abstand zwi- nung erregt. Sie ist mit einer in der Mitte angezapften sehen einer Stelle des Sägeschnittes und der Mitte des Sekundärwicklung versehen. Die Mittelanzapfung ist ersten Gliedes 1 ist. mit Erde verbunden. Die Außenanschlüsse sind mitThe copper tube 9 is made with a saw cut to produce one of the relative linear lines, which is designed in the form of a screw turn with movement between the second link 4 and the variable pitch, namely the voltage proportional to the first link 1,
way that the helix angle in the middle of the first io The primary winding of a link (not shown) is 90 ° and the cotangent of the transformer is excited with an alternating current span helix angle proportional to the spacing. It is provided with a point of the saw cut tapped in the middle and the middle of the secondary winding. The center tap is first link 1 is. connected to earth. The external connections are with

Gegebenenfalls können eine oder mehrere Schrau- 15 Anschlüssen 30 verbunden. Die Anschlüsse 30 bildenIf necessary, one or more screw connections 30 can be connected. The connections 30 form

bengänge ausgeschnitten werden, um ein ein-, zwei- den Eingang eines Gegentaktsummierungsnetzwerkes,channels are cut out in order to have a one or two input of a push-pull summing network,

oder dreigängiges Gewinde zu bilden. welches Widerstände 31, 32 enthält. Die Mittel-or to form a three-start thread. which resistors 31,32 contains. The means-

An Stelle des Einschneidens dieser Schraubengänge anzapfung 21 der dünnen Drahtwicklung 20 ist mitInstead of cutting this screw thread tap 21 of the thin wire winding 20 is with

können andere Verfahren zu ihrer Ausbildung ge- Erde verbunden.other methods of training can be used.

wählt werden, wie z. B. Fotoätzen, oder aber es kann ao Der Ausgang des Summierungsnetzwerkes ist mitbe chosen, such as B. Photo etching, or it can ao The output of the summing network is with

eine Nut in das magnetische Material geschnitten und dem Eingang eines rückgekoppelten Verstärkers 33a groove cut in the magnetic material and the input of a feedback amplifier 33

ein leitender Draht in die Nut eingepreßt werden. verbunden. Der rückgekoppelte Verstärker 33 besitzta conductive wire can be pressed into the groove. tied together. The feedback amplifier 33 has

Eine zweite Isolierschicht 11 kann um das Kupfer- einen hohen Verstärkungsfaktor und erregt die zweite rohr 9 herum angeordnet werden, und auf der Außen- Drahtwicklung 18 des zweiten Gliedes 4. Die Verbinseite der zweiten Isolierschicht 11 kann eine erste 25 dungsleitungen zu dem rückgekoppelten Verstärker Wicklung 12 in Form eines zweiten mit Sägeschnitt 33 besitzen solche Polaritäten, daß der Ausgang des versehenen Kupferrohrs angeordnet werden, welches summierenden Netzwerkes nach Null tendiert. Somit dem Kupferrohr ähnlich ist. Der Beginn des Säge- wird die an die zweite Wicklung 18 angelegte Spanschnittes ist bei 15 in F i g. 2 gezeigt, nung durch den rückgekoppelten Verstärker so re-A second insulating layer 11 can have a high gain factor around the copper and excites the second tube 9 are arranged around, and on the outer wire winding 18 of the second link 4. The connection side the second insulating layer 11 can have a first 25 connection lines to the feedback amplifier Winding 12 in the form of a second with saw cut 33 have such polarities that the output of the provided copper pipe are arranged, which summing network tends to zero. Consequently is similar to the copper pipe. The start of the sawing is the chip cut applied to the second winding 18 is at 15 in FIG. 2 shows that the feedback amplifier

Vorteilhaft ist die gesamte Anordnung mit einer 30 guliert, daß die an der dritten Wicklung 20 erzeugteThe entire arrangement is advantageously gulated with a 30 that that generated on the third winding 20

Isolationsschicht 13 überdeckt, die in F i g. 3 ge- Spannung nahezu gleich der an die Anschlüsse 30Covering the insulation layer 13, which is shown in FIG. 3 ge voltage almost equal to that at the terminals 30

zeigt ist. angelegten Bezugsspannung ist, wenn die Widerständeshows is. applied reference voltage is when the resistors

Die vorstehend beschriebene Anordnung kann mit 31 und 32 des Summierungsnetzwerkes gleiche GrößeThe arrangement described above can be the same size with 31 and 32 of the summing network

dem Balg 2 verkleidet werden, wie es aus F i g. 1 er- besitzen,the bellows 2 are covered, as shown in FIG. Own 1,

sichtlich ist. 35 Die vierte Wicklung 17 ist vorzugsweise parabolischis visible. The fourth winding 17 is preferably parabolic

Die Konstruktion des zweiten Gliedes 4 ist in den ausgeführt.The construction of the second link 4 is shown in FIG.

F i g. 4 und 5 gezeigt. Ein Ende der Wicklung 17 ist geerdet, und dasF i g. 4 and 5 shown. One end of the winding 17 is grounded, and that

Um eine zerlegbare Spindel 16 ist eine dünne andere Ende ist an den Eingang eines zweiten Ver-Isolationsschicht, etwa in Bandform, gewunden, und stärkers 34 angeschlossen. Der Ausgang des zweiten darüber ist eine vierte Wicklung 17 in Form eines 40 Verstärkers 34 ist mit einem Anschluß an Erde und Kupferrohres geschoben. Von dieser Wicklung sind dem anderen Anschluß an die zentrale Anzapfung 19 in Fig. 4 nur die Kontaktstifte gezeigt. Das Kupfer- der zweiten Drahtwicklung 18 des zweiten Gliedes 4 rohr ist mit einem Sägeschnitt ähnlich den in den angeschlossen. Der Mittelanschluß des Gegentaktaus-Kupferrohren des ersten Gliedes 1 angebrachten ganges des rückgekoppelten Verstärkers 33 ist an Sägeschnitten versehen, so daß gleichfalls ein Schrau- 45 Erde angeschlossen. Dementsprechend wird das Ausbengewinde erzeugt wird. gangssignal vom zweiten Verstärker 34 zu der an dieTo a collapsible spindle 16 is a thin other end is to the entrance of a second Ver-Isolationschicht, roughly in the form of a ribbon, wound, and connected to a stronger 34. The outcome of the second above is a fourth winding 17 in the form of an amplifier 34 is connected to ground and The copper pipe. From this winding are the other connection to the central tap 19 in Fig. 4 only the contact pins are shown. The copper of the second wire winding 18 of the second link 4 pipe is connected with a saw cut similar to that in the. The center connection of the push-pull copper tubing of the first link 1 attached gear of the feedback amplifier 33 is on Saw cuts provided so that a screw 45 earth is also connected. The male thread becomes accordingly is produced. output signal from the second amplifier 34 to the to the

Auf dem Rohr ist eine Isolierschicht, und auf eine Hälfte der zweiten Wicklung 18 angelegten Span-There is a layer of insulation on the pipe, and tension is applied to one half of the second winding 18.

dieser Isolierschicht ist eine gleichförmige zweite nung addiert und von der Spannung an der anderenthis insulating layer is a uniform second voltage added and from the voltage on the other

Wicklung 18 aus dickem Draht angebracht, welche Hälfte diese Wicklung subtrahiert, so daß die amWinding 18 attached to thick wire, which half subtracts this winding, so that the am

aus einer einzigen Lage von Leitern besteht. Von der 50 Ausgang des zweiten Verstärkers 34 erscheinendenconsists of a single layer of ladders. From the 50 output of the second amplifier 34 appearing

Wicklung 18 sind in F i g. 5 nur die Kontaktstifte ge- Spannungen die Flußverteilung entlang dem zweitenWinding 18 are shown in FIG. 5 only the contact pins ge stresses the flux distribution along the second

zeigt. Die Wicklung 18 weist eine zentrale Anzapfung Glied 4 ändern.shows. The winding 18 has a central tap member 4 change.

19 auf. Über der Wicklung 18 ist in die zwischen den Die Verbindungsleitungen zu dem zweiten Ver-19 on. Above the winding 18 is in the between the The connecting lines to the second connection

Drahtwindungen gebildeten Rillen eine zweite Wick- stärker liegen auf solchen Polaritäten, daß die an denWire turns formed grooves a second winding are stronger on such polarities that the at the

lung 20 aus dünnem Draht gewunden. Von der Wick- 55 Klemmen der Wicklung 17 auftretende Spannung20 wound from thin wire. Voltage occurring from the winding 55 terminals of the winding 17

lung 20 sind in F i g. 5 nur die Kontaktstifte gezeigt. nach Null tendiert.treatment 20 are shown in FIG. 5 only the contact pins are shown. tends towards zero.

Die Wicklung 20 weist eine Mittelanzapfung 21 auf. An den Klemmen der ersten Wicklung 12 desThe winding 20 has a center tap 21. At the terminals of the first winding 12 of the

Alle obengenannten Wicklungen sind in F i g. 4 ersten Gliedes 1 erscheint eine der Entfernung zwi-All of the above windings are shown in FIG. 4 first link 1 appears a distance between

zusammen mit 22 bezeichnet. sehen der Mitte des ersten Gliedes 1 und der Mittedenoted together with 22. see the middle of the first link 1 and the middle

Über das Rohr und die Wicklung sind Endringe 23 60 des zweiten Gliedes 4 proportionale Spannung,
geschoben. Die Endringe sind mit Zähnelungen ver- Ungenauigkeiten bei der Spannung können durch sehen, damit die sich längs an den Wicklungen 22 kapazitive Ströme erzeugt werden, die zwischen den entlang erstreckenden Streifen 24 festgehalten wer- Wicklungen und dem Kern des ersten Gliedes 1 flieden. Vorteilhaft sind diese Streifen aus Mumetall her- ßen. Um diese kapazitiven Ströme auf einen geringstgestellt. 65 möglichen Wert herabzusetzen, sind die AnschlüsseAcross the tube and the winding are end rings 23 60 of the second link 4 proportional voltage,
pushed. The end rings are serrated. These strips are advantageously made from mumetal. To minimize these capacitive currents. 65 possible value are the connections

Die Endringe 23 und die Mumetallstreifen werden der Wicklung 12 an die Gitter 35,36 von zwei Ka-The end rings 23 and the mu-metal strips are attached to the winding 12 on the grids 35,36 of two cables

von einem äußeren zylindrischen Gehäuse 25 um- thodenverstärkern angeschlossen. Die Kathoden 41,from an outer cylindrical housing 25 connected to method amplifiers. The cathodes 41,

geben, und die ganze Anordnung ist mit einem Kunst- 42 der Kathodenverstärker 35,36 sind mit den Endentype, and the whole arrangement is with an artificial 42 the cathode amplifiers 35,36 are with the ends

der inneren Wicklung 9 des ersten Gliedes 1 verbunden,: so daß die kapazitiven Ströme durch die Wicklung 9 und nicht durch die Wicklung 12 strömen.connected to the inner winding 9 of the first member 1, so that the capacitive currents through the winding 9 and not flow through the winding 12.

Ein Potentiometer 37 ist mit einer Mittelanzapfung 40 der Wicklung 9 verbunden und kann von Hand eingestellt werden zur weiteren Einflußnahme auf die kapazitiven Ströme, die durch die Wicklung 9 fließen.A potentiometer 37 is with a center tap 40 connected to the winding 9 and can be adjusted manually for further influence on the capacitive currents that flow through the winding 9.

Damit die Spannung der Anschlüsse der Wicklung 12 im Gegentakt symmetrisch in bezug zu Erde ist, kann ein in der Mitte angezapfter Autotransformator oder Spartransformator 38 vorgesehen sein, dessen Außenanschlüsse mit den Anschlüssen der Wicklung 12 verbunden sind und dessen Mittelanzapfung 39 geerdet ist.So that the voltage of the connections of the winding 12 is symmetrical in push-pull with respect to earth, For example, a center-tapped autotransformer or autotransformer 38 may be provided, its External connections are connected to the connections of the winding 12 and its center tap 39 is grounded.

Der Teil der Wicklungen, des ersten Gliedes 1, welcher innerhalb des zweiten Gliedes 4 liegt, besitzt entlang seiner Längserstreckung eine einem Parabelbogen entsprechende Wicklungsverteilung. Dieser Bogen kann als aus zwei Abschnitten bestehend angesehen werden, einer ersten geraden Linie, die eine gleichförmige Wicklung repräsentiert, die in Reihe an einen zweiten Parabelbogen angeschlossen ist. Die Form des zweiten Parabelbogens ist konstant und von der Lage des zweiten Gliedes 4 entlang des ersten Gliedes 1 unabhängig. Die Form der zweiten Parabelkomponente ist an allen Stellen mit der Form der Parabelwicklung des ersten Gliedes 1 identisch, wenn das zweite Glied 4 sich über dem mittleren Teil der Wicklungen des ersten Gliedes 1 befindet.That part of the windings, of the first link 1, which lies within the second link 4, has along its longitudinal extent a winding distribution corresponding to a parabolic arc. This Arc can be thought of as consisting of two sections, a first straight line, the one represents uniform winding connected in series to a second parabolic arch. the The shape of the second parabolic arch is constant and depends on the position of the second limb 4 along the first link 1 independent. The shape of the second parabola component is in all places with the shape the parabolic winding of the first link 1 identical when the second link 4 is above the middle Part of the windings of the first link 1 is located.

Die in den Wicklungen des ersten Gliedes 1 induzierte Spannung ist also der Summe von zwei Spannungen äquivalent, deren erste gleich der in einer gleichförmigen Wicklung induzierten Spannung ist, deren Gesamtwindungszahl proportional dem Abstand der Mitte des zweiten Gliedes 4 von der Mitte der parabolischen Wicklung ist, und deren zweite die in der zweiten parabolischen Komponente der Wicklung erzeugte Spannung ist, deren Mitte sich in der Mitte des zweiten Gliedes 4 befindet.The voltage induced in the windings of the first link 1 is therefore the sum of two Equivalent voltages, the first of which is equal to the voltage induced in a uniform winding whose total number of turns is proportional to the distance between the center of the second link 4 and the Is the center of the parabolic winding, and the second is that in the second parabolic component the voltage generated by the winding, the center of which is in the center of the second link 4.

Zunächst soll die in der gleichförmigen Komponente der Wicklung des ersten Gliedes 1 erzeugte Spannung betrachtet werden. Diese Spannung ist von dem Gesamtfluß in der gleichförmigen Wicklung abhängig. Die Spannung an den Anschlüssen der dritten Wicklung 20 des zweiten Gliedes 4 resultiert aus dem Gesamtfluß der gleichförmigen Wicklung, da die Beziehung zwischen der Spannung von der gleichförmigen Komponente der Wicklung des ersten Gliedes 1 und der in der dritten Wicklung 20 des zweiten Gliedes 4 induzierten Spannung sich genau aus dem Verhältnis der effektiven Windungszahlen dieser Wicklungen ergibt. Der Verstärker steuert die Speisung der Wicklung 18, so daß die Spannung, die in der Wicklung 20 induziert wird, genau proportional zu der Bezugsspannung ist. Die in der gleichförmigen Komponente der parabolischen Wicklung erzeugte Spannung ist also genau proportional zu der Windungszahl dieser Komponente der Wicklung des ersten Gliedes 1 und infolgedessen zu der Entfernung zwischen der Mitte des zweiten Gliedes 4 und der Mitte der Wicklung des ersten Gliedes 1.First of all, the one generated in the uniform component of the winding of the first link 1 should be Tension to be considered. This voltage is dependent on the total flux in the uniform winding. The voltage at the connections of the third winding 20 of the second link 4 results from this the total flux of the uniform winding, since the relationship between the voltage of the uniform Component of the winding of the first link 1 and that in the third winding 20 of the second Element 4 induced voltage is exactly from the ratio of the effective number of turns of this Windings results. The amplifier controls the supply of the winding 18, so that the voltage that is in the winding 20 is induced is exactly proportional to the reference voltage. The ones in the uniform The voltage generated by the component of the parabolic winding is therefore exactly proportional to the number of turns this component of the winding of the first link 1 and, consequently, to the removal between the center of the second link 4 and the center of the winding of the first link 1.

Bei einer genau gleichförmigen Flußverteilung würde die in der parabolischen Wicklung 17 des zweiten Gliedes 4 und der zweiten parabolischen Komponente der Wicklung des ersten Gliedes 1 induzierte Spannung Null sein. Beim Auftreten von Ungenauigkeiten bei der Herstellung der Vorrichtung könnte aber die Flußverteilung entlang der Buchse nicht gleichförmig sein. Dann wird in der· parabolischen Wicklung des zweiten Gliedes 4 und auch in der parabolischen Komponente der Wicklung des ersten Gliedes 1 eine Spannung induziert. Die in der parabolischen Komponente der Wicklung des ersten Gliedes 1 erzeugte Spannung bildet eine Fehlerspannung. With an exactly uniform flux distribution in the parabolic winding 17 of the second member 4 and the second parabolic component of the winding of the first member 1 induced Voltage be zero. When inaccuracies in the manufacture of the device occur however, the flow distribution along the bushing might not be uniform. Then in the · parabolic Winding of the second link 4 and also in the parabolic component of the winding of the first member 1 induced a voltage. Those in the parabolic component of the winding of the first Element 1 generated voltage forms an error voltage.

In dem oben beschriebenen Stromkreis ist der Ausgang der parabolischen Wicklung 17 des zweiten Gliedes 4 mit dem Verstärker 34 verbunden, und die Flußverteilung bei dem zweiten Glied 4 in seiner Längsrichtung ist durch den Verstärker 34 geregelt, bis das Ausgangssignal der parabolischen WicklungIn the circuit described above, the output of the parabolic winding 17 is the second Member 4 connected to the amplifier 34, and the flux distribution in the second member 4 in his The longitudinal direction is regulated by the amplifier 34 until the output signal of the parabolic winding

17 des zweiten Gliedes 4 Null wird. Infolgedessen wird auch das Ausgangssignal der zweiten parabolischen Komponente der Wicklung des ersten Gliedes Null, und die Fehler, die durch die ungleichmäßige Flußverteilung entstanden sind, sind eliminiert. Bei Anwendung der Verstärkeranordnung, wie sie in F i g. 6 gezeigt ist, ist es nicht notwendig, daß die Gesamtzahl der Windungen der Wicklung des zweiten Gliedes 4 und der parabolischen Komponente der Wicklung des -ersten Gliedes gleich sind. Wenn sie jedoch gleich sind, kann der zu dem Verstärker 34 gehörige Stromkreis in Fortfall kommen, und die parabolische Wicklung 17 des zweiten Gliedes 4 kann subtraktiv mit dem Ausgang der Wicklung des ersten Gliedes verbunden werden, um die Fehler zu beseitigen.17 of the second link 4 becomes zero. As a result, the output of the second becomes parabolic Component of the winding of the first link zero, and the errors caused by the uneven Flow distributions have arisen are eliminated. When using the amplifier arrangement as shown in F i g. 6, it is not necessary that the total number of turns of the winding of the second Link 4 and the parabolic component of the winding of the -first link are the same. if however, they are the same, the circuit associated with the amplifier 34 can be omitted, and the parabolic winding 17 of the second link 4 can be subtractive to the output of the winding of the first link to eliminate the errors.

Wahlweise kann der rückgekoppelte Verstärker 33 fortgelassen werden, und die Bezugssignalspeiseeinrichtung kann direkt an die Klemmen der WicklungOptionally, the feedback amplifier 33 and the reference signal feed device can be omitted can be connected directly to the terminals of the winding

18 des zweiten Gliedes 4 angeschlossen werden. Unter dieser Bedingung ist bei subtraktiver Reihenschaltung der parabolischen Wicklung 17 des zweiten Gliedes 4 und der Wicklung des ersten Gliedes 1, das Verhältnis zwischen den Spannungen an den Anschlüssen des Wicklungskreises des ersten Gliedes 1 und der Spannung an den Anschlüssen der Wicklung 20 proportional zum Abstand zwischen der Mitte des zweiten Gliedes 4 und der Mitte des ersten Gliedes 1.18 of the second link 4 can be connected. Under this condition, there is a subtractive series connection the parabolic winding 17 of the second link 4 and the winding of the first link 1, the Ratio between the voltages at the terminals of the winding circuit of the first link 1 and the voltage at the terminals of the winding 20 proportional to the distance between the center of the second link 4 and the middle of the first link 1.

Claims

Patent claims:

1. Electrical device for measuring the position of two moving parts in relation to one another, which is provided with two elongated members, which are movable with respect to each other Parts can be coupled so that they participate in the movement, with both members with at least are each provided with a winding that extends in the direction of the rectilinear movement and wherein the winding on the second of the two links extends over a shorter length than that on the first link extends between the ends of the first winding, so that voltages, which are fed to one of the windings, voltages in the winding of the other link generate, which are dependent on the relative position of the two members against each other, thereby characterized in that the winding density of the winding associated with the first member (1) (12) of the transformer formed by the two windings (12, 18) extends in the measuring range in the longitudinal direction of the link changes linearly with the distance from a reference point.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the first winding (12) has two

Has portions, which are wound in opposite directions, on each other are arranged opposite sides of the reference point and each have a winding density, which in the longitudinal direction of the link (1) is linearly proportional to the distance from the reference point is.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that it extends along the second link (4) a third winding (20) extends in the direction of the linear relative movement and that this third winding (20) has a constant winding density.

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the second winding (18) on the output of a feedback amplifier (33) and the third winding (20) to the input of the amplifier (33) is connected.

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the third winding (20) consists of thin wire is formed so that the in it by an alternating voltage in the second Winding (18) induced current is of low magnitude.

6. Device according to one of claims 2 to 5, characterized in that a fourth Winding (17) extends along the second link (4) in the direction of the linear relative movement, that the fourth winding (17) has sections wound in the opposite direction, which extend in opposite directions from a reference point on the second link (4) extend that the winding density of each section along the second link (4) is linear proportional to the distance from the reference point that the total number of turns in the fourth winding (17) equal to the total number of turns in a part of the first Winding (12), the center of which lies on the reference point and the length of which is equal to the Length of the fourth winding (17) and that the fourth winding (17) is in such a way with the first winding (12) is connected that one in the fourth winding (17) through one to the second winding applied alternating voltage induced electromotive force in the first winding (12) counteracts induced electromotive force.

7. Apparatus according to claim 6, characterized in that a second amplifier (34) on the second winding (18) is connected.

8. Apparatus according to claim 7, characterized in that the second winding (18) with a central tap (19) is provided and that the output of the second amplifier (34) is on this central tap is connected.

Considered publications:
German Patent Nos. 702 504, 872 643;
U.S. Patents Nos. 2,452,862, 2,495,157,
650352;
Nultrax transducer (Canadian Westinghouse Co).

1 sheet of drawings